Gerd Möller. Geotechnik. Bodenmechanik BICCNTINNIAL. Ernst & Sohn CENTENNIAL

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1 Gerd Möller Geotechnik Bodenmechanik BICCNTINNIAL CENTENNIAL Ernst & Sohn

2 1 Einteilung und Benennung von Böden Bezeichnungen Bezeichnungen nach DIN Bezeichnungen für Boden oder Fels Kriterien zur Einteilung Einteilung nach Korngrößen und organischen Bestandteilen Kornstrukturen grob- und feinkörniger Böden Einteilung reiner Bodenarten Einteilung zusammengesetzter Böden Einteilung organischer Böden Einstufung in Boden- und Felsklassen Kennzeichnungen nach DIN Erkennung von Bodenarten mit Hilfe einfacher Versuche Reibeversuch Schneideversuch Trockenfestigkeitsversuch Konsistenzbestimmung bindiger Böden Ausquetschversuch Schüttelversuch 14 2 Wasser im Baugrund Regelwerke Begriffe aus DIN Kapillarwasser Porenwinkelwasser Hygroskopisches Wasser Betonangreifendes Grundwasser Untersuchungen der Grundwasserverhältnisse Grundwassermessstellen 22 3 Geotechnische Untersuchungen Untersuchungsziel Regelwerke Untersuchungsverfahren Untersuchungen von Baugrund und Grundwasser Voruntersuchungen Hauptuntersuchungen 31

3 X Baubegleitende Untersuchungen und Messungen Baugrund- und Bauwerksüberwachung nach der Bauausführung Untersuchungen von Boden und Fels als Baustoff Voruntersuchungen Hauptuntersuchungen Baubegleitende Untersuchungen Geotechnische Kategorien (GK) Geotechnische Kategorie GK Geotechnische Kategorie GK Geotechnische Kategorie GK Erforderliche Maßnahmen Geotechnische Kategorie GK Geotechnische Kategorie GK Geotechnische Kategorie GK Geotechnischer Bericht Grundlagen Auswertung und Bewertung der geotechnischen Untersuchungsergebnisse Folgerungen, Empfehlungen und Hinweise Geotechnischer Entwurfsbericht 39 4 Bodenuntersuchungen im Feld Direkte Aufschlüsse Untersuchungszweck Untersuchungsverfahren Regelwerke Richtwerte für Aufschlussabstände Richtwerte für Aufschlusstiefen Schürf Untersuchungsschacht Untersuchungsstollen Bohrung (Geräte und Verfahren) Güteklassen für Bodenproben Entnahme von Sonderproben aus Schürfen und Bohrlöchern Darstellung von Aufschlussergebnissen Sondierungen (indirekte Aufschlussverfahren) DIN-Normen Rammsondierungen nach DIN EN ISO Drucksondierungen nach DIN Bohrlochrammsondierungen nach DIN Zusammenhänge zwischen Sondierergebnissen und Bodenkenngrößen Wahl des Sondiergeräts Flügelsondierung (Felduntersuchung) Plattendruckversuch Untersuchungszweck DIN-Norm 75

4 XI Begriffe Geräte für den Plattendruckversuch Verformungsmodul E v Bettungsmodul k s Aussagekraft von Bodenuntersuchungen Beobachtungsmethode 79 5 Laborversuche Mehrphasensysteme des Bodens Korngrößenverteilung DIN-Norm Siebanalyse Schlämmanalyse (Sedimentationsanalyse) Siebung und Sedimentation Kenngrößen der Körnungslinie Filterregel von Terzaghi Bodenklassifikation nach DIN Wassergehalt DIN-Normen Definition des Wassergehalts Mit w in Beziehung stehende Kenngrößen feuchter Böden Mit w in Beziehung stehende Kenngrößen gesättigter Böden, Bestimmung des Wassergehalts durch Ofentrocknung Dichte DIN-Normen Definitionen Mit p und p& in Beziehung stehende Kenngrößen Feldversuche nach DIN Korndichte DIN-Norm Definition der Korndichte Bestimmung mit dem Kapillarpyknometer Organische Bestandteile DIN-Norm Definition des Glühverlustes Versuchsdurchführung und -auswertung Bodenklassifikation nach DIN Kalkgehalt DIN-Normen Qualitative Bestimmung des Kalkgehalts Bestimmung des Kalkgehalts nach DIN Zustandsgrenzen (Konsistenzgrenzen) DIN-Normen Qualitative Bestimmung der Konsistenzgrenzen 115

5 XII Definitionen Bestimmung der Fließgrenze Bestimmung der Ausrollgrenze Bestimmung der Schrumpfgrenze Bodenklassifikation nach DIN Plastische Bereiche und zulässige Bodenpressungen nach DIN Proctordichte (Proctorversuch) DIN-Norm Definitionen Geräte für den Proctorversuch Durchführung und Auswertung des Proctorversuchs Anforderungen aus Regelwerken an den Verdichtungsgrad Dp r Dichte nichtbindiger Böden (lockerste u. dichteste Lagerung) Regelwerke Definitionen und Einstufungen von Lagerungsdichten Dichte bei dichtester Lagerung (Rütteltischversuch) Dichte bei lockerster Lagerung (Einfüllung mit Trichter) Wasserdurchlässigkeit Allgemeines : DIN-Norm Definitionen Beziehungen der Filtergeschwindigkeit zum hydraulischen Gefalle Temperatureinfluss Versuch im Versuchszylinder mit Standrohren Untersuchung in der Triaxialzelle (isotrope statische Belastung) Einaxiale Zusammendrückbarkeit Allgemeines Normen Kompressionsversuch Steifemodul Modellgesetz für Setzungszeiten Scherfestigkeit Allgemeines DIN-Normen Begriffe aus DIN Rahmenscherversuch Triaxialversuch nach DIN Auswertung des Triaxialversuchs Einaxiale Druckfestigkeit DIN-Norm Definitionen Druck-Stauchungsdiagramm Charakteristische Werte von Bodenkenngrößen Forderungen von DIN Werte gemäß E DIN

6 XIII 6 Spannungen und Verzerrungen Darstellungen Koordinatensysteme Spannungs- und Deformationszustände Spannungstransformation in kartesischen Koordinatensystemen Sonderfälle Hauptspannungen Ebene Spannungs- und Deformationszustände Symmetrie- und Antimetrieebenen Spannungs-Verzerrungs-Beziehungen Stoffgesetze bei Hooke'schem Material Steifemodul, Elastizitätsmodul und Schubmodul Bilinear-elastische und nichtlineare Stoffgesetze Rechnerische Druckspannungen im Baugrund Eigenlast aus trockenem oder erdfeuchtem Boden Totale und effektive Druckspannungen Vereinfachungen zur Lastausbreitung Halbraum unter vertikaler Punktlast F Spannungen und Deformationen nach Boussinesq Spannungen nach. Fröhlich Halbraum unter horizontaler Punktlast F Halbraumspannungen infolge vertikaler Linienlast/ Spannungen nach Boussinesq Spannungen nach Fröhlich Halbraumspannungen infolge horizontaler Linienlast/ Halbraumspannungen infolge vertikaler Streifenlast q Halbraumspannungen unter schlaffen Rechtecklasten Spannungen <r z unter Eckpunkten schlaffer Rechtecklasten Beiwerte für cr z -Spannungen des Halbraums Spannungen <y z unter beliebigen Lasten Berechnungsgrundlagen der neuen DIN Allgemeines Einwirkungen, Beanspruchungen und Widerstände Einwirkungen und Einwirkungskombinationen Widerstände und Sicherheitsklassen Charakteristische Werte und Bemessungswerte Charakteristische Werte von Bodenkenngrößen Charakteristische Beanspruchungen Grenzzustände Teilsicherheitsbeiwerte und Lastfälle Beobachtungsmethode 214

7 XIV 8 Sohldruckverteilung Allgemeines Kennzeichnende Punkte und Linien Bodenpressungen in der Sohlfuge nach DIN-Normen Regelwerke Gleichmäßige Verteilung und aufnehmbare Sohldrücke nach DIN Geradlinige Verteilung Sohldruckverteilung unter Flächengründungen Setzungen Regelwerke Begriffe Kennzeichnende Punkte und Linien Elastisch-isotroper Halbraum mit Einzellast Elastisch-isotroper Halbraum mit konstanter Rechtecklast cr Grenztiefe für Setzungsberechnungen Halbraum mit konstanter Kreislast OQ Grundlagen für Setzungsberechnungen nach DIN Erforderliche Berechnungsunterlagen Sohl- und Baugrundspannungen Geschlossene Formeln bei mittiger Last nach DIN Setzung der Eckpunkte schlaffer, konstanter Rechtecklasten Setzung starrer Rechteckfundamente Setzung von Kreisfundamenten Indirekte Setzungsberechnung nach DIN Ablauf der Setzungsermittlung Anwendungsbeispiel aus DIN Setzungen infolge von Grundwasserabsenkung Schräge und außermittige Belastungen nach DIN Ansatz waagerechter Lasten und Sohl Spannungen Setzungen und Verkantungen bei Verwendung geschlossener Formeln Setzungen und Verkantungen infolge lotrechter Baugrundspannungen Setzungsproblematik bei Hochbauten Gegenseitige Beeinflussung Setzungen bei inhomogenem Baugrund Zulässige Setzungsgrößen Erddruck Allgemeines Regelwerke Angaben nach DIN

8 XV Begriffe Erforderliche Unterlagen Allgemeines zur Erddruckermittlung Erdruhedruck.' Unbelastetes horizontales Gelände Unbelastetes geneigtes Gelände Erdruhedruck nach DIN Wirkungen der Stützwandbewegung Erddruckkräfte Bruchfiguren Zonenbruch nach Rankine Linienbruch nach Coulomb Aktiver Erddruck Passiver Erddruck Verallgemeinerung der Erddrucktheorie von Coulomb Aktiver Erddruck nach Müller-Breslau Passiver Erddruck nach Müller-Breslau Aktiver Erddruck bei Böden mit Kohäsion Passiver Erddruck bei Böden mit Kohäsion Aktiver Erddruck gemäß DIN Voraussetzungen der Berechnungsformeln Formeln für Erddrücke und Erddruckkräfte aus Bodeneigenlast Verteilung des Erddrucks aus Bodeneigenlast Gleichmäßig verteilte vertikale Last auf ebener Geländeoberfläche Vertikale Linien- und Streifenlasten auf ebener Geländeoberfläche Horizontale Linien- oder schmale Streifenlasten Erddruckanteil aus Kohäsion Passiver Erddruck gemäß DIN Formeln für Erddrücke und Erddruckkräfte infolge Bodeneigenlast Vertikale Flächenlasten auf ebener Geländeoberfläche Erddruckanteil aus Kohäsion Grafische Bestimmung des Erddrucks nach Culmann Sonderfälle gemäß DIN Verdichtungserddruck Silodruck Erddruck bei dynamischen Anregungen des Bodens Erddruck bei vertikaler Durchströmung des Bodens Zwischenwerte des Erddrucks Erddruck zwischen aktivem Erddruck und Erdruhedruck Erddruck zwischen Erdruhedruck und passivem Erddruck 322

9 XVI 11 Grundbruch Allgemeines DIN-Normen Begriffe Einflussgrößen und Modelle des Versagenszustands Theorie von Prandtl Voraussetzungen Spannungs-und Winkelbeziehungen in den Rankine-Zonen Bedingungen in Übergangszone, Prandtl-Zone Grundbruchformel nach Prandtl, Lösung für die Übergangszone Verfahren von Buisman Grundbruchsicherheit nach DIN 1054 und DIN Anwendungserfordernisse Einwirkungen Grundbruchwiderstände Grundwerte der Tragfähigkeitsbeiwerte und Formbeiwerte Lastneigungsbeiwerte Geländeneigungsbeiwerte Sohlneigungsbeiwerte Berücksichtigung von Bermenbreiten Durchstanzen Nachweis der Grundbruchsicherheit Abmessungen von Gleitkörpern unter Streifenfundamenten Gleiten und Kippen Gleiten DIN-Norm Gleitsicherheit von Flach- und Flächengründungen nach DIN Gebrauchstauglichkeit nach DIN Maßnahmen bei nicht erfüllter Gleitsicherheit Kippen DIN-Normen Kippsicherheit von Flach- und Flächengründungen nach DIN Gebrauchstauglichkeit nach DIN Ungleichmäßige Setzungen bei hohen Bauwerken Gelände- und Böschungsbruch Allgemeines DIN-Normen Begriffe Erforderliche Unterlagen für Berechnungen nach E DEN Sonderfall der ebenen Gleitfläche Lamellenverfahren (schwedische Methode) 358

10 XVII 13.7 Berechnungen nach Normen Grenzzustand, Einwirkungen und Widerstände Arten der Bruchmechanismen und besondere Bedingungen Bruchmechanismen mit einem Gleitkörper oder zusammengesetzt Grenzzustandsbedingung Lamellenverfahren mit kreisförmig gekrümmten Gleitlinien Lamellenfreie Verfahren mit kreisförmigen und geraden Gleitlinien Zusammengesetzte Bruchmechanismen mit geraden Gleitlinien Anwendungsbeispiele (mit Programm berechnet) Gebrauchstauglichkeit nach DIN 1054 und E DIN Aufschwimmen Maßnahmen bei zu geringer Sicherheit gegen Aufschwimmen Regelwerke Grenzzustand des Lagesicherheitsverlustes nach DIN Nichtverankerte Konstruktionen Verankerte Konstruktionen Nachweis der Sicherheit gegen Aufschwimmen nach EAB Europäische Normung in der Geotechnik Allgemeines Deutsche und europäische Normung Eurocode Nationaler Anhang (NA) Deutsche Berechnungsnormen Europäische Ausführungsnormen Bauaufsichtliche Einführung Sicherheitskonzept und Normen ab dem Jahr Übergang von deutscher auf europäische Normung 396 Literaturverzeichnis 397 Firmenverzeichnis 409 Stichwortverzeichnis 411