Technische Universität Darmstadt und Hessische Landesfeuerwehrschule Erdanker: Experimentelle Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten (Teil 2) n Darmstadt Einleitung Bei Rettungsmaßnahmen im Rahmen von Hi l fe le i s tungse insät ze n schaffen temporäre Erdanker Festpunkte, welche die aufzunehmenden Kräfte in den Untergrund einleiten. Teil 1 des Beitrages zu diesem Thema (Heft 10/2011) zeigt, dass die Neigung der Erdnägel für das Trag- und Verformungsverhalten der Erdanker eine entscheidende Rolle spielt. Das günstigste Trag- und Verformungsverhalten von Erdankern wird mit um 20° zur Vertikalen in Belastungsrichtung geneigten Erdnägeln erzielt. Dieser Teil 2 erläutert die Versuchsergebnisse und beschreibt die sachgerechte Installation von Erdankern. Erläuterungen zum Trag- und Verformungsverhalten von Erdankern Durch Aufteilen der horizontalen Belastung eines Erd- ankers in auf die Erdnägel wirkende Quer- und Normalkräfte kann das Trag- und Verformungsverhalten erläutert und durch Vergleich der mobilisierbaren Erdwiderstandsbereiche belegt werden. Die Darstellung in Bild 10 zeigt beispielhaft einen Erdanker mit einem um 20° zur Vertikalen gegen die Belastungsrichtung geneigten Erdnagel mit der Aufteilung der horizontalen Belastung H in den Querkraftanteil Q und den Normalkraftanteil N. Die Wirkungsrichtung der deutlich größeren Kraft Q weist aus dem Boden heraus. Die Darstellung in Bild 11 zeigt beispielhaft einen Erdanker mit einem um 20° zur Vertikalen in Belastungsrichtung geneigten Erdnagel mit der Aufteilung der horizontalen Belastung H in den Querkraftanteil Q und den Normalkraftanteil N. Die Wirkungsrichtung der deutlich größeren Kraft Q weist in den Boden hinein. Die Erklärung liefern die mobilisierbaren Erdwiderstandsbereiche 6. In Bild 12 sind diese Erdwiderstandsbereiche (gelb hinterlegte Flächen) für einen um 20° zur Vertikalen gegen die Belastungsrichtung geneigten Erdnagel (oben) und einen um 20° zur Vertikalen in Belastungsrichtung geneigten Erdnagel (unten) dargestellt. Grundlage für die Konstruktion der Bereiche bilden die in Laborversuchen ermittelten Bodenparameter, wie z. B. der Reibungswinkel des Bodens. Von diesem Reibungswinkel hängt die Geometrie des mobilisierbaren Erdwiderstandsbereiches maßgebend ab. Es ist ersichtlich, dass der mobilisierbare Erdwiderstand im unteren Fall deutlich größer ist als im oberen. Die Anordnung des Erdnagels mit einer Neigung von 20° zur Vertikalen in Belastungsrichtung ermöglicht Bild 10: Einwirkende Kräfte an einem Erdanker mit gegen die Belastungsrichtung geneigtem Erdnagel. demnach die Mobilisierung größerer Erdwiderstände als die Neigung der Erdnägel um 20° zur Vertikalen gegen die Belastungsrichtung. Es ist zu beachten, dass größere als die angegebene Neigung der Erdnägel in Belastungsrichtung keine wesentliche Verbesserung des Trag- und Verformungsverhaltens zur Folge hat. Im Extremfall sind die Normalkräfte der Erdnägel so groß, dass nicht der Erdwiderstand, sondern die bei geringen Einbindetiefen der Erdnägel im Boden kleinere Mantelreibung maßgebend sind. Installation von Erdankern Grundlage für die Installationshinweise von Erdankern mit Erdnägeln bilden die durchgeführten experimentellen (Belastungsversuche) und theoretischen Untersuchungen. Demnach weisen Erdanker mit um 20° zur Vertikalen in Belastungsrichtung geneigten Erdnägeln das günstigste Trag- und Verformungsverhalten auf. Bild 13 zeigt die empfohlene Anordnung der Erdnägel für die maximale Tragfähigkeit eines Erdankers, so wie sie auch in der FwDV 1 vorgegeben wird 1. Bild 11: Einwirkende Kräfte an einem Erdanker mit in Belastungsrichtung geneigtem Erdnagel. 2 Florian Hessen 11/2011
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