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Erdbeben Tests   Erdbeben Tests

Full-scale Erdbeben Tests Allan Block-Modul Stützmauern

Im Jahr 1995 wurde Kobe, Japan, von einem verheerenden Erdbeben der Stärke 7.2 auf der Richterskala getroffen. Im Jahr 2002 haben Forscher der Columbia University und der Delaware University nach Antworten gesucht, warum mit Geogitter bewehrte modulare Stützmauern, bei Erdbeben so viel stabiler sind, als andere Arten von Stützmauern.

Die Columbia University, die Allan Block-Corporation, Huesker Geokunststoffe und die National Science Foundation haben gemeinsam umfassende seismische Tests auf verschiedenen, mit Geogitter bewehrten Erde Strukturen, mit einer Verkleidung aus modularen Betonblöcken durchgeführt. Die ersten Full-Scale-Tests erfolgten in Tsukuba, Japan, in Zusammenarbeit mit Dr. Mohri Yoshiyki am Nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft.

Research Team

Die meisten Forschungen konzentrierten sich bislang auf die einzelnen Komponenten der Struktur und die Leistung unter statischen Bedingungen. Ein Grossteil der Untersuchungen hat gezeigt, dass ein zu konservativer Ansatz verwendet wurde. Die Leistungen der mit Geogitter bewehrten modulare Stützmauer Konstruktionen wurden unterschätzt. Das Ziel der Studie ist es, die Systemleistung mit dynamischen Erdbebenanregungen zu bewerten und zu begründen und die wichtigen Merkmale dieser Systeme für den Einsatz in statischen Bedingungen zu zeigen.

Seismic shake table

Da die erste Stützmauer, die getestet wurde, unter den ersten Erdbeben sehr gut funktionierte und praktisch keine sichtbaren Schäden hatte, wurde die Auflast verdoppelt. Und selbst dann sind die Ergebnisse extrem gut. Von diesem Zeitpunkt an werden die zu prüfenden Mauern mit 0,4 g und erneut mit 0,8 g getestet. Das sind stärkere Beben als das Kobe Erdbeben. Durch das Testen sowohl mit unterschiedlichen Längen und Abständen zwischen den Geogittern sowie mit verschiedenen Arten von Füllmaterialien, gewannen die Forscher eine enorme Menge an Daten.

Wandaufbau Prüfungen und Zielsetzungen der verschiedenen Prüfungen:

Wandaufbau 1

Der erste Test wurde auf dem Prinzip der bewehrten Erde aufgebaut. Der unterste Block wurde auf 200 mm Sand gesetzt. Die erste Lage Geogitter wurde auf der ersten Steinlage und folgend alle 600 mm platziert. Die Länge der Bewehrung betrug 73 % die Höhe der Wand (2,05 m). Sand wurde für die bewehrten und verdichteten Bodenzonen verwendet. Sand wurde auf der Rückseite der Blöcke eingebracht und in den Hohlkammern der Blöcke wurde gut abgestufter Schotter eingefüllt.

Wandaufbau 2

Seismic shake table facility

Der zweite Wandaufbau wurde aufgebaut, um die zu erwartenden Setzungen, die während die erste Erdbebenprüfung aufgetreten waren, zu minimalisieren. Die einzige Änderung war eine Änderung der Abstände zwischen den Geogittern. Bei dieser zweiten Prüfung wurde das Geogitter alle 400 mm eingebaut. Durch Reduzierung der Abstände zwischen den Geogitterlagen, wurde erwartet, dass die Konstruktion sich mehr als eine kohärente Masse benehmen würde und die Setzungen sich somit reduzieren.

Wandaufbau 3

Beim dritten Wandaufbau wurden alle Beobachtungen der beide letzten Prüfungen in Betracht gezogen. Die Geogitterlänge wurden bis 60% der Wandhöhe (1,68 m) gekürzt . Die oberste Geogitterlage wurde verlängert und mit Mörtel über die obersten zwei Lagen befestigt. Das oberste Geogitter wurde gegen Fortrac 20 MP getauscht um möglichen Schaden durch den erhöhten PH-Wert der Mörtelverbindung auszuschliessen. Zusätzlich wurde die oberste Geogitterlage auf 90 % der gesamten Wandhöhe verlängert (2,52 m). Die übrigen Geogitterlagen wurden gekürzt auf die vorhergehenden zwei Strukturen, basierend auf den Ergebnissen der ersten zwei Tests. Die oberste Geogitterlage wurde verlängert im Übergang von der bewehrten Erde zur zu stützenden Erde. Die oberste Geogitterlage wurde an den Allan Blöcken befestigt, um zu zeigen, wie zusätzliche permanente Verbindungselemente oben auf der Mauer in das Design einbezogen werden können.

Kurzfassung der Prüfungen des individuellen Wandaufbaus:

Wandaufbau 1

Konstruktion1

Konstruktion1



Jede Struktur war von zwei unabhängigen Erschütterungen beansprucht. Die erste Erschütterung der Struktur war eine horizontale Erschütterung von 0,4 g. Der beobachtete Stand des Aufbaues war identisch mit dem des Originalaufbaus. Die verbleibende Verschiebung auf der Vorderseite der Mauer war weniger als 8 mm. Die Bodensetzung der bewehrten Masse war weniger als 1 mm. Die beobachteten Kräfte in den Geogitterlagen entsprachen dem gebauten Niveau.

Eine Stunde nach der Ersterschütterung wurde aufgezeichnet, dass es einer horizontalen Erschütterung von 0,8g entsprach. Es wurde festgestellt, dass die Konstruktion kaum eine Änderung gegenüber dem Originalwandaufbau zeigte. Die horizontale Versetzung war weniger als 70 mm, wobei die Versetzungen am grössten an der Hinterseite der Blöcke waren und mit weniger als 90 mm aufgezeichnet wurden. Die Steigerung der Belastung auf den Geogittern war minimal und es gab keinen Nachweis für ein Versagen der inneren Struktur. Während der Erschütterung wurde beobachtet, dass die bewehrte Erde und die Vorderseite sich in Phasen bewegten.

Wandaufbau 2

Konstruktion2

Konstruktion2



Die erste Erregung beim zweitem Aufbau war eine Erschütterung von 0,4 g. Der beobachtete Stand der Struktur war identisch mit dem des Originalaufbaus. Die verbleibende Verschiebung auf der Vorderseite der Mauer war weniger als 5 mm. Die Bodensetzung der bewehrten Masse war weniger als 1 mm. Die beobachteten Kräfte in den Geogitterlagen entsprachen dem gebauten Niveau.

Eine Stunde nach der Ersterschütterung wurde aufgezeichnet, dass es einer horizontalen Erschütterung von 0,8g entsprach. Es wurde festgestellt, dass die Konstruktion kaum eine Änderung gegenüber dem Originalwandaufbau zeigte. Die horizontale Versetzung war weniger als 60 mm, wobei die Versetzungen am grössten an der Hinterseite der Blöcke waren und mit weniger als 30 mm aufgezeichnet wurden. Die Steigerung der Belastung auf den Geogittern war minimal und es gab keinen Nachweis für ein Versagen der inneren Struktur. Die geringeren Abstände zwischen den Geogittern schaffen einen positiven Beitrag für einen einer Struktur, bei der ein kohärenter Verbundkörper ausgeführt wird. Signifikante Risse in dem zu stützenden Boden wurden im Vergleich zum bewehrten Bereich beobachtet.

Wandaufbau 3

Konstruktion3

Konstruktion3


Die erste Erregung beim drittem Aufbau war eine horizontale Erschütterung von 0,4 g und eine vertikale Erschütterung von 0,2 g. Der beobachtete Standdes Aufbaues war identisch mit dem des Originalaufbaus. Die verbleibende Verschiebung auf der Vorderseite der Mauer war weniger als 5 mm. Die Bodensetzung der bewehrten Masse war weniger als 1 mm. Die beobachteten Kräfte in den Geogitterlagen entsprachen dem gebauten Niveau.

Eine Stunde nach der Originalerschütterung wurde aufgezeichnet, dass es eine horizontale Erschütterung von 0,8g und eine vertikale Erschütterung von 0,4g gab. Es wurde festgestellt, dass die Konstruktion keine Änderung gegenüber dem Originalwandaufbau zeigte. Die horizontale Versetzung war weniger als 50 mm, wobei die Versetzung am grössten an der Rückseite der obersten Geogitterlage war und da wurde weniger als 40 mm aufgezeichnet. Die Steigerung der Belastung auf die Geogitter war minimal und es gab keinen Nachweis für ein Versagen der inneren Struktur. Die erhöhte Geogitterlänge im oberen Bereich des Aufbaues drückt im Vergleich zu den ersten beiden Aufbauten die Bodenrisse zurück von der bewehrten Konstruktion. Sogar während der kombinierten horizontalen und vertikalen Erschütterung wurden keine signifikanten Lastdrücke an der Block- Geogitter-Verbindung beobachtet.

Schlussfolgerungen:

seismic summary
Umfassende
Zusammenfassung
Erdbebenbericht(Englisch)

Die Resultate dieser Untersuchung zeigen, dass ein modular aufgebautes Block-Wand-System wie die Allan Block Stützwand- Einheiten und die Huesker Geogitter-Bewehrung gute Leistungen bei dem simulierten Kobe Erdbeben bringt. Während der Beanspruchung durch die Kobe Erbeben Rekorde war die Verstärkung von Verformung und Beschleunigung unerheblich. Die bewehrte Struktur zeigt, dass sie Energie eines seismischen Vorfalls absorbieren kann. Der vertikale Abstand von zwei Blöcken (40 cm) und Längen der Bewehrung von 60 % der Wandhöhe und einem längeren Geogitter (90 % der Höhe) in der obersten Lage sind geeignet einem starken Erbeben standzuhalten. Voraussetzung ist eine hohe Qualität der genutzten Hinterfüllung. Dazu zeigt diese Zusammenstellung, dass dieses System als eine kohärente Struktur mit individuellen Elementen phasengleich mit dem übrigen System während der horizontalen und vertikalen Erschütterungen arbeitet. Die "Hand-Berechnung" (?) arbeitet nach der Allan Block Design- Methodik, mit zurückhaltenden Werten, basierend auf den beobachteten Werten des Aufbaues.

seismic report
Kurzfassung
Erdbebenbericht(Englisch)

Bemerkung: diese aufgezeichneten Prüfergebnisse sind nur anwendbar für das, hier geprüfte Modulstützwandsystem und die Geogitter. Der eingebaute Verbund durch die Frontlippe des Allan Blocks sorgt für eine minimale horizontale Versetzung der Modulsteine während der Erdbebenprüfung und sichert somit die Unversehrtheit des Systems. Demzufolge sind die Ergebnisse, wie erklärt, nicht auf andere Mauersysteme übertragbar, die andere Blöcke und andere Geogitter- Bewehrung haben.