Project: Statics of drystone walls

Was wird berechnet

Erddruck

Die zu bemessende Stützmauer stützt das dahinterliegende Erdreich und ev. zusätzliche Auflasten (Gebäude, Verkehr). Für die Berechnung des Erddrucks werden verschiedene Berechnungsverfahren eingesetzt (https://de.wikipedia.org/wiki/Erddruck).

Im nachstehenden interaktiven Berechnungsbeispiel wird das Berechnungsverfahren nach Coulomb verwendet. Bei diesem Berechnungsverfahren wird angenommen, dass ein starrer Erdkeil auf einer geraden Gleitfläche nach unten rutscht und auf die Stützmauer drückt. Die Gleitbewegung wird durch die Reibung in der Gleitfuge gehemmt. Die verbleibende Kraft des Erdkeils wirkt auf die Stützmauer. Der Ansatzpunkt der Kraft ist im ersten Drittelspunkt der Mauerhöhe von unten. Die Kraft wirkt nicht horizontal auf die Mauerrückseite, sondern ist infolge der Reibung zwischen Mauerrückseite und Erdreich gegen unten geneigt. Es wird angenommen, dass diese Neigung dem inneren Reibungswinkel des Erdreichs gleichgesetzt ist (vgl. Punkt C.1.1 Merkblatt SIA 2053).

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Resultierende Kraft

Der Erddruck und das Eigengewicht der Mauer bilden zusammen die resultierende Kraft. Der Ansatzpunkt der resultierenden Kraft liegt im Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks.

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Anhand der Lage des Schnittpunktes zwischen der resultierenden Kraft und der Fusslinie des Trapezquerschnittes lassen sich zwei Arten des Versagens der Schwergewichtsmauer überprüfen:

Kippen

Beim Versagen durch Kippen rotiert der ganze Trapezquerschnitt um den vorderen Fusspunkt nach vorne.

Solange die resultierende Kraft die Fusslinie des Trapezquerschnittes schneidet, steht die Mauer stabil. Je weiter der Schnittpunkt gegen die Aussenseite wandert, desto kleiner wird die "Sicherheitsreserve". Der Schnittpunkt muss deshalb im mittleren Drittel der Fusslinie liegen. 

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Gleiten

Beim Versagen durch Gleiten übersteigt die Resultierende Kraft die Reibungskraft der aufeinanderliegenden Steine.

Der Reibungswinkel des Gesteins wird vom Schnittpunkt zwischen einer vertikalen Linie durch den Schwerpunkt des Trapezquerschnittes und der Geraden durch die Kraftrichtung des Erddrucks her abgetragen. Die dem Erdreich zugewandte Seite des Reibungswinkels bildet einen rechten Winkel mit der Fusslinie des Trapezquerschnittes. Solange die resultierende Kraft innerhalb des Winkelbereichs des Reibungswinkels liegt, tritt kein Rutschen der Steine auf. Bezüglich dieser Darstellungsweise siehe auch den Abschnitt über die Reibung.

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Häufige Art des Versagens: In der Praxis trifft man bei defekten Trockenmauern oft eine Mischung von beiden Versagensweisen vor. Werden im Fundamentbereich zu wenig lange Bindersteine eingebaut kann die Mauer gleichzeitig nachvorne rotieren und nach vorne rutschen. Dabei entsteht eine typische schräg nach vorne unten verlaufende "Bruchzone".

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Disclaimer

The following interactive worksheet is for educational purposes only. It must not be used for dimensioning real retaining walls in dry stone masonry. Any dimensioning of a dry stone wall must be carried out by a civil engineer. Any use is at the user's own responsibility.

Gebrauch des interaktiven Bemessungsbeispiel

Die Parameter des Erdrdrucks und des Mauerwerks können mit den verschiedenen Schiebern eingestellt werden. Die Geometrie des Trapezquerschnittes kann verändert werden, indem die Ecken des Querschnittes in die entsprechende Position gezogen werden. Der dargestellte Raster hat eine Mascheweite von einem Meter.

Die Fusslinie ist mit blauen Kreuzen in drei Teile geteilt. Zur Verhinderung des Kippens muss der Schnittpunkt mit der resultierenden Kraft (orange) im mittleren Drittel liegen. Rot ist der Reibungswinkel des Gesteins dargestellt. Liegt die Resultierende Kraft (orange) innerhalb des roten Dreiecks ist genügend Sicherheit gegen Rutschen vorhanden.

Interaktive Bemessung einer Schwergewichts-Stützmauer aus Trockensteinmauerwerk