Die Zugfestigkeit des Geogitters - Aber welche?

Natürlich, 40 kN sind 40 kN - steht doch auf dem Datenblatt!  Doch Vorsicht! Dies ist ein Laborprüfwert des Geogitters. Der Unterschied? Denken Sie an eine schwer bepackte Plastiktüte. Vollgepackt. Beladen an der Kasse und zehn Minuten später am Einkaufsparkplatz. Die Tüte scheint nicht mehr so stabil, sie ist nach unten länger. Die Polymere haben sich in der kurzen Zeit verändert. Sie haben sich ausgelängt - und das in nur zehn Minuten. Ein Bauwerk existiert deutlich länger! Und damit wären wir schon bei dem ersten Unterschied vom Laborprüfwert zur Anwendung in der Baupraxis.

Die Zeit – oder der sogenannte Kriechfaktor. In Abhängigkeit von der Zeit und natürlich auch der Temperatur kriechen die Molekülverbindungen des Kunststoffes, sodass sich die tatsächliche Festigkeit gegenüber der im Labor ermittelten Festigkeit reduziert. Die tatsächliche Festigkeit wird in die Zukunft für zum Beispiel 120 Jahre projiziert, sodass man für den Werkstoff die dann tatsächliche Festigkeit „in der Zukunft“ angeben kann. Diese wird offiziell "Langzeitfestigkeit" genannt, weil diese Festigkeit mit den Faktoren wie Zeit, Temperatur und Weitere berechnet wird. Man bezeichnet diese Faktoren auch als Abminderungsfaktoren, da diese den Wert der Kurzzugfestigkeit verringern.

Welche Abminderungsfaktoren existieren, um ein Gitter für die Zukunft zu bemessen?
Auskunft zu dieser Frage erhält man in den Empfehlungen zur Bemessung von Geokunststoffen (EBGEO). Sie regelt, wie man damit rechnet und gibt als relevante Abminderungsfaktoren vor:

A1 = Abminderungsfaktor für die Kriechdehnung bzw. die Zeitstandfestigkeit
A2= Abminderungsfaktor für Beschädigungen beim Transport, Einbau und Verdichten
A3= Beiwert für Fugen, Überlappungen und Verbindungen
A4= Beiwert für Umgebungseinflüsse (chemische und biologische Beanspruchungen)
A5= Beiwert für den Einfluss dynamischer Lasten

Ein Beispiel: Wir möchten wissen, wie viel Höchstzugkraft ein Geogitter nach 120 Jahren noch aufweist ohne zu versagen, d. h. ohne zu reißen. Hierbei ist der nachgewiesene Abminderungsfaktor A1 = 1,36. Dies bedeutet: 100 % (Zugkraft) / 1,36 = 73,5 % (Zugkraft). Für ein Geogitter, das in der Kurzzugfestigkeit 100 kN aufweist, sind dies nach 120 Jahren noch 73,5 kN Höchstzugkraft.

Dies ist allerdings erst ein Abminderungsfaktor. Logischerweise wird die Kurzzeitfestigkeit (RB,k0) noch um die anderen Abminderungsfaktoren ergänzt. So erhalten wir die Langzeitfestigkeit (RB,k) des Geokunststoffes mit der Formel:

RB,k = RB,k0 / (A1x A2 x A3 x A4 x A5)

Voila! Damit wissen welche Zugkraft das Geogitter in der Zukunft aufnehmen kann.

Aber Vorsicht! Natürlich befindet sich unser Geogitter in einem Erdbauwerk. Zum Beispiel in einer Stützkonstruktion. Da das Bauwerk selbst auch Sicherheiten benötigt, existiert noch der Bemessungswiderstand (RB,d). Dieser ist die bemessene Langzeitfestigkeit (RB,k) mit der Abminderung des Teilsicherheitsbeiwertes (γM). Dieser Teilsicherheitsbeiwert (γM) enthält die Risiken falls z. B. die Geometrie des Bauwerkes von der ursprünglichen Planung abweicht oder charakteristische Werte des Geokunststoffes gegenüber den im Labor ermittelten Werten differieren.

So erhalten wir den Bemessungswiderstand für ein Bauwerk:

RB,d = RB,k / γM

Kompliziert? Nein, schauen wir uns ein einfaches Beispiel an. Wir haben ein Geogitter Produkt, dessen Datenblatt eine Kurzzugfestigkeit von 120 kN aufweist. Die Frage ist, wie viel der Kraft erhalte ich mit den Abminderungsfaktoren und dem Teilsicherheitsbeiwert noch?

Der Bemessungswiderstand ist:

RB,d= RB,k0 / ( A1x A2 x A3 x A4 x A5 x γM)
Bemessungswiderstand = 120 kN / (1,36 x 1,05 x 1,0 x 1,0 x 1,4) = 60,02 kN

60,02 kN – das bedeutet die Hälfte der Kraft ist wirksam!


Noch einmal zum Verständnis. Für ein 120 kN Geogitter gilt:

Kurzzeitfestigkeit (RB,k0) = 120 kN -> der Wert des Datenblattes nach Angaben des Herstellers!
Langzeitfestigkeit (RB,k) = 84,03 kN -> berechneter Wert ohne Teilsicherheitsbeiwert
Bemessungswiderstand (RB,d) = 60,02 kN -> berechneter Wert für das Geogitter im Bauwerk mit der Teilsicherheit.