Baugrubenumschliessung PDF

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Beuth Hochschule für Technik Berlin, Fachbereich III

Fachgebiet Geotechnik

Baugrubenumschließungen Allgemeines Baugrubenumschließungen werden benötigt, wenn Bauteile unterhalb der Geländeoberfläche hergestellt werden und nicht ausreichend Platz zur Herstellung standsicherer Baugruben-böschungen zur Verfügung steht. Bei der Planung und Herstellung einer Baugrube müssen eine Reihe von Randbedingungen beachtet werden: - Geometrie des zu erstellenden Bauwerks - Platzverhältnisse im Umfeld um den Bauplatz (Nachbarbebauung, Möglichkeit für Anker) - Platzverhältnisse im Kleinen (Arbeitsräume, ausreichend Platz für Baugeräte, etc.) - Boden- und Grundwasserverhältnisse - zulässige Verformungen der Baugrubenwand und der Nachbarschaft - Zulässigkeit von Erschütterungen und Lärm während der Bauzeit - Dauerhaftigkeit, Nutzbarkeit der Verbauwand - Bauzeitenplan und Termine. Je nach den gegebenen Randbedingungen können verschiedene Wandtypen zur Anwendung kommen:

„kleinere“ Aushubvolumen bzw. –querschnitte / Gräben: - Einfacher Verbau, Grabenverbaugeräte

Baugruben (allgemein): - Trägerbohlwände - Spundwände - Schlitzwände - Bohrpfahlwände - Spritzbetonbauweise / Bodenvernagelung - Sonderverfahren (Düsenstrahlkörper, in den Schlitz gestellte Spundwand, Bohlträger in MIP-Wand, etc.)

Zur Verformungsbegrenzung und wirtschaftlichen Lastabtragung werden häufig und bei größeren Tiefen in der Regel Abstützungen (einfach oder mehrfach; Anker oder Steifen) erforderlich. Tiefe Baugruben werden oft mehrfach verankert oder ausgesteift, um die Verformungen in der Nachbarschaft und die Biegemomente in der Verbauwand zu reduzieren. Die Planung einer sicheren und gleichzeitig wirtschaftlichen Baugrube ist eine Optimierungsaufgabe. (zum Ablauf der Bemessung siehe Ablaufschema). Wesentliche Regelwerke sind die DIN 4124 sowie die Empfehlungen des Arbeitskreises Baugruben (EAB)

Lehrveranstaltung: Geotechnik 2

Kapitel: Baugruben (1.01)

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Einfacher Verbau, Grabenverbaugeräte

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Quelle: DIN 4124:2002-10 Baugruben und Gräben

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Trägerbohlwände Details siehe Auszug aus DIN 4124 (Arbeitsblatt Seite 11)

Spundwände Quelle: Wikipedia

Siehe Auszug DIN 4124 (Seite 12)

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Quelle: Schneider Bautabellen für Ingenieure, 17. Auflage

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Ausgesteifte Spundwand

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Schlitzwände

Schlitzwandelemente und Leitwände (nach DIN 4126)

Beispiele für Schlitzwandgreifer mit hydraulische Schließmechanik (aus Informationsmaterial der Fa. Bauer Spezialtiefbau)

Entwicklung der Schlitzwandfräsen in den Jahren 1965 bis 1990; M = Motor und P = Pumpe (aus Beitrag von Stöltzer)

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Quelle: Informationsmaterial der Fa. Brückner Grundbau

Herstellung einer Schlitzwand (Quelle: Informationsmaterial der Fa. Brückner Grundbau)

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Bohrpfahlwände

Pfahlwand-Typen (Quelle: Gerd Möller - Geotechnik Grundbau)

Arten von Bohrpfahlwänden (Quelle: Schneider Bautabellen für Ingenieure, 17. Auflage)

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Ausgesteifte und rückverankerte tangierende Bohrpfahlwand (Quelle: Informationsmaterial der Fa. Brückner Grundbau)

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Auszug aus DIN 4124

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(siehe DIN 4124)

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Statische Systeme für Baugrubenwände: Berechnungsansatz nach BLUM (globales Sicherheitskonzept)

Berechnungsfälle: Statische Systeme, resultierende Erddruckspannungen, Schnittgrößen und Verformungen

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Umwandlung der zu erwartenden Spannungsverteilung in das Ersatz-Lastbild von Blum (Quelle: Weißenbach: Baugruben, Teil 3)

Ansätze aus EAB 2007 (Teilsicherheitskonzept) Die Berechnung beginnt mit dem Ansatz der Belastung. Bei Baugrubenwänden gilt

Lastbildermittlung für gestützte Spundwände und Ortbetonwände bei Ansatz des aktiven Erdducks und freier Auflagerung in bindigem Boden (Bild EB 16-1)

Beispiele für den Ansatz der Bodenreaktion bei freier Auflagerung im Boden (Bild EB 80-1)

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Systeme und Belastung zur Ermittlung der Einbindetiefe (Quelle: Walz, Geotechnik Seminar TU-München, 2006)

Lastfiguren für gestützte Baugrubenwände – Beispiele (nach EAB)

Bild EB 5-1

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Erddruckumlagerung (nach EB 70) Für einmal gestützte Wände (Erddruck aus Bodeneigengewicht, großflächiger Gleichlast p ≤ 10 kN/m² und gegebenenfalls Kohäsion) dürfen folgende Lastfiguren als wirklichkeitsnah angenommen werden:

a) ein durchgehendes Rechteck sofern die Steifen- oder Ankerlage nicht tiefer angeordnet ist als bei hk = 0,1⋅ H b) ein auf halber Höhe abgestuftes Rechteck mit eho,k : ehu,k = 1,2 sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von hk > 0,1⋅ H bis hk = 0,2 ⋅ H angeordnet ist c) ein auf halber Höhe abgestuftes Rechteck mit eho,k : ehu,k = 1,5 sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von hk > 0,2 ⋅ H bis hk = 0,3 ⋅ H angeordnet ist. Für Fall a) ist eho,k = ehu,k =

Eh . Es gilt aus H

Im Fall b) folgt daraus eho,k =

∑H = 0 :

e ho,k ⋅

H H = Eh − ehu,k ⋅ . 2 2

1,2 Eh ⋅ . 1,1 H

Im Fall c) folgt daraus eho,k = 1,2 ⋅

Eh H

.

Für zweimal gestützte Wände dürfen folgende Lastfiguren als wirklichkeitsnah angenommen werden:

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a) ein abgestuftes Rechteck mit dem Lastsprung in Höhe der unteren Steifenlage und dem Ordinatenverhältnis e ho,k : ehu,k = 1,5 sofern die obere Steifen- oder Ankerlage etwa in Höhe der Geländeoberfläche, die untere Lage in der oberen Hälfte der Höhe H angeordnet ist b) die Lastfigur von Lehmann mit Festlegung der Knickpunkte in Höhe der Stützpunkte und einem Verhältnis e ho,k : ehu,k = 2,0 sofern die obere Steifen- oder Ankerlage etwa in Höhe der Geländeoberfläche, die untere Lage etwa bei der Hälfte der Höhe H angeordnet ist c) ein abgeschrägtes Rechteck sofern die beiden Steifen- oder Ankerlagen sehr tief angeordnet sind.

Für dreimal oder öfter gestützte Wände dürfen folgende Lastfiguren als wirklichkeitsnah angenommen werden:

Diese Lastfiguren gelten nur mit der Festlegung der Knickpunkte in der Höhe von Stützungspunkten und mit einem Verhältnis eho,k : ehu,k = 2,0 . Die Resultierende der rechnerischen Belastung soll dabei im Bereich von z e = 0,4 ⋅ H bis ze = 0,5 ⋅ H liegen

Lastfiguren für Erddruck aus Nutzlasten (nach EAB)

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Zulässigkeit von Verformungen prüfen Festlegung des Erddruckansatzes aktiver oder erhöhter aktiver Erddruck

Wahl der Wandart und des Systems der Abstützungen

Festlegung der Erddruckverteilung

Festlegung des Wandreibungswinkels

Festlegung der Einbindetiefe

Ermittlung der einwirkenden Erddruckkräfte (Charakteristische und Bemessungswerte)

Ermittlung der Auflagerkräfte (Ankerkräfte, Steifenkräfte, Erdauflager)

Ermittlung des Widerstandes im Erdauflager

Vergleich von Bemessungswiderstand und Bemessungsauflagerkraft im Erdauflager

Nachweis der Zulässigkeit der angesetzten Wandreibungswinkel

evtl.

evtl.

Nachweis der vertikalen Tragfähigkeit der Wand

evtl.

Berechnung der Schnittgrößen und ggf. der zu erwartenden Verformungen

Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch

Nachweis der Verankerung

Sicherheit gegen Geländebruch

Nachweis der Bauteile Gurte, Ankerstahl, Ankerköpfe, Wand usw. ggf. Aussteifungssystem

Tragfähigkeit des Verpresskörpers Nachweis der Tiefen Gleitfuge Wahl der Ankerfestlegekraft und der Vorspannung Flussdiagramm zur Berechnung und Bemessung einer Verbauwand im Regelfall

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