In diesem Artikel werden wir über Bodennägel, ihre Bestandteile, Kosten, Arten, Verwendungszwecke, Vor- und Nachteile sprechen. Die Bodenvernagelung ist definiert als eine Bautechnik zur Verstärkung und Verfestigung von natürlichen oder ausgehobenen Bodenböschungen durch das Einbringen von Nägeln in Löcher, die durch Bohren und Verpressen in den Böschungen entstanden sind. Heutzutage werden Sie auch für verschiedene temporäre Bauwerke eingesetzt.
Bodennagelung kann bei verschiedenen Bodentypen wie Gletscherboden, sandigem Lehm, tonigem Schluff, Kies usw. angewandt werden.
Sie ist jedoch nicht geeignet für lockere körnige Böden, stark korrosive Böden, weiche feinkörnige Böden, organische Böden usw. Das Hauptziel bei der Nutzung vom Erdnagel ist die Stabilisierung von Hängen und Stützmauern, oder die Befestigung von leichten Gebäuden und Bäumen.
Welche Komponenten hat ein Erdnagel oft?
Im Folgenden werden einige der bei der Bodenvernagelung verwendeten Komponenten erläutert:
- Bodennagel: Diese Komponente umfasst Spannglied, Mörtel und korrosionsfesten Bodennagel.
- Spannglied: Das Spannglied ist ein bodenverstärkendes Element in Form eines Stahlstabs (hohl oder massiv), das hinter einer Bodennagelwand eingefügt wird.
- Mörtel: Mörtel wird zur Übertragung der Scher- und Zugspannungen vom Spannglied auf den Boden verwendet, um die Stabilität zu verbessern. Portlandzement und Wasser werden mit Hilfe der Tremie-Methode unter Schwerkraft in die Bohrlöcher eingebracht.
- Korrosionsbeständigkeit: Um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, sollte der Bodennagel vor Korrosion geschützt werden. Um den Bodennagel vor Korrosion zu schützen, wird er mit einem Mantel aus einer schmelzgebundenen Epoxidbeschichtung oder einer Verzinkung ummantelt.
- Verblendung: Die Verkleidung kann durch Spritzbeton erfolgen, der je nach Aushubdauer eine Anfangs- und eine Endphase für die vorübergehende und dauerhafte Stabilität umfasst. Verstärkter Spritzbeton wird in der Anfangsphase mit einem geschweißten Drahtgeflecht über der ausgehobenen Böschung aus vorgefertigtem Beton mit Hilfe einer Spritzbetonmaschine eingebracht. Die abschließende Verkleidung sorgt für eine strukturell stabile ästhetische Gestaltung.
- Andere Komponenten: Andere Komponenten wie Muttern, Bolzen, Unterlegscheiben, Tragplatten und Kopfbolzen werden mit Erdnägeln befestigt. Es sollte ein angemessenes Drainagesystem um die Nagelstationen herum vorhanden sein, das Bodenanker, geosynthetische Materialien und so weiter verwendet.
Kosten der Erdnagelung
Die Kosten der Bodenvernagelung hängen von einer Reihe von Bodennagelungsanwendungen, den verwendeten Materialien, den Arbeitskräften, der Komplexität der Bauverfahren und der Effizienz der Bodennagelungsarbeiten ab. Die Kosten für den Ein- und Ausbau der Bodennagelung sowie für die Wartung sind national unterschiedlich. Wichtig sind bei der Kostenberechung z.B.: Für die Bodenvernagelung verwendete Maschinen, Rotationsmaschine mit einem Bohrhammer, Luftkompressor, Mörtelmischer, Mörtelpumpe (für Spritzbeton).
Überlegungen zur Konstruktion
Die Bodenvernagelung sollte sofort nach dem Aushub beginnen, um die Gefahr eines Einsturzes der Böschung zu verringern. Der Abstand der Bodennägel sollte entsprechend der Festigkeit der Bodenoberfläche weise gewählt werden, um eine bessere Stabilisierung des Hanges zu erreichen. Der Grenzzustand der Festigkeit des Bodens sollte sorgfältig auf ein mögliches Versagen hin analysiert werden. Jede Eigenschaft sollte sorgfältig geprüft werden. Nagellänge, Nageldurchmesser, äußere Belastungen durch Wind, hydrostatische Kraft, Erdbeben, Vibrationen usw. spielen bei der Bestimmung der Bodenvernagelung eine Rolle. Drainagesystem und Frost-Tau-Einwirkung sollten berücksichtigt werden.
Arten von Erdnagelungsmethoden
Gebohrte und verpresste Bodennagelungsmethode
Bei dieser Methode werden in natürlichen oder ausgehobenen Böschungen mit Bohrmaschinen wie Ak-10 Löcher gebohrt und in diese Bohrlöcher mit Vergussmaterial (Beton, Spritzbeton) in einem Abstand von 1,5 m Nägel mit einem Durchmesser von 100-200 mm eingesetzt.
Getriebene Bodenvernagelungsmethode
Bei dieser Methode werden die ausgehobenen Hänge so schnell wie möglich mit Nägeln mit einem Durchmesser von 19-25 mm und einem Abstand von 1-1,2 m vorübergehend stabilisiert. Bei dieser Methode ist der Korrosionsschutz der Bewehrung (Stahl oder Nägel) nicht gewährleistet.
Selbstbohrende Bodennagelmethode
Hohlstäbe werden in die Böschungsoberfläche eingebracht und mit Injektionsmaterial aufgefüllt. Diese Methode ist schneller als die gebohrte Bodenvernagelung und hat mehr korrosionsbeständige Eigenschaften.
Verpresste Bodennagelungsmethode
Weniger korrosive Stahlstangen werden in die Löcher, die durch die Erosion des Bodens entstanden sind, mit Hilfe von Düsen in die Böschungsoberflächen eingebracht. Anschließend werden die Löcher mit Beton verpresst. Bei dieser Methode werden Stahlstangen mit einem einzigen Schuss in den Boden gepresst, indem sie durch einen Luftmechanismus zusammengedrückt werden. Es ist eine schwierige Methode, den Boden mit Nägeln in einem einzigen Schuss zu durchdringen.
Planungsüberlegungen zur Bodenvernagelung
Die Planung beginnt mit einer Analyse des Standortes. Die beiden gebräuchlichsten Grenzzustände, die bei der Bemessung verwendet werden, sind der Grenzzustand der Festigkeit und der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Der Grenzzustand der Festigkeit bezieht sich auf potenzielle Versagensmechanismen oder Einsturzzustände. Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit bezieht sich auf den Verlust der Gebrauchstauglichkeit infolge einer übermäßigen Wandverformung.
Zu den ersten Entwurfsüberlegungen gehören der Wandaufbau (Wandhöhe und -länge), vertikale und horizontale Abstände, Nagelmuster auf der Wandfläche, Nagelneigung, Nagellänge und -verteilung, Nagelmaterial und relevante Bodeneigenschaften. Nach Abschluss der anfänglichen Planung erfolgt die endgültige Planung, bei der der Nagel auf externe und interne Versagensarten, seismische Überlegungen und ästhetische Qualitäten geprüft werden muss. Entwässerung, Frostdurchdringung und äußere Lasten wie Wind und hydrostatische Kräfte müssen ebenfalls bestimmt und in die Endprüfung des Entwurfs einbezogen werden.
- Die Bodennägel sollten im Allgemeinen 4 bis 5 m über die Gleitebene hinaus in die passive Zone eindringen.
- Die Abstände der Bodennägel in horizontaler oder vertikaler Richtung müssen sich nach der Festigkeit des Bodens richten. Überzählige Bodennägel sollten am Rand einer zu stabilisierenden Fläche angebracht werden.
- Die Vernagelung des Bodens sollte unmittelbar nach dem Aushub beginnen. Jede Verspätung kann zum Einsturz der Bodenböschung führen.
Anwendungen
Es wird zur Verstärkung und Stabilisierung der Neigung von Boden und Stützmauern verwendet.
Bodennagelung wird für die Verbreiterung von Straßen, Eisenbahndämmen, Erdrutsch- und Hochwasserschutz an Flussufern, Autobahndämmen und Einschnitten usw. verwendet, aber auch für große Zelte und andere leichte Bauwerke.
Sie kann für den Bau von Mauern aus mechanisch stabilisierter Erde verwendet werden. Es wird für die Nachrüstung und den Bau von Brückenwiderlagern verwendet. Dazu gibt es noch eine Reihe weiterer Anwendungen. Erdnägel eignen sich eigentlich für sehr viele Bauwerke, die nicht unbdingt ein festes Fundament brauchen. So sind sie vielseitig einsetzbar.
Vorteile
- Die Spritzbetonverkleidung ist wirtschaftlich.
- Kostengünstige Methode für die Dauerhaftigkeit und Stabilität von Böschungsbrüchen.
- Sie kann auf einer relativ großen Fläche angewendet werden.
- Sie eignet sich für verschiedene Anwendungen, wie z.B. temporäre Baugrubenverbaue, Tunnelportale, Reparaturen von schadhaften Bauwerken, etc.
- Der Installationsprozess nimmt weniger Zeit in Anspruch.
- Es hat weniger Auswirkungen auf das Umweltsystem.
- Es werden weniger Materialien und Maschinen benötigt.
- Es gibt keine Höhenbeschränkungen.
Nachteile von Erdnägeln
- Ungeeignet für Gebiete mit hohem Grundwasserspiegel.
- Bei Böden mit geringer Scherfestigkeit ist eine hohe Dichte der Bodennägel schwierig zu verwenden.
- Fachkundige Bauunternehmer und Arbeitskräfte sind unerlässlich.
- Nicht geeignet, wenn eine strenge Verformungskontrolle für Strukturen erforderlich ist.
- Metall Bodennägel können leicht korrodieren.
Geschichte der Bodenvernagelung
Die Bodenvernagelungstechnik wurde erstmals in Frankreich eingeführt. Das Projekt aus den 60er Jahren war das erste, bei dem Stahlnägel zur Verstärkung einer Stützmauer verwendet wurden. Die erste Bodennagelmauer, die mit der modernen Bodennageltechnik errichtet wurde, wurde in den 70ern auch in Frankreich gebaut. Es ist also eine Technik, die noch nicht so besonders alt ist.
Fazit zum Erdnagel Vergleich
Die Bodenvernagelung ist eine Technik zur Bodenstabilisierung, die zur Verstärkung und Verfestigung des vorhandenen Bodens eingesetzt wird. Sie kann sowohl an natürlichen als auch an ausgehobenen Hängen eingesetzt werden. Dabei werden Löcher für Stahlstangen gebohrt, die in die Böschungswand eingesetzt und anschließend verpresst werden. Es ist wirtschaftlich und kann auch in erdbebengefährdeten Gebieten eingesetzt werden. Es erhöht die Scherfestigkeit der gesamten Bodenmasse und kann bei einer Vielzahl von Bodentypen eingesetzt werden. So sind Erdnägel für viele Anwendungen geeignet. Dennoch sind sie nicht für alle Böden geschaffen, wie Sie weiter oben im Artikel lesen können. Bei Böden mit hohem Wassergehalt, ist der Erdnagel nicht besonders sinnvoll und bietet wenig Halt.