Spundwandseminar 2013

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Kornelius Goldschmidt
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1 Stahl-Informations-Zentrum Fachseminar am 12. Dezember 2013 Baugrunderkundungen Voraussetzung für Planung und Bau von Spundwandbauwerken Prof. Dr.-Ing. Werner Richwien 1

2 EC7-DIN EN , Ziff. 9(2): Stahlspundwände sind Bauwerke, die durch Verankerungen, Steifen und/oder den Erdwiderstand gestützt werden. Die Biegesteifigkeit spielt bei der Belastung und der Stützwirkung eine wesentliche Rolle 2

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6 1. Zwischenfazit: Generelles Ziel von Baugrunderkundungen für Spundwandbauwerke: Vorgabe von Baugrundbemessungsprofilen als Grundlage für rechnerischen Nachweise Erkenntnisse darüber, wie die Profile in den Boden eingebracht werden und welche bodenmechanischen Prozesse dabei ausgelöst werden können und welche Folgen diese ggf. für das Bauwerk haben können 6

7 DIN EN , Ziff. A Unterscheidung der Baumaßnahmen nach der Komplexität und den mit der Maßnahme verbundenen Risiken in: leichte und einfache Bauten und kleinere Erdarbeiten, bei denen gesichert ist, dass die Mindestanforderungen (an die Kenntnisse des Baugrunds) durch Erfahrung und qualitative geotechnische Untersuchungen mit vernachlässigbarem Risiko erfüllt sind andere Grundbauwerke Unterscheidungsmerkmal: Geotechnische Kategorien (GK 1 bis GK3) 7

8 Geotechnische Kategorien (GK) für Stützbauwerke: DIN EN , Ziff. 9 GK1: Stützbauwerke bis 2,0 m Höhe des Geländesprungs, wenn hinter den Wänden keine hohen Auflasten wirken, Gräben für Leitungen oder Rohre bis 2 m Tiefe, die nicht in das Grundwasser einschneiden, Stützung von Grabenwänden durch Grabenverbaugeräte nach DIN 4124, Abschnitt 5, Normverbau nach DIN 4125, Abschnitte 6.2 und 7.3 8

9 GK2: Stützbauwerke und Baugruben bis 10 m Geländesprunghöhe GK3: Stützbauwerke und Baugrubenwände bei mehr als 10 m Geländesprunghöhe Stützbauwerke und Baugrubenwände neben dicht angrenzenden, verschiebungs- oder setzungsempfindlichen Bauwerken Baugruben in weichen Böden 9

10 Geotechnische Kategorien (GK) für Verankerungen: DIN EN , Ziff. 8 Bautechnische Maßnahmen mit Verankerungen müssen in die Geotechnischen Kategorien GK2 oder GK3 eingestuft werden. Bautechnische Maßnahmen mit Verankerungen dürfen in die GK2 eingestuft werden, wenn sie mit Kurzzeitankern verankert sind und wenn im Falle von Schwellbeanspruchung und dynamischer Beanspruchung der Verankerung ausreichende Erfahrung zur Lasteinleitung in den Baugrund vorliegen Bautechnische Maßnahmen müssen in GK3 eingestuft werden, wenn sie mit Dauerankern verankert sind und wenn im Falle von Schwellbeanspruchung und dynamischer Beanspruchung der Verankerung keine ausreichende Erfahrung zur Lasteinleitung in den Baugrund vorliegen 10

11 2. Zwischenfazit : GK1: Geländesprunghöhe < 2 m und Spundwände nicht rückverankert. GK2: ausgesteifte Spundwandbauwerke < 10 m Geländesprunghöhe mit Kurzeitankern verankerte Spundwandbauwerke Erfahrungen zur Abtragung von Schwell- und dynamischen Belastungen GK3: ausgesteifte Spundwände > 10 m Geländesprunghöhe, dicht angrenzende verschiebungs- oder setzungsempfindliche Bauwerke Baugruben in weichen bindigen Böden. keine Erfahrungen zur Abtragung von Schwell- und dynamischen Beanspruchungen. Mit Dauerankern rückverankerte Spundwände 11

12 Planung von Baugrunduntersuchungen: (DIN EN , Ziff. 2) Zweck Abfolge der Untersuchungen Voruntersuchungen Hauptuntersuchungen Eignung der Verfahren Kontrolle und Überwachung Baubegleitende Messungen aber: Die Ausführungen der DIN EN zur Planung von Baugrunduntersuchungen ersetzen nicht die eigenverantwortliche Planungsentscheidung des Sachverständigen für Geotechnik 12

13 Art und Umfang der Baugrunderkundungen: (DIN EN , A 2.2.2) GK1: die Anforderungen an Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit können auf Grund von Erfahrungen und qualitativen geotechnischen Untersuchungen erfüllt werden GK2 und GK3: direkte und indirekte Aufschlüsse erforderlich, die Baugrundkenngrößen müssen versuchstechnisch bestimmt werden und/oder aus gesicherten Korrelationen abgeleitet werden, ein Sachverständiger für Geotechnik ist einzuschalten GK 3: Es ist zu prüfen, ob über den für GK2 erforderlichen Umfang hinaus weitere Untersuchungen erforderlich sind, die sich aus besonderen Abmessungen, Belastungen oder andern Randbedingungen ergeben 13

14 Anordnung und Tiefe der Erkundungen (EAU 2012, E1): 14

15 Sondierungen (DIN EN ): Sondierungen sind indirekte Erkundungen Bodenkennwerte werden aus dem Sondierwiderstand abgeleitet, z.b. mit empirisch abgeleiteten Korrelationen Die Gültigkeit von Korrelationen muss für jedes einzelne Projekt überprüft und nachgewiesen werden Wichtigste Sondierverfahren für Spundwandbauwerke: Drucksondierung (CPT) Rammsondierung (DP), mit Einschränkungen Standard Penetration Test (SPT) Bohrlochrammsondierung (BDP) Flügelsondierung (FVT) 15

16 Beispiel eines schluffigen Sandes mit großem Sondierwiderstand und hoher Mantelreibung 16

17 Güteklassen von Bodenproben (DIN EN ): Bodenproben der GK1 und 2 sind nur durch Probenahme der Kategorie A zu gewinnen, im Falle nichtbindiger Böden oft gar nicht. daher: Erkundung der Festigkeit und der Zusammendrückbarkeit durch Drucksondierungen 17

18 Bodenmechanische Laborversuche (DIN EN ): Klassifizierungsversuche: Wassergehalt Wichte, Dichte Lockerste und dichteste Lagerung Konsistenzgrenzen Korngrößenverteilung Kohäsion des undrainierten Bodens Durchlässigkeit Sensitivität Elementversuche (Versuche an Proben): Kompressionsversuch Scherversuche (direkter Scherversuch, Triaxialversuch, einaxialer Druckversuch) 18

19 Baugrunduntersuchungsbericht (DIN EN ): Zusammenfassung der Ergebnisse der Baugrunderkundungen Lageplan der Erkundungen Ergebnisse der Erkundungen (Bohrprofile, Ergebnisse der Sondierungen) Ergebnisse der bodenmechanischen Laborversuche Zusammenfassende Bewertung der Baugrundverhältnisse Baugrundbemessungsprofile Angaben zu Rammhindernissen Bewertung der anstehenden Bodenarten hinsichtlich der Einbringverfahren 19

20 Zusammenfassung: Baugrunderkundungen für Spundwandbauwerke dienen nicht nur der Ermittlung der Kennwerte für die Nachweise von Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit Baugrunderkundungen für Spundwandbauwerke müssen auch eine Beurteilung des Baugrunds hinsichtlich der Einbringung der Profile ermöglichen Eine zuverlässige Bewertung der Böden hinsichtlich der Einbringung von Spundwandprofilen ist oft nur auf der Grundlage von Proberammungen möglich Letztendlich spielt diesbezüglich die konkrete Erfahrung der Bauausführenden eine entscheidenden Rolle Angemessene Baugrunderkundungen sind aufwändig, der Aufwand wird aber durch eine erhöhte Planungs- und Ausführungssicherheit mehr als aufgewogen 20

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