A Teilsicherheitskonzept nach EC 7-1

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1 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-1 A Teilsicherheitskonzept nach EC Einführung Mit der Einführung des Eurocode 7 (EC 7-1) Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1 Allgemeine Regeln wird in Deutschland die DIN 1054: Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau als geotechnische Grundnorm abgelöst werden. Mit der Einführung des Eurocodes 7 wird eine einheitliche europäische Norm geschaffen. Allerdings werden die speziellen deutschen Erfahrungen im Erd- und Grundbau entsprechend der DIN 1054: erhalten bleiben, soweit sie nicht mit den Eurocodes konkurrieren oder ihnen widersprechen und in der neuen, an den EC 7-1 angepassten, DIN 1054: erfasst. Die Anwendung des EC 7-1 (DIN EN ) erfolgt dementsprechend in Deutschland immer in Verbindung mit dem Nationalen Anhang (DIN EN /NA) und der DIN 1054: Diese drei Normen (DIN EN , DIN 1054: und DIN EN /NA) sind im Handbuch Eurocode 7 - Geotechnische Bemessung, Band 1: Allgemeine Regeln nutzerfreundlich zusammengefasst Die Norm beruht auf dem Teilsicherheitskonzept. Das Teilsicherheitskonzept fordert den Nachweis von zwei verschiedenen Grenzzuständen. Einerseits sollen durch den Grenzzustand der Tragfähigkeit Sachschäden und eine Gefährdung von Menschenleben ausgeschlossen werden, anderseits durch den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit die langfristige Nutzbarkeit der Konstruktion garantiert werden.

2 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-2 2 Begriffe Auswirkung von Einwirkungen E: Beanspruchungen von Bauteilen (z. B. Schnittkräfte, Momente, Spannungen, Dehnungen) oder Reaktionen des Gesamttragwerks (z. B. Durchbiegungen, Verdrehungen) die durch Einwirkungen hervorgerufen werden Baugrund: Boden, Fels und Auffüllung, die vor Beginn der Baumaßnahme vor Ort vorhanden sind. Bauwerk: planmäßige Anordnung miteinander verbundener Bauteile, einschließlich während der Bauausführung vorgenommener Auffüllung, zum Zweck der Lastabtragung und zur Erzielung ausreichender Steifigkeit. Bemessungssituationen: eine Reihe von physikalischen Bedingungen, ersatzweise für die wirklichen Bedingungen innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts angenommen werden kann, für die nachgewiesen wird, dass maßgebende Grenzzustände nicht überschritten werden. vorübergehende Bemessungssituation: eine Bemessungssituation, die während eines wesentlich kürzeren Zeitraums als der geplanten Nutzungsdauer des Tragwerks maßgebend ist, und die eine hohe Auftretenswahrscheinlichkeit hat. Eine vorübergehende Bemessungssituation bezieht sich auf vorübergehende Bedingungen des Tragwerks, der Nutzung oder Einwirkung, z. B. während der Bauzeit oder während Instandsetzungsmaßnahmen. ständige Bemessungssituation: eine Bemessungsituation, die innerhalb eines Zeitraumes von gleicher Größenordnung wie die geplante Nutzungsdauer des Tragwerks maßgebend ist. Im Allgemeinen bezieht sie sich auf die üblichen Nutzungsbedingungen. außergewöhnliche Bemessungssituation: eine Bemessungssituation, die außergewöhnliche Bedingungen für das Tragwerk einbezieht; z. B. Brand, Explosion, Anprall oder örtliches Versagen. Bemessungswert einer Einwirkung F d : Wert einer Einwirkung, der durch Multiplikation des repräsentativen Wertes mit dem Teilsicherheitsbeiwert γ F ermittelt wird.

3 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-3 charakteristischer Wert einer Einwirkung F: wichtigster repräsentativer Wert einer Einwirkung. Sofern der charakteristische Wert auf statistischer Grundlage festgelegt werden kann, wird er mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit gewählt, mit der er während des Bezugszeitraumes nicht überschritten wird, wobei die geplante Nutzungsdauer des Tragwerks und die Dauer der Bemessungssituation berücksichtigt werden. geotechnische Einwirkung: Einwirkung auf das Bauwerk durch den Baugrund, z.b. eine Auffüllung, Gewässer oder Grundwasser. Geotechnische Kategorie (GK): Gruppe, in die bautechnische Maßnahmen und Verfahren nach dem Schwierigkeitsgrad des Bauwerks, der Baugrundverhältnisse sowie der zwischen ihnen und der Umgebung bestehenden Wechselwirkungen eingestuft werden. Grenzzustände: Zustände, bei deren Überschreitung das Tragwerk die Entwurfsanforderungen nicht mehr erfüllt Grenzzustände der Tragfähigkeit: Zustände, die im Zusammenhang mit Einsturz oder anderen Formen des Tragwerksversagens stehen. Sie entsprechen im Allgemeinen dem größten Tragwiderstand des Tragwerks oder des tragenden Bauteils. Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit: Zustände, bei deren Überschreitung die festgelegten Bedingungen für die Gebrauchstauglichkeit eines Tragwerks oder eines Bauteils nicht mehr erfüllt sind. Widerstand: mechanische Eigenschaft eines Bauteils oder eines Bauteil-Querschnitts, Einwirkungen ohne Versagen zu widerstehen, wie z. B. der Widerstand des Baugrunds oder Biegewiderstand, Knickwiderstand, Zugwiderstand.

4 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-4 3 Grundlagen der geotechnischen Bemessung 3.1 Grundlegende Anforderungen Der Begriff des Grenzzustandes ist allgemein gefasst und bezeichnet den Zustand eines Tragwerks, bei dessen Überschreitung die zugrunde gelegten Anforderungen überschritten werden. Im EC 7-1 wird der Nachweis für den Grenzzustand der Tragfähigkeit und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit gefordert, die wie folgt definiert sind: Der Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS - Ultimate Limit State) ist der Zustand des Tragwerks, bei dessen Überschreiten es zu einem rechnerischen Einsturz oder anderen Formen des Versagens kommt. Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS - Serviceability Limit State) ist der Zustand des Tragwerks, bei dessen Überschreiten die für die Nutzung festgelegten Bedingungen nicht mehr erfüllt sind. Nach dem EC 7-1 muss im Grenzzustand der Tragfähigkeit, soweit zutreffend, nachgewiesen werden, dass folgende Grenzzustände nicht überschritten werden: Verlust der Lagesicherheit des als starrer Körper angesehenen Bauwerks oder des Baugrunds, wobei die Festigkeiten der Baustoffe und des Baugrunds für den Widerstand nicht entscheidend sind (EQU); inneres Versagen oder sehr große Verformung des Bauwerks oder seiner Bauteile, einschließlich der Fundamente, Pfähle, Kellerwände usw., wobei die Festigkeit der Baustoffe für den Widerstand entscheidend ist (STR); Versagen oder sehr große Verformung des Baugrunds, wobei die Festigkeit der Locker- und Festgesteine für den Widerstand entscheidend ist (GEO); Verlust der Lagesicherheit des Bauwerks oder Baugrunds infolge Aufschwimmens (Auftrieb) oder anderer vertikaler Einwirkungen (UPL); hydraulischer Grundbruch, innere Erosion und Piping im Boden, verursacht durch Strömungsgradienten (HYD). Dem Grenzzustand GEO werden zwei verschiedene Arten von Nachweisverfahren (GEO-2 und GEO-3) zugeordnet, die im Folgenden näher erläutert werden.

5 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Grenzzustände der Tragfähigkeit Alle rechnerischen Nachweise werden durch einen Vergleich von Beanspruchung und Widerstand geführt. Der Bemessungswert der Beanspruchungen E d darf nicht größer werden als der Bemessungswert des Widerstands R d eines Bauwerks oder Bauteils: E d R (Gl. A- 1) d Diese Nachweisform setzt eine klare Unterscheidung zwischen den Beanspruchungen und den Widerständen voraus. Im Gegensatz zum übrigen Konstruktiven Ingenieurbau ist in der Geotechnik diese klare Trennung jedoch in vielen Fällen nicht möglich. So ist z. B. der aktive Erddruck als Beanspruchung auf ein Bauwerk abhängig von der Festigkeit des Bodens, also von seinem Widerstand. Umgekehrt ist z. B. der Gleitwiderstand abhängig von der Größe der Beanspruchung durch die Normalkraft auf die Gleitfläche. Diese Wechselwirkung zwischen Beanspruchungen und Widerständen ist auf das Reibungsverhalten des Baugrunds zurückzuführen. Es gibt daher zwei verschiedene Möglichkeiten, die Bemessungswerte der Beanspruchungen und Widerstände im Baugrund zu beschreiben. Bei dem Verfahren der faktorisierten Beanspruchungen und Widerstände wird der Bemessungswert E d der Beanspruchungen ermittelt, indem der charakteristische Wert E der Beanspruchungen mit dem Teilsicherheitsbeiwert E für die Beanspruchungen multipliziert wird. Der Bemessungswert R d des Widerstandes ergibt sich, indem der charakteristische Wert R des Widerstands eines Bauwerks oder Bauteils durch den Teilsicherheitsbeiwert R für den Widerstand dividiert wird. Dieses Verfahren wird im EC 7-1 als Nachweisverfahren 2 bezeichnet. E γ R/γ (Gl. A- 2) E R Bei dem Verfahren der faktorisierten Scherparameter, im EC 7-1 Nachweisverfahren 3 genannt, werden die Teilsicherheitsbeiwerte auf die Scherparameter angewendet. Den Bemessungswert tan d des Reibungsbeiwerts erhält man, indem der charakteristische Reibungsbeiwert tan φ durch den Teilsicherheitsbeiwert φ für die Reibung geteilt wird, und den Bemessungswert c d für die Kohäsion erhält man, indem der charakteristische Wert der Kohäsion c durch den Teilsicherheitsbeiwert c für die Kohäsion dividiert wird. Mit den Bemessungswerten der Scherparameter werden dann die Bemessungswerte der Beanspruchungen und Widerstände des Baugrunds bestimmt.

6 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-6 E ' c' R ' c' (Gl. A- 3) d d, d d d, d Wenn im Boden keine Festigkeit, d. h. kein Widerstand mobilisiert wird, wie dies bei den Grenzzuständen EQU, UPL, HYD der Fall ist, kann der Grenzzustand nicht wie sonst mit Widerständen und Beanspruchungen beschrieben werden. Es müssen stattdessen die Bemessungswerte der ungünstigen destabilisierenden Beanspruchungen E dst,d mit den günstigen, stabilisierenden Beanspruchungen E stb,d verglichen werden. Die Grenzzustandsbedingung fordert dann, dass die Bemessungswerte der ungünstigen destabilisierenden Beanspruchungen nicht größer werden als die Bemessungswerte der günstigen stabilisierenden Beanspruchungen: E dst,d E (Gl. A- 4) stb,d EG,dst G,dst EQ,dst Q,dst EG,stb G,stb (Gl. A- 5) Die Bemessungswerte der Beanspruchungen ergeben sich aus den charakteristischen Werten E G,dst und E Q,dst der ständigen und veränderlichen destabilisierenden Beanspruchungen sowie der ständigen stabilisierenden Beanspruchungen E G,stb, die mit den Teilsicherheitsbeiwerten G,dst und Q,dst für die destabilisierenden ständigen und veränderlichen Beanspruchungen bzw. mit G,stb für die stabilisierenden ständigen Beanspruchungen multipliziert werden. 3.3 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit Alle Grenzzustände, die die Funktion des Tragwerks oder eines seiner Teile unter normalen Gebrauchsbedingungen oder das Wohlbefinden der Nutzer oder das Erscheinungsbild des Bauwerks betreffen, sind als Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit einzustufen. Der rechnerische Nachweis einer ausreichenden Gebrauchstauglichkeit wird mit der Grenzzustandsgleichung E d C (Gl. A- 6) d geführt, wobei E d der Bemessungswert einer Auswirkung von Einwirkungen (z. B. einer rechnerischen Fundamentbewegung) und C d der Bemessungswert des maßgebenden Gebrauchstauglichkeitskriteriums ist.

7 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-7 4 Grenzzustand des Versagens des Baugrunds (GEO) 4.1 Nachweisverfahren und Kombinationsbeiwerte Der EC 7-1 sieht für die verschiedenen geotechnischen Nachweise im Grenzzustand des Versagens des Baugrunds (GEO) drei Nachweisverfahren vor, nach denen die Standsicherheitsnachweise und die Bemessung in der Geotechnik durchgeführt werden können. Die drei Nachweisverfahren unterscheiden sich darin, wie und wann die Einwirkungen bzw. Beanspruchungen und Widerstände mit Teilsicherheitsbeiwerten belegt werden. In Deutschland kommen im Hinblick auf die Praktikabilität und die Transparenz bzw. Logik der Nachweisführung nur die Nachweisverfahren 2 und 3 zur Anwendung. Mit den Kombinationsregeln wird der sehr geringen Wahrscheinlichkeit Rechnung getragen, dass die möglichen veränderlichen Einwirkungen, wie z.b. Verkehrslasten, Wind und Schnee, alle gleichzeitig in voller Größe wirken. Bei mehr als einer veränderlichen Einwirkung wird daher nur eine Einwirkung, die Leiteinwirkung Q 1 voll berücksichtigt, während alle weiteren Einwirkungen als Begleiteinwirkungen Q i mit einem Kombinationsbeiwert 0,i kleiner als 1 multipliziert werden. Bei der erdstatischen Berechnung werden zunächst alle Beanspruchungen als charakteristische Werte ermittelt. Erst am Ende der Berechnungen werden daraus Bemessungswerte mit Hilfe der Teilsicherheitsbeiwerte G,j für die ständigen Einwirkungen, Q,i für die veränderlichen Einwirkungen und P für eine Vorspannkraft errechnet. Die Faktorisierung der charakteristischen Beanspruchungen und Widerstände findet also i.d.r. auf der Schnittkraftebene statt. Darauf ist auch die Anwendung der Kombinationsregeln mit Kombinationsbeiwerten abgestimmt. Im Regelfall, bei vorausgesetzter Gültigkeit des Superpositionsprinzips, können auf Grundlage der charakteristischen ständigen Einwirkungen G j, der veränderlichen Einwirkungen Q i und der Vorspannkraft P die entsprechenden Beanspruchungen E einzeln errechnet und der Bemessungswert E d der Gesamtbeanspruchung unter Anwendung der Kombinationsregeln weiterhin am Ende einer Berechnung ermittelt werden beispielhaft für die Bemessungssituationen BS-P und BS-T (siehe S. A-12) entsprechend der Gleichung (Gl. A-7): (Gl. A-7) E E G E Q E Q E P d G,j j Q,1 1 Q,i 0,i i P j1 i1 In besonderen Fällen, bei denen das Superpositionsprinzip nicht gilt, müssen Bemessungswerte der Beanspruchungen E d aus den Bemessungswerten der Einwirkungen, die nach den Regeln des Eurocodes Grundlagen der Tragwerksplanung aus charakteristischen Einwirkungen verknüpft mit Teilsicherheitsbeiwerten und Kombinationsbeiwerten

8 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-8 entstehen, ermittelt werden z.b. für die Bemessungssituationen BS-P und BS-T nach Gleichung (Gl. A-8): Ed E G,j G j" " Q,1 Q 1" " Q,i 0,iQ i" " P P j1 i1 (Gl. A-8) Hierin bedeutet "+" in Verbindung mit. Um den maßgebenden Wert der Bemessungsbeanspruchung festzustellen, müssen bei mehreren unabhängigen veränderlichen charakteristischen Einwirkungen Q i gegebenenfalls mehrere Kombinationen untersucht werden. Dabei ist fallweise jeweils eine der unabhängigen veränderlichen Einwirkungen als Leiteinwirkung Q 1 anzusetzen und die anderen dann als zugehörige Begleiteinwirkungen bezeichnet können gleichzeitig jeweils mit einem Kombinationswert 0,i abgemindert werden, dessen Größe von der Art der Einwirkung abhängt. In der Bemessungssituation BS-E (siehe S. A-12) sind keine Teilsicherheitsbeiwerte vorgesehen, und es werden statt des Kombinationsbeiwerts 0 für begleitende veränderliche Einwirkungen die kleineren Zahlenwerte der Kombinationsbeiwerte zum Festlegen des häufigen Werts der veränderlichen Leiteinwirkung 1 bzw. des quasi-ständigen Werts einer veränderlichen Einwirkung 2 verwendet, um die geringere Wahrscheinlichkeit der Gleichzeitigkeit mehrerer veränderlicher Einwirkungen im Fall des außergewöhnlichen Ereignisses bzw. Erdbebens zu berücksichtigen. 4.2 Das Verfahren GEO-2 zum Nachweis von Gründungen In Deutschland wird bei den Nachweisen von Flachgründungen, Stützwänden, Pfählen und Ankern das Nachweisverfahren 2 verwendet, bei der die gesamte Berechnung mit charakteristischen Werten durchgeführt wird. Erst am Ende werden bei dem als GEO-2 bezeichneten Verfahren bei der Überprüfung der Grenzzustandsgleichung die charakteristischen Einwirkungen und Widerstände mit den Teilsicherheitsbeiwerten beaufschlagt. 4.3 Das Verfahren GEO-3 zum Nachweis der Böschungsstandsicherheit Beim Nachweis der Standsicherheit von Böschungen wird das Nachweisverfahren 3 bezeichnet mit GEO-3 angewendet. Bei diesem Nachweisverfahren werden die Bemessungswerte der Einwirkungen und Widerstände des Baugrunds mit Bemessungswerten der Scherparameter d und c d ermittelt, die Teilsicherheitsbeiwerte also auf die Scherparameter im Sinne der Fellenius-Regel angewendet.

9 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-9 5 Grenzzustand des Verlusts der Lagesicherheit (EQU) Da bei einem Verlust der Lagesicherheit in der Regel keine Materialfestigkeit im Bauwerk oder Baugrund und damit kein Widerstand mobilisiert wird, werden in der Grenzzustandsgleichung die Bemessungswerte E dst,d der destabilisierenden und E stb,d der stabilisierenden Beanspruchungen verglichen (siehe Gl.A-4)). 6 Grenzzustand des Versagens des Bauwerks oder seiner Bauteile (STR) Bei der Betrachtung des Grenzzustandes STR ist die Festigkeit der Baustoffe für die Ermittlung des Widerstands entscheidend. Es gelten hier dieselben Kombinationsregeln wie beim Grenzzustand GEO. Die Nachweise werden nach dem Verfahren 2 geführt. 7 Grenzzustand des Aufschwimmens (UPL) Das Aufschwimmen von Bauwerken infolge der Auftriebskraft des Wassers ist strenggenommen ebenfalls ein Versagen durch Verlust der Lagesicherheit, allerdings wird er wegen seiner Besonderheiten im EC 7-1 und in der DIN 1054: separat behandelt. Die Grenzzustandsgleichung zum Nachweis gegen Aufschwimmen fordert, dass der Bemessungswert der destabilisierenden ständigen und veränderlichen Vertikalkräfte G dst,d und Q dst,d nicht größer werden darf als die Bemessungswerte der stabilisierenden ständigen Vertikalkräfte G stb,d Gdst,d Qdst,d Gstb,d Rd (Gl. A- 9) wobei gegebenenfalls der Bemessungswert eines zusätzlichen Widerstandes R d gegen Aufschwimmen berücksichtigt werden darf, der wie eine zusätzliche stabilisierende Einwirkung behandelt wird. Angesichts der sicherheitsrelevanten Wirkungen des Wassers im Boden sollte neben dem Grenzzustand des Aufschwimmens (UPL) auch immer der Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch, innere Erosion und Piping (HYD) geführt werden.

10 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-10 8 Hydraulischer Grundbruch, innere Erosion und Piping (HYD) Die Definition des Grenzzustands HYD umfasst die Versagensformen hydraulischer Grundbruch, innere Erosion und Piping im Boden, die alle durch Strömungsgradienten hervorgerufen werden. Allerdings gibt es nur für den hydraulischen Grundbruch eine Grenzzustandsgleichung. Es muss nachgewiesen werden, dass für jedes in Frage kommende Bodenprisma der Bemessungswert S dst,d der destabilisierenden Strömungskraft nicht größer ist als der Bemessungswert des stabilisierenden Gewichts desselben Bodenprismas unter Auftrieb G' stb,d S dst,d G' (Gl. A- 10) stb,d Als innere Erosion wird der Transport von Bodenteilchen innerhalb einer Bodenschicht, an Schichtgrenzen oder an Kontaktflächen zwischen Boden und Bauwerk bezeichnet, was schließlich zu rückschreitender Erosion und damit zum Versagen des Bauwerks führen kann. Mit Piping wird eine Sonderform der inneren Erosion z.b. bei Staubecken bezeichnet. Der Bruch tritt ein, wenn die rückschreitende Erosion den oberstromigen Bereich erreicht und das Wasser ungehindert durch den entstandenen röhrenartigen Kanal strömen kann. 9 Bemessungssituationen, Teilsicherheits- und Kombinationsbeiwerte 9.1 Bemessungssituationen Der Eurocode Grundlagen der Tragwerksplanung unterscheidet neben ständigen, vorübergehenden und außergewöhnlichen Bemessungssituationen noch Erdbeben. Die Bemessung hinsichtlich der Zuverlässigkeit, d.h. der erforderlichen rechnerischen Sicherheit des Bauwerks, wird von diesen Bemessungssituationen abhängig gemacht. Innerhalb der Bemessungssituationen sind kritische Lastfälle festzulegen, z.b. Anordnungen veränderlicher Einwirkungen und Berücksichtigung von Imperfektionen und Verformungen, die gleichzeitig mit den ständigen und veränderlichen Einwirkungen anzusetzen sind.

11 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-11 Die verschiedenen Bemessungssituationen sind nach EC 7-1 wie folgt definiert: Bemessungssituation BS-P: Den ständigen Situationen (Persistent situations), die den üblichen Nutzungsbedingungen des Tragwerks entsprechen, wird die Bemessungssituation BS-P zugeordnet. Hierbei werden ständige und während der Funktionszeit des Bauwerks regelmäßig auftretende veränderliche Einwirkungen berücksichtigt. Bemessungssituation BS-T: Den vorübergehenden Situationen (Transient situations), die sich auf zeitlich begrenzte Zustände beziehen, z.b. Bauzustände bei der Herstellung eines Bauwerks, Bauzustände an einem bestehenden Bauwerk (Reparaturen, Aufgrabungs- oder Unterfangungsarbeiten, o.ä.), Baumaßnahmen für vorübergehende Zwecke (Baugrubenböschungen und Baugrubenkonstruktionen, soweit für Steifen, Anker und Mikropfähle nichts anderes festgelegt ist, Zustand mit einer planmäßig einmaligen Einwirkung oder Gegebenheit) wird die Bemessungssituation BS-T zugeordnet. Bemessungssituation BS-A: Den außergewöhnlichen Situationen (Accidental situations), die sich auf außergewöhnliche Bedingungen des Tragwerks oder seiner Umgebung beziehen, z.b. auf Feuer oder Brand, Explosion, Anprall, extremes Hochwasser oder Ankerausfall, wird die Bemessungssituation BS-A zugeordnet. Hierbei werden in der Regel neben jeweils einer außergewöhnlichen Einwirkung ständige und regelmäßig auftretende veränderliche Einwirkungen wie bei den Bemessungssituationen BS-P und BS-T berücksichtigt. Eine außergewöhnliche Situation ist auch dann gegeben, wenn gleichzeitig mehrere voneinander unabhängige seltene Einwirkungen, z.b. ungewöhnlich große oder planmäßig einmalige Einwirkungen, zu berücksichtigen sind. Bemessungssituation BS-E: Der Situation infolge von Erdbeben wird die Bemessungssituation BS-E zugeordnet.

12 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen und Beanspruchungen Die Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen und Beanspruchungen (allgemein F ) sind der Tab. A-1 zu entnehmen. Einwirkung bzw. Beanspruchung Formelzeichen Bemessungssituation BS-P BS-T BS-A Destabilisierende ständige Einwirkungen (a) G,dst 1,05 1,05 1,00 HYD & UPL Stabilisierende ständige Einwirkungen G,stb 0,95 0,95 0,95 Destabilisierende veränderliche Einwirkungen Q,dst 1,50 1,30 1,00 Stabilisierende veränderliche Einwirkungen Q,stb Strömungskraft bei günstigem Untergrund H 1,45 1,45 1,25 Strömungskraft bei ungünstigem Untergrund H 1,90 1,90 1,45 Ungünstige ständige Einwirkungen G,dst 1,10 1,05 1,00 ULS SLS EQU STR & GEO-2 GEO-3 Günstige ständige Einwirkungen G,stb 0,90 0,90 0,95 Ungünstige veränderliche Einwirkungen Q 1,50 1,25 1,00 Beanspruchungen aus ständigen Einwirkungen allgemein (a) G 1,35 1,20 1,10 Beanspruchungen aus günstigen ständigen Einwirkungen (b) G,inf 1,00 1,00 1,00 Beanspruchungen aus ständigen Einwirkungen aus Erdruhedruck Beanspruchungen aus ungünstigen veränderliche Einwirkungen Beanspruchungen aus günstigen veränderliche Einwirkungen G,E0 1,20 1,10 1,00 Q 1,50 1,30 1,10 Q Ständige Einwirkungen (a) G 1,00 1,00 1,00 Ungünstige veränderliche Einwirkungen Q 1,30 1,20 1,00 Ständige Einwirkungen bzw. Beanspruchungen G 1,00 Veränderliche Einwirkungen bzw. Beanspruchungen Q 1,00 (a) einschließlich ständigem und veränderlichem Wasserdruck (b) nur wenn bei der Ermittlung der Bemessungswerte der Zugbeanspruchung eine gleichzeitig wirkende charakteristische Druckbeanspruchung aus günstigen ständigen Einwirkungen angesetzt wird Tab. A-1 Teilsicherheitsbeiwerte Einwirkungen und Beanspruchungen [DIN 1054, Tabelle A 2.1] In der Bemessungssituation BS-E werden nach DIN EN 1990 keine Teilsicherheitsbeiwerte angesetzt.

13 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Teilsicherheitsbeiwerte für geotechnische Kenngrößen Die Teilsicherheitsbeiwerte für geotechnische Kenngrößen (allgemein M ) sind der Tab. A-2 zu entnehmen. Bodenkenngrößem Formelzeichen Bemessungssituation BS-P BS-T BS-A HYD & UPL Reibungsbeiwert tan ' des dränierten Bodens und Reibungsbeiwert tan u des undränierten Bodens Kohäsion c' des dräinierten Bodens und Scherfestigkeit c u des undränierten Bodens ',,u 1,00 1,00 1,00 c', cu 1,00 1,00 1,00 GEO-2 GEO-3 Reibungsbeiwert tan ' des dränierten Bodens und Reibungsbeiwert tan u des undränierten Bodens Kohäsion c' des dräinierten Bodens und Scherfestigkeit c u des undränierten Bodens Reibungsbeiwert tan ' des dränierten Bodens und Reibungsbeiwert tan u des undränierten Bodens Kohäsion c' des dräinierten Bodens und Scherfestigkeit c u des undränierten Bodens ',,u 1,00 1,00 1,00 c', cu 1,00 1,00 1,00 ',,u 1,25 1,15 1,10 c', cu 1,25 1,15 1,10 Tab. A-2 Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände [DIN 1054, Tabelle A 2.2] In der Bemessungssituation BS-E werden nach DIN EN 1990 keine Teilsicherheitsbeiwerte angesetzt.

14 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände Die Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände (allgemein R ) sind der Tab. A-3 zu entnehmen. Bodenwiderstände Widerstand Formelzeichen Bemessungssituation BS-P BS-T BS-A Erdwiderstand und Grundbruchwiderstand R,e, R,v 1,40 1,30 1,20 Gleitwiderstand R,h 1,10 1,10 1,10 Pfahlwiderstände aus statischen und dynamischen Pfahlprobebelastungen Fußwiderstand b 1,10 1,10 1,10 Mantelwiderstand (Druck) s 1,10 1,10 1,10 STR & GEO-2 Gesamtwiderstand (Druck) t 1,10 1,10 1,10 Mantelwiderstand (Zug) s,t 1,15 1,15 1,15 Pfahlwiderstände auf der Grundlage von Erfahrungswerten Druckpfähle b, s, t 1,40 1,40 1,40 Zugpfähle (nur in Ausnahmefällen) s,t 1,50 1,50 1,50 Herausziehwiderstände Boden- bzw. Felsnägel a 1,40 1,30 1,20 Verpresskörper von Verpressankern a 1,10 1,10 1,10 Flexible Bewehrungselemente a 1,40 1,30 1,20 Scherfestigkeit GEO-3 siehe Tabelle A-2 Herausziehwiderstände siehe STR & GEO-2 Tab. A-3 Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände [DIN 1054, Tabelle 3] Der Teilsicherheitsbeiwert für den Materialwiderstand des Stahlzugglieds aus Spannstahl und Betonstahl ist für die Grenzzustände GEO-2 und GEO-3 in DIN EN mit M 1,15 angegeben. In der Bemessungssituation BS-E werden nach DIN EN 1990 keine Teilsicherheitsbeiwerte angesetzt.

15 Studienunterlagen Geotechnik Seite A-15 Soweit beim Nachweis der Standsicherheit von konstruktiven Böschungssicherungen im Grenzzustand des Versagens durch Verlust der Gesamtstandsicherheit (GEO-3) die Materialfestigkeit von Zuggliedern in Anspruch genommen wird, ist für die Ermittlung des Bemessungswiderstandes der Ansatz R d,i R i / R in Verbindung mit den Teilsicherheitsbeiwerten für den Grenzzustand STR bzw. GEO-2 anzuwenden. Soweit beim Nachweis der Standsicherheit von konstruktiven Böschungssicherungen im Grenzzustand der Tragfähigkeit der Herausziehwiderstand flexibler Bewehrungselemente in Anspruch genommen wird, ist für die Ermittlung des Bemessungswiderstandes der Ansatz R d,i R i / R in Verbindung mit den Teilsicherheitsbeiwerten für den Grenzzustand GEO-3 anzuwenden.

16 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Kombinationsbeiwerte Nutzlasten im Hochbau Einwirkung Kategorie A: Wohn- und Aufenthaltsräume 0,7 0,5 0,3 Kategorie B: Büro 0,7 0,5 0,3 Kategorie C: Versammlungsräume 0,7 0,7 0,6 Kategorie D: Verkaufsräume 0,7 0,7 0,6 Kategorie E: Lagerräume 1,0 0,9 0,8 Kategorie F: Verkehrsflächen, Fahrzeuglast 30 kn 0,7 0,7 0,6 Kategorie E: Verkehrsflächen, 30 kn Fahrzeuglast 60 kn 0,7 0,5 0,3 Kategorie H: Dächer 0,0 0,0 0,0 Schnee- und Eislasten, siehe DIN EN Orte bis zu NN m 0,5 0,2 0,0 Orte über NN m 0,7 0,5 0,2 Windlasten, siehe DIN EN ,6 0,2 0,0 Temperatureinwirkungen (nicht Brand) siehe DIN EN ,6 0,5 0,0 Baugrundsetzungen, siehe DIN EN ,0 1,0 1,0 Sonstige Einwirkungen 0,8 0,7 0,5 (a) Abminderungsbeiwerte für Nutzlasten in mehrgeschossigen Hochbauten siehe DIN EN (b) Flüssigkeitsdruck ist im Allgemeinen als eine veränderliche Einwirkung zu behandeln, für die -Beiwerte standortbeding festzulegen sind. Flüssigkeitsdruck, dessen Größe durch geometrische Verhältnisse begrenzt ist, darf als eine ständige Einwirkung behandelt werden, wobei alle -Beiwerte gleich 1,0 zu setzen sind. (c) -Beiwerte für Maschinenlasten sind betriebsbedingt festzulegen. Tab. A-4 Zahlenwerte für Kombinationsbeiwerte

17 Studienunterlagen Geotechnik Seite A Literatur [1] DIN 1054:2010 Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau - Ergänzende Regelungen zu DIN EN Beuth Verlag [2] DIN EN 1990: 2010 Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung; Deutsche Fassung EN 1990: A1: A1:2005/AC:2010 Beuth Verlag [3] DIN EN 1990/NA: 2010 Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung Beuth Verlag [4] DIN EN : 2009 Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln, Deutsche Fassung EN : AC:2009 Beuth Verlag [5] DIN EN /NA: 2010 Nationaler Anhang - National festgelegter Parameter - Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln Beuth Verlag [6] Katzenbach, R., Schuppener, B., Weidle, A., Ruppert, T. (2011) Grenzzustandsnachweise in der Geotechnik nach EC 7-1 Bauingenieur 86, S