Global- und Teilsicherheitskonzept bei der Ankerbemessung
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- Katharina Kohler
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1 Global- und Teilsicherheitskonzept bei der Ankerbemessung Bundesanstalt für Wasserbau Dienststelle Hamburg Dr.-Ing. Martin Pohl BAW - DH / K1 Folie-Nr. 1
2 Gliederung Normen Vergleich der Bemessungsansätze und Nachweise nach alter und neuer Norm für: Verpressanker Verpresspfähle (Mikropfähle) Berechnungsbeispiele & -ergebnisse Zusammenfassung BAW - DH / K1 Folie-Nr. 2
3 Normen DIN 1054 (1976 / 2005) + EN (2005) EAU (1990 / 2004) Verpressanker: DIN 4125 (1990) DIN EN 1537 (2001) lt. BMVBS nicht anzuwenden! Verpresspfähle: DIN 4128 (1983) DIN EN (2001) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 3
4 Bemessungsansatz Verpressanker: Verpresspfahl: A A A A Ea Ea Verspannung + Mantelreibung Mantelreibung Ep 45 +φ/2 Ep 45 +φ/2 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 4
5 Bemessungsansatz Nachweise: Äußere Tragfähigkeit Verpresskörper-Boden (Mantelreibung, Verspannung) Innere Tragfähigkeit Stahlzugglied (Anker), Rissbreite (Pfahl) Standsicherheit des Gesamtsystems Tiefe Gleitfuge Knicksicherheitsnachweis (Pfahl), wenn c u < 10 bzw. 15 kn/m² (DIN 4128) (DIN 1054) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 5
6 Bemessungsansatz - Verpressanker Bemessung: in situ: Stahlzugglied Verpresskörperlänge Eignungsprüfung Abnahmeprüfung freigespültes Bohrloch Verpesskörper Stahlzugglied [Quelle: Grundbautaschenbuch, 6. Auflage] BAW - DH / K1 Folie-Nr. 6
7 Bemessungsansatz Verpressanker Kraftübertragung: Ankerkopf Stahlzugglied Verpresskörper DIN 4125 DIN 1054 (2005) zul A Fs / ηs Ek. γg Rik / γm 1,35 1,75 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 7 1,15
8 Bemessungsansatz Verpressanker Kraftübertragung: Verpresskörper - Boden DIN 4125 DIN 1054 (2005) zul A Fk / ηk Ek. γg Rak / γa 1,35 1,50 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 8 1,10
9 Bemessungsansatz - Verpressanker Kraftübertragung: Verpresskörper - Boden Grenzlast beim Bruch F ult [kn] Krafteintragungslänge l 0 [m] [Quelle: Grundbautaschenbuch, 6. Auflage] BAW - DH / K1 Folie-Nr. 9
10 Bemessungsansatz - Verpressanker Kraftübertragung: Verpresskörper - Boden BAW - DH / K1 Folie-Nr. 10 [Quelle: Grundbautaschenbuch, 6. Auflage]
11 Bemessungsansatz - Verpressanker Eignungsprüfung: an mindestens 3 Ankern je Hauptbodenart Prüfkraft (LF 1) nach : DIN 4125 bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Fw) ks 2 mm Grenzkraft Fk DIN 1054 bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Ek) ks 2 mm Herausziehwiderstand Rak DIN EN 1537 Mindestforderung in Abhängigkeit der Stahlgüte [Quelle: DIN 4125] BAW - DH / K1 Folie-Nr. 11
12 Bemessungsansatz - Verpressanker DIN 4125 DIN 1054 (2005) / DIN EN 1537 Eignungsprüfung : Prüfverfahren 1 Prüfverfahren 2 Prüfverfahren 3 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 12 [Quelle: Ziegler, 2004]
13 Bemessungsansatz - Verpressanker Abnahmeprüfung: jeder Anker mit anschließender Vorspannung (F0 0,8-0,9 Fw) (hier: Permanentanker, LF1) Prüfkraft nach DIN 4125: bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Fw) Prüfkraft nach DIN 1054: bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Ek) Prüfkraft nach DIN EN 1537: Stärkere Begrenzung der erlaubten Stahlspannung BAW - DH / K1 Folie-Nr. 13
14 Bemessungsansatz - Verpresspfahl Bemessung: Verpresskörperlänge Verpresskörper Nachweis der: Brauchbarkeit der Bewehrung / Tragglied Beschränkung der Rissbreite in situ: Eignungsprüfung Bewehrung (Tragglied) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 14
15 Bemessungsansatz - Verpresspfähle DIN 4128 DIN 1054 (2005) / DIN EN zul A F / η Ek. γg Rtk / γp 2,0 3,0 1,35 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 15 1,30 1,40
16 Bemessungsansatz - Verpresspfähle DIN 4128 DIN 1054 (2005) / DIN EN Kraftübertragung: Verpresskörper - Boden BAW - DH / K1 Folie-Nr. 16
17 Bemessungsansatz - Verpresspfähle Pfahlprobebelastung (Eignungsprüfung): DIN 4128: DIN EN 14199: an mindestens 2 Pfählen bzw. 3 % aller Pfähle dort, wo für Tragfähigkeit ungünstigstes Bodenprofil zu erwarten ist an 2 Pfählen bei ersten 25 Pfählen und jeweils 1 für die nächsten 25 Pfähle 6 (Zugpfähle) 5 bei 100 Pfählen: Anzahl der Eignungsprüfungen DIN 4128 DIN 1054 BAW - DH / K1 Folie-Nr
18 Nachweis der Standsicherheit in der Tiefen Gleitfuge mögliche Ankerkraft muss größer sein als vorhandene Ankerkraft EAU 1990 A η = A mögl vorh > 1,5 EAU 2004 (GZ 1B) [Quelle: Grundbautaschenbuch, 6. Auflage] A A G,k G,k γ γ G G + < A A mögl,k γ Q,k Ep γ Q < A mögl,k γ Ep BAW - DH / K1 Folie-Nr. 18
19 Nachweis der Standsicherheit in der Tiefen Gleitfuge Verpressanker: Verpresspfahl: A E 1 A E 1 Ea G Ea G Q Q 45 +φ/2 45 +φ/2 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 19
20 Berechnungsquerschnitt Wasserstraßen + Häfen an der Küste 5,5 m 1,0 m 1,0 m 10 kn/m² Sande geringer Festigkeit γ/γ = 18/10 kn/m³ 1,5 m φ = 30 c = 0 Klei / Mudde γ/γ = 14/4 kn/m³ φ = 30 φ u = 0 c = 5 kn/m² c u = 20 kn/m² Lastfall 1?? Sande mittlerer Festigkeit γ/γ = 19/11 kn/m³ φ = 35 c = 0 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 20
21 Berechnungsergebnisse Verpressanker Eingangsgrößen: aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 220 kn [Ankerabstand = 4,0 m, erf. A = 55 kn/m] gewählt: Bohrlochdurchmesser = 150 mm Ankerneigung gegenüber Horizontalen = 40 freie Stahllänge 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht) Stahlgüte 1570/1770 N/mm² (βs / βz bzw. fy,k / ft,k) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 21
22 Berechnungsquerschnitt Wasserstraßen + Häfen an der Küste 10 kn/m² 1,0 m 1,5 m 5,5 m Sande geringer Festigkeit γ/γ = 18/10 kn/m³ φ = 30 c = 0 1,0 m Lastfall 1?? Sande mittlerer Festigkeit γ/γ = 19/11 kn/m³ φ = 35 c = 0 BAW - DH / K1 Folie-Nr. 22
23 Berechnungsergebnisse Verpressanker Eingangsgrößen: aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 240 kn [Ankerabstand = 4,0 m, erf. A = 60 kn/m] gewählt: Bohrlochdurchmesser = 150 mm Ankerneigung gegenüber Horizontalen = 40 freie Stahllänge 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht) Stahlgüte 1570/1770 N/mm² (βs / βz bzw. fy,k / ft,k) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 23
24 Berechnungsergebnisse Verpressanker vorwiegend bindiger Querschnitt BAW - DH / K1 Folie-Nr. 24
25 Berechnungsergebnisse Verpressanker nicht bindiger Querschnitt BAW - DH / K1 Folie-Nr. 25
26 Berechnungsergebnisse Verpressanker Prüfkraft - vorwiegend bindiger Querschnitt Herausziehwiderstand Stahlzuggliedwiderstand 350 Prüfkraft [kn] Prüfkraft = 330 kn DIN 4125 DIN 1054 DIN 4125 DIN BAW - DH / K1 Folie-Nr. 26
27 Berechnungsergebnisse Verpressanker Prüfkraft - nicht bindiger Querschnitt Herausziehwiderstand Stahlzuggliedwiderstand 350 Prüfkraft [kn] Prüfkraft = 360 kn DIN 4125 DIN 1054 DIN 4125 DIN BAW - DH / K1 Folie-Nr. 27
28 Berechnungsergebnisse Verpresspfähle Eingangsgrößen: aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 220 kn bzw. 240 kn [Ankerabstand = 4,0 m] gewählt: Bohrlochdurchmesser = 150 mm Ankerneigung gegenüber Horizontalen = 40 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht) Stahlgüte 500/580 N/mm² (βs / βz bzw. fy,k / ft,k) BAW - DH / K1 Folie-Nr. 28
29 Berechnungsergebnisse Verpresspfähle vorwiegend bindiger Querschnitt BAW - DH / K1 Folie-Nr. 29
30 Berechnungsergebnisse Verpresspfähle nicht bindiger Querschnitt BAW - DH / K1 Folie-Nr. 30
31 Zusammenfassung Sicherheitsniveau bleibt erhalten!! Verpressanker: Abweichungen zwischen DIN EN 1537 und DIN 1054 DIN Bericht abwarten!! Verpresspfähle: DIN 1054 größere Mantelreibung für tragfähige Böden BAW - DH / K1 Folie-Nr. 31
32 Global- und Teilsicherheitskonzept bei der Ankerbemessung Bundesanstalt für Wasserbau Dienststelle Hamburg Dr.-Ing. Martin Pohl BAW - DH / K1 Folie-Nr. 32
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