Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Unterbau für Bauwerke.

Auf weichem Untergrund zu errichtende Bauwerke können durch Pfahlgründungen abgestützt und gegen Setzbewegungen gesichert werden. Zwischen den Pfählen (unten) und den Bauwerken (oben) ist regelmäßig eine Lastverteilungsschicht anzuordnen, um so die aus dem Bauwerk herrührenden Lasten in die Pfähle einleiten zu können. Die Lastverteilungsschicht muss zur Erfüllung dieser Aufgabe eine bestimmte Dicke aufweisen und aus bestimmtem Material bestehen. Bekannt sind Lastverteilungsschichten aus Sand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Veränderung der Lastverteilungsschicht derart, dass der Unterbau insgesamt kostengünstiger, stabiler und/oder schneller aufgebaut werden kann.

Der erfindungsgemäße Unterbau ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach weist der Unterbau für Bauwerke eine Kombination aus pfahlartigen Tragelementen und einer darüber angeordneten Lastverteilungsschicht auf, wobei in die Lastverteilungsschicht eine dreidimensionale matrixartige Struktur integriert ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Lastverteilungsschicht hier generell um eine Kombination aus einem schüttfähigen Stoff, wie beispielsweise Sand, mit einer integrierten Wabenstruktur. Letztere soll insbesondere Querbewegungen des schüttfähigen Stoffes, nämlich ein Ausweichen des schüttfähigen Stoffes zur Seite aufgrund der statischen Lasten der Bauwerke verhindern bzw. begrenzen. Der schüttfähige Stoff hat in der Lastverteilungsschicht vorteilhafterweise dieselbe Höhe wie die Wabenstruktur. Abweichungen sind möglich.

BESTATlGUNGSKOPfE Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tragelemente auf oder in einem tragfähigen Untergrund stehen und sich durch eine nicht ausreichend tragfähige Schicht bis an die Lastverteilungsschicht erstrecken.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich aufrechte Wandungen auf. "Aufrecht" bedeutet in diesem Fall eine Ausrichtung auch parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Tragelemente. Auf diese Weise werden Querbewegungen des schüttfähigen Stoffes in der Lastverteilungsschicht wirksam verhindert.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur überwiegend, insbesondere ausschließlich Wandungen aufweist, die senkrecht zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht gerichtet sind. Bei horizontal ausgerichteter Lastverteilungsschicht ergeben sich so aufrecht stehende Wandungen der Wabenstruktur.

Vorzugsweise ist die Wabenstruktur nach oben hin - in Richtung auf das Bauwerk - und nach unten hin - in Richtung auf die Tragelemente - offen ausgebildet. Wasseraufnahme und -durchlässigkeit sind dadurch optimiert.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist unterhalb der Lastverteilungsschicht eine Ausgleichsschicht vorzugsweise aus Sand vorgesehen, in die sich die Tragelemente hineinerstrecken. Die Ausgleichsschicht dient als Höhenausgleich für die Tragelemente. Letztere enden mit ihren oberen Abschlussflächen ungefähr in derselben Höhe. Genau gleiche Höhen sind konstruktionsbedingt in den meisten Fällen nicht möglich. Die Differenzen können durch die Ausgleichsschicht ausgeglichen werden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Ausgleichsschicht 1 cm bis 10 cm. Je dicker die Ausgleichsschicht ist, umso größer ist auch deren zusätzliche lastverteilende Wirkung. Im Idealfall ist keine Ausgleichsschicht vorgesehen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur Hohlräume auf mit einem Durchmesser von 25 cm oder mehr. Der Durchmesser ist dabei zu messen in Richtung parallel zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht. Die Hohlräume sind möglichst alle annähernd gleich groß. Entsprechend weisen die Hohlräume keinen kreisrunden Querschnitt auf. Vorzugsweise bezieht sich die Durchmesserangabe auf den kleinsten Durchmesser innerhalb eines Hohlraumes. Je nach Messrichtung kann sich auch ein größerer Durchmesser ergeben.

Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur Wandungen und/oder Hohlräume mit 5 cm bis 15 cm Höhe aufweisen. Die Höhe erstreckt sich dabei vorzugsweise in Richtung senkrecht zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht. Versuche haben überraschenderweise ergeben, dass gerade bei größeren Hohlräumen von 25 cm

Durchmesser oder mehr Wandungen mit einer Höhe von nur 5 cm bis 15 cm für bestimmte Anwendungsfälle ausreichen. Dadurch kann die Lastverteilungsschicht insgesamt relativ dünn ausgebildet werden. Entsprechend verringert sich der

Materialeinsatz. Zugleich wird die Bauzeit verkürzt.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur perforierte Wandungen aufweist mit einer Perforierung von 0% bis 40% der gesamten Wandungsfläche. Die Perforierung, beispielsweise in Form von mit gleichen Abständen zueinander angeordneten Bohrungen oder anderen Öffnungen, ermöglicht eine Durchlässigkeit für Wasser und Feinkorn. 0% entspricht einer Ausführung _, ohne Perforierung.

Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur aus wellenförmig gebogenen Streifen gebildet sein, wobei die Streifen im Bereich von Wellenbergen und Wellentälern miteinander verbunden sind. Bei aufrechter Anordnung der Wandungen liegen die Wellenberge und -täler nicht oben und unten, sondern seitlich zueinander versetzt. Durch die beschriebenen Streifen lassen sich großflächige Wabenstrukturen schnell und einfach ausbilden.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Wabenstruktur aneinander angrenzende Zellen oder Hohlräume auf mit einer Fläche von 400 cm ² oder mehr. Die Fläche ist dabei vorzugsweise parallel zur Erstreckung der Lastverteilungsschicht zu messen.

Erfindungsgemäß kann die Wabenstruktur aneinander angrenzende Zellen aufweisen, deren Wandungen mit Wandungen anderer und/oder derselben Zellen verbunden sind, wobei kraftschlüssige Verbindungen zwischen den Wandungen für eine Belastung von vorzugsweise etwa jeweils 1 kN ausgelegt sind. Derart belastbare Verbindungen verhindern wirksam ein Abtrennen der miteinander verbundenen Wandungen bzw. eine Fehlfunktion der Wabenstruktur insgesamt und zwar für die meisten Anwendungen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wabenstruktur Wandungen aus HDPE oder anderen Polymerwerkstoffen aufweist. HDPE (High Density Polyethylene) ist ein langlebiger, hoch belastbarer und je nach Dicke flexibler Werkstoff. Die Wandungen können auch aus Vliesstoffen gebildet sein.

Die Wabenstruktur weist insbesondere Wandungen von 1 mm bis 3 mm Dicke auf. Vorzugsweise sind Wandungen mit einer Dicke von 1 mm bis 2 mm vorgesehen. Tendenziell sind die Wandungen um so dicker ausgebildet, je mehr Perforationen vorgesehen sind.

Die Tragelemente sind vorteilhafterweise Säulen mit 40 cm bis 80 cm Durchmesser und können beispielsweise aus Beton gegossen sein. Bevorzugt ist eine Rasteranordnung der Tragelemente mit einem Abstand von 1,50 m bis 3,50 m zueinander.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Ausgleichsschicht oder in derselben ein Vlies vorgesehen ist. Das Vlies ist vorzugsweise eine wasserdurchlässige Textillage, mit der beispielsweise eine Vermengung von Material oberhalb und unterhalb des Vlieses vermieden wird. Vorteilhafterweise ist ein Vlies unmittelbar unter der Lastverteilungsschicht angeordnet.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind zwei oder mehr Lastverteilungsschichten übereinander angeordnet, mit Abständen zueinander von vorzugsweise 0 cm bis 50 cm, wobei die Tragelemente bis an die untere Lastverteilungsschicht heran reichen können. Versuche haben ergeben, dass zwei Lastverteilungsschichten übereinander bessere Resultate liefern können als eine einzelne Lastverteilungsschicht mit derselben Gesamtdicke wie die beiden Lastverteilungsschichten. Erklärbar ist dieser Effekt durch die Verdichtung des Materials innerhalb der Lastverteilungsschicht. Das Material kann in zwei flachen Lastverteilungsschichten nacheinander besser verdichtet werden als in einer einzigen hohen Lastverteilungsschicht. Möglich ist auch die Anordnung von mehr als zwei Lastverteilungsschichten übereinander mit oder ohne Zwischenräumen.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den Lastverteilungsschichten jeweils Ausgleichsschichten angeordnet sind, mit Dicken von vorzugsweise 0 cm bis 50 cm. Vorteilhafterweise befindet sich zwischen zwei Lastverteilungsschichten jeweils eine Ausgleichsschicht.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere Ausgleichsschichten einen sich ändernden Dickenverlauf aufweisen. Eine untere Ausgleichsschicht zwischen Lastverteilungsschicht und Tragelementen gleicht Toleranzen beim Setzen der Tragelemente aus. Weitere Anpassungen an die geforderte genaue Höhe des Unterbaus sind durch eine sich ändernde Dicke einer weiteren Ausgleichsschicht zwischen zwei Lastverteilungsschichten möglich.

Vorteilhafterweise ist ein ggf. vorhandenes Vlies bei mehreren Lastverteilungsschichten zumindest unter der untersten Lastverteilungsschicht angeordnet. Es können aber auch unter weiteren oder unter allen Lastverteilungsschichten Vliese vorgesehen sein.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung des Unterbaus mit einem oder mehreren der voranstehend genannten Merkmale für

- Straßendecken, Verkehrswege, Logistikflächen,

Deiche, Dämme, - Brücken und/oder

Hochbauten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Unterbau,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Unterbaus, Fig. 3 einen Querschnitt zu Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Unterbaus analog Fig. 2, aber mit jeweils drei Lastverteilungsschichten und Ausgleichsschichten,

Fig. 5 einen Querschnitt zu Fig. 4.

Ein nicht gezeigtes Bauwerk soll auf einem nicht tragfähigen Untergrund, nämlich einer Weichschicht 10 errichtet werden. Um das Bauwerk sicher errichten zu können ist ein spezieller Unterbau vorgesehen. Dieser weist hier säulenartige Tragelemente 11 und eine darüber angeordnete Lastverteilungsschicht 12 auf.

Die Tragelemente 11 sind hier als Betonsäulen ausgeführt, die aufrecht stehen und sich durch die gesamte Weichschicht 10 hindurcherstrecken bis in einen tragfähigen

Untergrund 13 unterhalb der Weichschicht 10. Obere Enden der Tragelemente 11 ragen bis in eine Ausgleichsschicht 14 aus verdichtetem Sand hinein. Durch die

Ausgleichsschicht 14 werden ggf. vorhandene Höhenunterschiede der Tragelemente ausgeglichen. Zugleich kann die Ausgleichsschicht 14 bei der Verteilung von Traglasten mitwirken.

Die Ausgleichsschicht 14 ist abgedeckt durch eine wasserdurchlässige Textillage, ein Vlies 15. Unmittelbar auf dem Vlies 15 ist die Lastverteilungsschicht 12 angeordnet, auf welcher beispielsweise eine Frostschutzschicht und eine Straßendecke liegen können (nicht gezeigt) oder ein Deichbauwerk.

Die Lastverteilungsschicht 12 weist vorzugsweise eine integrierte, dreidimensionale Wabenstruktur auf. Die Wabenstruktur ist mit verdichtetem Sand gefüllt. Auf der Lastverteilungsschicht 12 ruhende Lasten werden durch den Sand und die Wabenstruktur in die Tragelemente 11 eingeleitet.

Die dreidimensionale Wabenstruktur der Lastverteilungsschicht 12 besteht aus mäanderförmig angeordneten Kunststoffstreifen 16 mit aufrechten Wandungen. Durch die Mäanderform ergibt sich für jeden Kunststoffstreifen 16 der Eindruck eines nahezu sinusförmigen Verlaufs. Zueinander benachbarte Kunststoffstreifen 16 sind - im Sinne einer Sinuskurve - um 180° zueinander verschoben, sodass nach oben und nach unten offene Hohlräume 17 bzw. Waben entstehen.

Für die Montage der Wabenstruktur auf der Baustelle sind mehrere Kunststoffstreifen 16 vorab zu einer Wabeneinheit 18 miteinander verbunden. Auf der Baustelle werden dann mehrere Wabeneinheiten 18 im Bereich äußerer Bögen 19 und vorstehender Flossen 20 kraftschlüssig miteinander verbunden. Hierzu werden nicht gezeigte Verbindungsmittel verwendet, etwa mechanischer Art oder auch durch Kleben oder Schweißen. Die Flossen 20 sind gebildet durch miteinander verbundene Enden benachbarter Kunststoffstreifen 16.

In den Fig. 2 und 3 sind zur Vereinfachung die Weichschicht 10 und der tragfähige Untergrund 13 nicht eingezeichnet, auch nicht der in der Wabenstruktur vorhandene verdichtete Sand.

Die Höhe der Wabenstruktur und entsprechend auch der perforierten Kunststoffstreifen 16 und der Lastverteilungsschicht 12 beträgt etwa 5 cm bis 15 cm mit einem Durchmesser der einzelnen Hohlräume 17 bzw. Waben von mehr als 25 cm und/oder einer von den Hohlräumen 17 bedeckten Fläche von jeweils mehr als 400 cm ² . Die Ausgleichsschicht 14 sollte so dünn wie möglich sein und weist eine Dicke von etwa 1 cm bis 20 cm auf. Im Idealfall ist keine Ausgleichsschicht vorgesehen.

Die Tragelemente 11 sind hier als Betonsäulen mit einem Durchmesser von etwa 40 cm bis 80 cm ausgebildet. Dabei weisen die einzelnen Säulen im Raster einen Abstand von etwa 2 m bis 3,50 m auf.

Die Verbindungen zwischen den benachbarten bzw. aufeinanderfolgenden Kunststoffstreifen 16 sind ausgelegt auf eine Zugkraft von etwa 1 kN. Als Material wird vorzugsweise HDPE mit einer Wandstärke von 1 mm bis 2 mm Dicke verwendet.

Eine Erweiterung des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Unterbaus zeigen die Fig. 4 und 5. Insgesamt sind drei Lastverteilungsschichten 12, 112, 212 und drei Ausgleichsschichten 14, 114, 214 vorgesehen, nämlich jeweils abwechselnd. Das Vlies 15 liegt zwischen der unteren Lastverteilungsschicht 12 und der unteren Ausgleichsschicht 14. Die Tragelemente 11 reichen bis an die untere Ausgleichsschicht 14 heran oder erstrecken sich in diese hinein, wie dies auch in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Ausgleichsschichten 14 sind hier in Längserstreckung des Bauwerks - Pfeil 21 - mit gleichbleibender Dicke ausgebildet. Möglich sind aber auch in Erstreckungsrichtung sich ändernde Dicken, insbesondere zum Ausgleich unterschiedlicher Höhen zwischen der Weichschicht 10 einerseits, siehe Fig. 1 , und der geforderten Höhe des Bauwerks oberhalb der obersten Lastverteilungsschicht 212 andererseits.

Die Verwendung mehrerer, übereinander liegender Lastverteilungsschichten 12, 112, 212 ist besonders vorteilhaft, da innerhalb jeder Lastverteilungsschicht eine höhere Verdichtung des Materials erzielbar ist als bei einer einzigen relativ hohen Lastverteilungsschicht.

23. Juni 2009/8621

Bezugszeichenliste

10 Weichschicht

11 Tragelemente

12 Lastverteilungsschicht

13 tragfähiger Untergrund

14 Ausgleichsschicht

15 Vlies

16 Kunststoffstreifen

17 Hohlräume

18 Wabeneinheiten

19 Bögen

20 Flossen

21 Pfeil

112 Lastverteilungsschicht

114 Ausgleichsschicht

212 Lastverteilungsschicht 14 Ausgleichsschicht