Bergische Universität Wuppertal Berufsorientierungs-Seminar Kann man Glück und Geld finden in einem Ingenieurbüro für GEOTECHNIK?

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1 Bergische Universität Wuppertal Berufsorientierungs-Seminar Kann man Glück und Geld finden in einem Ingenieurbüro für GEOTECHNIK? Carsten Jennrich ELE Beratende Ingenieure GmbH Erdbaulaboratorium Essen Berat ende Ingenieure Erdbaulaboratorium Essen

2 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Tilo, der Träumer Seite 2

3 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Bier Baum Haus Tisch Stuhl Seite 3

4 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Egon, der Experte für alles Seite 4

5 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Bla, bla, bla, schnurz, muff, tirili, tirila, ähhhh, auwei, ai, wei, wei, Flachgründung σ zul = 150 kn/m² bing, bong,... Seite 5

6 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel 2010 geplant - gebaut - gefreut -... Seite 6

7 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Kiste schief Schnaps (leer) Risse Wasser geärgert!!! Seite 7

8 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel?????? Was ist hier los? Seite 8

9 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel ENDE DER WELT ENDE DER WELT ENDE DER WELT ENDE DER WELT Seite 9

10 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Alles wäre gut, wenn Baugrund gaaaanz homogen ϕ = 35 E S = 60 MN/m² Grundwasser gaaaanz tief Seite 10

11 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Die brutale Realität: blödes Hochwasser bescheuerte Böschung Drecks-Torflinse E S = 0,5 MN/m² Seite 11

12 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Ach, hätte ich doch nur Gundel, die Geotechnikerin gefragt! Seite 12

13 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel G... Geotechnisch gebildet U... Umsichtig N... Neugierig D... Denkt mit E... Engagiert L... Läßt nichts anbrennen Gundel, die Geotechnikerin Seite 13

14 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Gundel hätte durch Baugrunduntersuchungen und eine umfassende Betrachtung der Situation die vorhandenen Risiken erkannt und geeignete Lösungen vorgeschlagen. Seite 14

15 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Gundel, die Geotechnikerin hat keinen leichten Job, denn: In der Geotechnik muss mit Materialien gearbeitet werden, deren Eigenschaften nicht genau bekannt sind, um Bauwerke zu errichten, deren Verhalten unter dem Einfluss nicht exakt bezifferbarer Einwirkungen meist nur näherungsweise berechnet werden kann. Die Kunst besteht darin, der Verantwortung für die öffentliche Sicherheit dabei in einem Maße gerecht zu werden, dass alle ruhig schlafen können. Seite 15

16 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Gundels Alltagsgeschäft (I) 1) Anfrage des Kunden 2) Problemanalyse 3) Lösungsansatz 4) Kalkulation / Angebot 5) Beauftragung 6) Bearbeitung Grenzen der Welt und zu beantwortende Fragen definieren Feld- und Laboruntersuchungen Beantwortung der Geotechnischen Fragen Geotechnischer Bericht 7) Abrechnung Seite 16

17 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Gundels Alltagsgeschäft (II) 1) Anfrage des Kunden bezüglich Bauausführung 2) Definition der Aufgaben Beratung bei der Vergabe 3) Kalkulation / Angebot 4) Beauftragung Beratung bei der Ausführung Kontrolle / Überwachung der Ausführung 5) Bearbeitung 6) Abrechnung Seite 17

18 Die Geschichte von Tilo, Egon und Gundel Gundels Alltagsgeschäft (II) Die Beratung während der Bauzeit nützt beiden Seiten: Nutzen für Tilo Es wird sichergestellt, dass mit dem Baugrund richtig umgegangen wird und Gundels Empfehlungen gefolgt wird. Nutzen für Gundel Richtigkeit der stichprobenartigen Baugrunderkundung, der Baugrundbeurteilung und der Empfehlungen wird überprüft. Ggf. werden Ergebnisse revidiert und Erfahrungen für die Zukunft gesammelt. Seite 18

19 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik - Beispiele Arbeitsschwerpunkte 1. Baugrunderkundung 2. Baugrundbeurteilung Ziel: Beschaffenheit und Eigenschaften des Baustoffes Baugrund zutreffend beschreiben 3. Gründungsberatung 4. Bauzeitliche Beratung / Bauüberwachung 5. Spezielle geotechnische Berechnungen Seite 19

20 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung 1. Baugrunderkundung Klären der Aufgabenstellung (Was wird gebaut? Einwirkungen? Vorgesehene Gründungstiefe,...) Planen der Erkundung (Art, Anzahl, Tiefe, Qualität der Aufschlüsse, sowie Art und Umfang von Laborversuchen) unter Beachtung von: - Geltenden Regelwerken (DIN 4020) - Vorkenntnissen zum Baugrund (z.b. Archiv, Geol. Karten) - Art der gepl. Bebauung und der Einwirkungen (Stichwort: Einwirktiefe) - Örtliche Randbedingungen (z.b. Leitungen, Zugänglichkeit, Bestand,...) - Planungsphase (z.b. Machbarkeitsuntersuchung) - Vorkenntnissen zum Grundwasser (Niveau, Chemismus) - ggfs. historische Recherche (Einbauteile / Vorbelastung / Altlasten) - ggfs. Recherche hinsichtlich bergbaulicher Einwirkungen Seite 20

21 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Vorkenntnisse Seite 21

22 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Vorkenntnisse zum Baugrund Seite 22

23 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Vorkenntnisse zum Grundwasserstand Seite 23

24 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung 1. Baugrunderkundung Klären der Aufgabenstellung (Was wird gebaut? Einwirkungen? Vorgesehene Gründungstiefe,...) Planen der Erkundung (Art, Anzahl, Tiefe, Qualität der Aufschlüsse, sowie Art und Umfang von Laborversuchen) unter Beachtung von: - Geltenden Regelwerken (DIN 4020) - Vorkenntnissen zum Baugrund (z.b. Archiv, Geol. Karten) - Art der gepl. Bebauung und der Einwirkungen (Stichwort: Einwirktiefe) - Örtliche Randbedingungen (z.b. Leitungen, Zugänglichkeit, Bestand,...) - Planungsphase (z.b. Machbarkeitsuntersuchung) - Vorkenntnissen zum Grundwasser (Niveau, Chemismus) - ggfs. historische Recherche (Einbauteile / Vorbelastung / Altlasten) - ggfs. Recherche hinsichtlich bergbaulicher Einwirkungen Seite 24

25 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Festlegung von Erkundungspunkten Seite 25

26 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Erkundung des Baugrundes im Feld - Geräte Bohrgerät in ehem. Fabrikhalle Rammkernsondiergerät Schwere Rammsonde Drucksonde (CPT) Seite 26

27 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Erkundung des Baugrundes im Feld Qualität der Proben Bodenproben aus Schneckenbohrung ( Becherproben ) Probegewinnung nicht durchgehend Durchgehende Gewinnung nicht gekernter Bodenproben Durchgehende Gewinnung gekernter Bodenproben (hier ab 2 m Tiefe) Seite 27

28 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Erkundung des Baugrundes im Labor Versuche zur Klassifikation / zur Zustandsbestimmung -Korngrößenverteilung -Wassergehalt -Konsistenz -Plastizität -Kalkgehalt -Organische Bestandteile -Dichte Versuche zum Bestimmen von Eigenschaften -Grenzen der Lagerungsdichte -Proctordichte -Festigkeit -Zusammendrückbarkeit -Durchlässigkeit Seite 28

29 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Korngrößenverteilung Seite 29

30 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Zustandsgrenzen Proctordichte Seite 30

31 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Zusammendrückbarkeit Einaxiale Druckfestigkeit Seite 31

32 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 1. Baugrunderkundung Spaltzugfestigkeit Abrasivität Seite 32

33 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 2. Baugrundbeurteilung 2. Baugrundbeurteilung Auswertung der... Direkten Aufschlüsse (Bohrungen, Schürfe) Indirekten Aufschlüsse (Druck- und Rammsond.) Laborversuche (Boden / Fels) Baugrundschichtung Baugrundzustand Eigenschaften des (vertikal, lateral) (Baugrundschichtung) Baugrundes Klassifikation DIN Gewinnbarkeit beim Erdbau DIN Bautechnische Eigenschaften DIN Bohrarbeiten DIN Rohrvortriebsarbeiten... Charakteristische Kennwerte Seite 33

34 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 2. Baugrundbeurteilung Ergebnisse einer Erkundung (1) Bohrkerne Seite 34

35 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 2. Baugrundbeurteilung Ergebnisse einer Erkundung (2) Ausbauskizze GWM Bohrprofil Rammdiagramm SPT-Ergebnisse Seite 35

36 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 2. Baugrundbeurteilung Tabelle Bodenmechanische Kennwerte / Klassifikation Aus Versuchen abgeleitet oder mit Erfahrung festgelegt Seite 36

37 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung 3. Gründungsberatung Aussprechen einer Gründungsempfehlung unter Beachtung der geplanten Bebauung / Nutzungsanforderungen und der Einwirkungen: - Flachgründung (Einzel- oder Streifenfundamente, Bodenplatte) - Tiefgründung (Bohrpfähle, Rammpfähle,...) - Flachgründung auf Bodenaustausch / Bodenverbesserung - Flachgründung mit Tieferführung der Fundamente... Angaben zu aufnehmbaren Sohldrücken (Einzel- / Streifenfundamente), Bettungsmoduln (Bodenplatten), Pfahlspitzenwiderstand / -mantelreibung Angaben zu Bauhilfsmaßnahmen: - Baugrubensicherung (Verbau, Böschungen) - Wasserhaltung - Bauzeitliche Sicherungen des Nachbarbestandes (Unterfangungen) Geotechnische Nachweise (Grundbruch, Böschungsbruch, Setzungen,...) Seite 37

38 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Gründung einer Rohrbrücke Tiefgründung auf Bohrpfählen Flachgründung ehemaliger Schlammteich Seite 38

39 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Baugrubenverbau Welcher Verbau ist möglich / geeignet? - Bodeneigenschaften - Grundwasser - zulässige Verformungen - Herstellbarkeit - Lärm / Erschütterungen - Rückbau / Verbleib Seite 39

40 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Spundbohle aus dem Schloss gesprungen Seite 40

41 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Verbau mit Spundbohlen hat Grenzen... Spülhilfe Erfolgloser Ziehversuch Seite 41

42 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Geböschte Baugrube Seite 42

43 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Unterfangung Seite 43

44 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 3. Gründungsberatung Unterfangung in der Ausführung Seite 44

45 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung 4. Bauzeitliche Beratung / Überwachung Nachträgliche Überprüfung des Baugrundes Abnahme von Baugruben / Baugrubensohlen Bewertung der Eignung von Bodenmaterial Bewertung des Einsatzes von Geräten / Bauverfahren Kontrolle des Erfolges von Baugrundverbesserungsmaßnahmen Überwachung von Gründungsarbeiten (Pfähle) Einschätzung der Standsicherheit von Bauhilfsmaßnahmen Stellungnahme zu Sondervorschlägen Stets: Kontrolle, ob die gutachterlichen Beurteilungen und Empfehlungen richtig waren. Aus Fehlern lernen! Seite 45

46 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Baugrubensohlabnahme Seite 46

47 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Beurteilung der Eignung von Bodenmaterial Kiessand als Filtermaterial für eine Dränung ( Sickerpackung ) Seite 47

48 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Verdichtungskontrolle Statischer Plattendruckversuch Dynamischer Plattendruckversuch Gegengewicht erforderlich! Kein Gegengewicht, aber Korrelation erforderlich! Seite 48

49 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Verdichtungskontrolle Statischer Plattendruckversuch geeignet auch geeignet nicht geeignet (zu leicht) Seite 49

50 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Erfolgskontrolle bei Baugrundverbesserungsmaßnahmen (1) Seite 50

51 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Erfolgskontrolle bei Baugrundverbesserungsmaßnahmen (2) Seite 51

52 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Erfolgskontrolle bei Baugrundverbesserungsmaßnahmen (3) Gering tragfähiger Boden ca m unter GOK Weicher Boden im Lastabtragungsbereich Bodenaustausch unwirtschaftlich Injektionsmaßnahmen hier nicht sinnvoll Baugrundverbesserung durch Rüttelstopfverdichtung (RSV) ausgeführt: Säulen, Rasterabstand ca. 1,5 m - Säulenlänge ca. 6 m Bildquelle: Keller Grundbau Seite 52

53 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Erfolgskontrolle bei Baugrundverbesserungsmaßnahmen (4) mittlerer Kiesverbrauch je Meter Säule weiß = 0,4 t/m rot = 0,7 t/m Seite 53

54 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Standsicherheit Baukran (1) Seite 54

55 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 4. Bauzeitliche Beratung Standsicherheit Baukran (2) Seite 55

56 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen 5. Spezielle Geotechnische Berechnungen Setzungsberechnungen Grundbruchberechnungen Böschungsbruchberechnungen ohne geohydraulische Einflüsse Böschungsbruchberechnungen mit geohydraulischen Einflüssen Berechnung von Grundwasserabsenkungen Berechnung von Verbauwänden Berechnung von Stützkonstruktionen u. a. Seite 56

57 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen Setzungsberechnung Seite 57

58 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen Grundbruchberechnung Seite 58

59 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen Böschungsbruchberechnung (1) Standsicherheit landseitige Böschung LF 3 - Kronenstau Standsicherheit wasserseitige Böschung LF 3 schnelle Wasserspiegelabsenkung vom Niveau Kronenstau Seite 59

60 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen Böschungsbruchberechnung (2) Landseite Wasserseite Filter Waschberge FE-Netz Deichkörper / Untergrund Quartär Mergel Potentialabbau bei Kronenstau Seite 60

61 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen FE-Berechnung, räumlich (1) Bereich mit hoher Durchlässigkeit z y x Seite 61

62 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 5. Berechnungen FE-Berechnung, räumlich (2) z y x Seite 62

63 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 6. Nicht Alltägliches 6. Nicht Alltägliches Rutschung am in Nachterstedt (Sachsen-Anhalt) ca. 4:40 Uhr ca. 2,2 Mio m³ 1,1 km langer Abschnitt Verluste: 3 Vermisste 1 Doppelhaus 1 Doppelhaushälfte Siedlung unbewohnbar Seite 63

64 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 6. Nicht Alltägliches Befliegung Rutschungsbereich Seite 64

65 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 6. Nicht Alltägliches Rhein-Herne-Kanal Hydroakustische Untersuchungen Seite 65

66 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 6. Nicht Alltägliches Rohrvortrieb Einfahren unter Wasser Seite 66

67 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 6. Nicht Alltägliches Bei Baustellenbesuchen: Immer Augen auf! Gut behütet Dick und Doof? Hebelgesetz Seite 67

68 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik 7. Fazit 7. Fazit Der Beruf des Geotechnik-Ingenieurs / des geotechnischen Beraters ist breit gefächert und erfordert oftmals interdisziplinäres Denken und Handeln, hierbei kann nicht immer auf vorgefertigte Lösungen zurückgegriffen werden... erfordert fachübergreifendes Verständnis des Ingenieurwesens (z.b. für Tragwerksplanung oder baubetriebliche Abläufe)... erfordert somit eine solide fachliche Basis (damit die entscheidenden Probleme erkannt und gelöst werden können) und ein gutes Ausdrucksvermögen ( Verfassen geotechnischer Berichte sowie Kommunikation mit Kollegen und Auftraggebern)... erfordert Abstraktionsvermögen und die Bereitschaft, eigene Lösungen und Beurteilungen zu hinterfragen... lebt zu großen Teilen auch von der Erfahrung (fragen! hinterfragen! mitdenken!)... ist sehr abwechslungsreich und selten langweilig Seite 68

69 Alltagsgeschäft im Büro für Geotechnik Susannastraße Essen Tel.: 0201 / Fax: 0201 / Seite 69