Verformungsanalysen und -prognosen für den Ausbau des Teltowkanals
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- Frieda Kopp
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1 Verformungsanalysen und -prognosen für den Ausbau des Teltowkanals Dipl.- Dipl.- Ing. Ing. F. F. P. P. Eißfeldt und und Dr.- Dr.- Ing. Ing. A. A. Müller-Jahreis BAW-Hamburg, Referat Geotechnik Nord Nord 1. Aufgabenstellung 2. Berechnungsgrundlagen 3. Verformungsanalyse (Istzustand) 4. Verformungsprognose (Ausbauzustand) 5. Schlussfolgerungen AK - K1 / Folie-Nr. 1
2 Lage der Ausbaustrecke Bauwerke: Brücken Brücken Hochbauten Hochbauten 4 Häfen Häfen Düker, Düker, Leitungen Leitungen Tek-km 21,4-28,5 AK - K1 / Folie-Nr. 2
3 Vorort-Situation AK - K1 / Folie-Nr. 3
4 max. 18,5 m max. 17 m Ausbauquerschnitt Istzustand max +46m 1 : 1 +34m 1 : 2 t G / t W =1,75 / 2,6 m Durchfahrtshöhe mind. 4 m HW +33,04m NW +32,25m 1 : 1,5 1 : 1,5 +29,7m B=20m ~29,7m Ausbauzustand Durchfahrtshöhe mind. 5,25 m t G / t W =2,5 / 4 m B=29m AK - K1 / Folie-Nr. 4
5 Ausbau im Gebäudebereich Gewerbeneubau Ullsteinhaus bei Tek-km 23,4 Sand 4m AK - K1 / Folie-Nr. 5
6 Ausbau im Brückenbereich NME-Eisenbahnbrücke Tek-km 25, , , ,25 Spundwand AZ 26 geplant + 21, ,40 Fein- und Mittelsande Bohrpfahlwand 88 cm vorhanden AK - K1 / Folie-Nr. 6
7 Ausbau im Streckenbereich Tek-km 24,230 Nordseite Neigung 1:1,5 Geschiebemergel AK - K1 / Folie-Nr. 7
8 Aufgabenverteilung DEGEBO Baugrundgutachter WNA Berlin Träger des Ausbaus Prüfstatiker Eigentümer Eigentümer und Nutzer der Eigentümer und Nutzer der Querbauwerke Eigentümer und Querbauwerke und und Nutzer und Nutzer ufernahen der Querbauwerke ufernahen der Querbauwerke Gebäudeund ufernahen Gebäudeund ufernahen Gebäude Gebäude BAW als Berater / Gutachter Bautechnik Ref. B1, Karlsruhe Geotechnik Ref. K1, Hamburg Dorsch Consult Verformungsanalyse und -prognose Ausschreibung für den Ausbau AK - K1 / Folie-Nr. 8
9 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Verformungsanalyse (Istzustand) Verformungsprognose (Ausbauzustand) Grundlagen (z. B. Berechnungsgrundlagen) Zulässige Werte bereits eingetretene Werte Berechnete Verformungen - Herstellbedingte Verformungen + Aufnehmbare Werte Ausbaubedingte Werte Vergleich AK - K1 / Folie-Nr. 9 Sicherungsmaßnahmen
10 Grundlagen für Analysen und Prognosen Planunterlagen: Bauwerksschäden: Bauwerksinspektion: Berechnungsgrundl.: - Abmessungen, Baustoffe - Baugeschichte - Risse, Abrostungen - Abbrüche, Kolke - Lagerstellung und -wege - Setzungen, Längs- und Querverschiebungen - Norm und Richtlinie, Lastansätze - Baustoffkennwerte Baugrundaufbau und Bodenkennwerte, Pfahltragfähigkeiten AK - K1 / Folie-Nr. 10
11 Berechnungsgrundlagen Einfluss der Bauwerkslasten auf die Wandbemessung: α > ϑ a ϑ a = 45 + φ/2 Erdruhedruck k 0 ϑ a α ( ϑ a + ϕ ) / 2 erhöhter Erddruck (k 0 + k ah ) / 2 α < ( ϑ a + ϕ ) / 2 aktiver Erddruck k ah k 0 (k 0 +k ah )/2 k ah α Lastbilder nach EAU und EAB AK - K1 / Folie-Nr. 11
12 Berechnungsgrundlagen Wandbemessung: (nach EAU) Bodenkennwerte als Rechenwerte (cal-werte) in Bauwerksbereichen η = 1,5 bei Ep in Streckenbereichen η = 1,0 bei Ep Verformungsermittlung: (nach EAB, EB 19) Ansatz der charakt. Bodenkennwerte in Bauwerksbereichen η = 1,5 bei Ep AK - K1 / Folie-Nr. 12
13 Berechnungsgrundlagen Bodenart Geschiebemergel/ -lehm sandig z.t. stark sandig Geschiebemergel, schluffig z. T. sandig Bodenkennwerte Baugrundgutachten DEGEBO Bodenkennwerte Datenbank BAW ϕ = 30 c = 24 kn/m 2 ϕ = 33 c = 2 kn/m 2 ϕ = 20 ϕ = 34 c = 52 kn/m 2 c = 5 kn/m 2 Bodenkennwerte lt. BAW-Datenbank (167 Triaxialversuche) AK - K1 / Folie-Nr. 13
14 Berechnungsgrundlagen FEM Erforderliche Angaben in Baugrundgutachten: Spannungsabhängigkeit der Bodensteifigkeit z. B. nach OHDE Spannungs-Verformungsverhalten aus dränierten Triaxialversuchen für Erstbe-, Ent- und Wiederbelastung (σ 1 - σ 3 ) / ε 1 Dilatanzverhalten (Volumenzunahme infolge Scherbeanspruchung) aus Einfach-Scherversuchen bzw. Triaxialversuchen Kriechverhalten aus Kompressionsversuchen AK - K1 / Folie-Nr. 14
15 Berechnungsergebnisse NME-Eisenbahnbrücke H-Verformung zum Kanal (mm) H-Verformung Iängs Kanal (mm) V-Verformung (Setzung) (mm) Verkippung zum Kanal (rad) Bemerkungen Analyse 15 je WL 10 je WL 15 0,0019 Kein Lagerweg vorh. infolge Herstellung Bohrpfahlwand Prognose N-WL S-WL 3,6 6,6 nicht gerechnet 1,3 2,6 0,0007 0,0004 Voraussetzung: Lagerkorrektur + 41,10 S-WL N-WL + 32, ,25 AK - K1 / Folie-Nr. 15 Spundwand-Profil AZ 26 geplant + 21,40 Fein- und + 21,40 Mittelsande Bohrpfahlwand 88 cm vorhanden
16 Berechnungsergebnisse Ullsteingebäude Setzungen (mm) Setzungsdifferenzen (mm) H-Verformungen zum Kanal (mm) Bemerkungen Analyse 20 * 7,5 * tan α = s / l = 1:300 * * bisherige Werte unbekannt Prognose erstes Fundament weitere Fundamente Sand AK - K1 / Folie-Nr. 16
17 Folgerungen für Ullsteingebäude bei der Bauausführung: erschütterungsarmes Einbringen der Uferwände und Anker kein zusätzlicher Bodenaustrag bei Ankereinbau (Überlagerungsbohrverfahren) und bei Herstellung der Bohrpfahlwände Vorspannung der Anker Abfolge der Arbeiten symmetrisch zur Bauwerksachse Überwachung der Verformungen durch baubegleitende Messungen sowie der Grenz-/Alarmwerte zur Beweissicherung AK - K1 / Folie-Nr. 17
18 Sicherungsmaßnahmen Am Beispiel der Colditzbrücke Südufer Nordufer Mg 44,00 m + 32, ,25 Spundwand Profil AZ 26 HDI - Aussteifung + 22, ,00 Sand HDI - Unterfangung AK - K1 / Folie-Nr. 18
19 Erkenntnisse aus Analyse und Prognose Großer Aufwand bei: Beschaffung der Planunterlagen, Bauwerksinspektionen, Baugeschichte Aufbereitung und Überprüfung der Berechnungsgrundlagen Schwierigkeiten bei: Festlegung von Eingangsparametern für Stoffgesetze aus Baugrundgutachten bei FEM-Berechnungen Einschätzung und Bewertung herstellbedingter Verformungen Umsetzung von QS-Konzept und Mängelbeseitigung bei Bauausführung Umsetzung von Messkonzeptionen AK - K1 / Folie-Nr. 19
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