Setzungsberechnung und Beurteilung

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1 Setzungsberechnung und Beurteilung W. Wu 1 1

2 Die konventionelle Setzungsberechnung erfolgt in drei voneinander unabhängige Rechenschritten: - Näherungsweise Ermittlung der Änderungen der vertikalen Spannungen 1 σ' Z, 2 σ' Z bzw. Δσ' Z = 2 σ' Z - 1 σ' Z im Untergrund, nach der Theorie des elastischen Halbraumes. Spannungsänderungen infolge von Grundwasserstandsänderungen; Zunahme der Wichte: - Ermittlung der Änderungen der vertikalen Verzerrungen Δε z aufgrund eines einaxialen Stoffgesetzes. - Ermittlung der Setzung s durch Integration der Verzerrungsänderungen Δε z z2 s = z Δεz dz 1 2 2

3 Ablaufschema (a) Bemessungssituation Abmessungen (Länge, Breite, Gründungstiefe, Form) der Gründung Charakteristische Belastung Bezugszeitpunkt bzw. Bezugsniveau - Zeitpunkt vor Beginn des Baugrubenaushubes (z.b. bei Hebungsmessungen während des Baugrubenaushubes), - Zeitpunkt nach der Herstellung der Gründung (dies ist die übliche Annahme) - Zeitpunkt nach Herstellung der Gründung und der Kellerwände oder anderer Bauteile 3 3

4 Vierfachextensometer E1, nahe der U1 Tunnelröhre West gelegen. 4 4

5 Untergrundverhältnisse Institut für Geotechnik Schichtenaufbau des Untergrundes Maßgebende Lage des Grundwasserspiegels und der Grundwasserspiegeländerungen Bodenkennwerte der einzelnen Schichten des Untergrundes: - Wichten γ und γ b - Zusammendrückbarkeit der einzelnen Bodenschichten, ausgedrückt durch: - konstant angenommenen Steifemoduln E s, 1 und E s, 2 - Kennwerte a 1, c 1 bzw. a 2, c 2 zur Bestimmung der Steifemoduln E s, 1 bzw. E s,2 in Abhängigkeit von der Normalspannung - Kompressionskurve Wahrscheinliche und mögliche Setzungen - wahrscheinlich auftretenden Setzungen: Ansatz der charakteristischen Bodenkenngrößen - mögliche Setzungen: Ansatz von oberen und unteren Grenzwerten der Bodenkenngrößen (z.b. 2facher und 0,5facher charakteristischer Wert) 5 5

6 (b) Festlegung der Berechnungspunkte Der Gründungskörper wird vorerst als schlaff angesehen. Ausgewählte Punkte der Sohlfläche bei mittlerer Belastung: - bei einer Einzelgründung der Mittelpunkt, Institut für Geotechnik - bei einer Streifengründung die Randpunkte, die Viertelpunkte und der Mittelpunkt der Hauptachse - bei einer Plattengründung die Eckpunkte, die Mittelpunkte der Seiten, die Viertelpunkte der Hauptachsen und der Mittelpunkt. (a) Einzelfundament (b) Streifenfundament (c) Plattenfundament 6 6

7 (c) Spannungsberechnung Institut für Geotechnik Geradlinige Sohldruckverteilung Die Verteilung der vertikalen Sohldrücke entsprechend dem Spannungstrapezverfahren. Die Verteilung der horizontalen Sohlspannung wird proportional zur Verteilung der vertikalen Sohldrücke angenommen: q h = q v tanδ s Einseitige Exzentrizität bei B B Streifengründungen e B c e B Q v d Q v d e B B/6: q v = Q B V eb ( 1± 6 ) B Q h Q h 1 e B > B/6: q v = 2 3 Q c V g 1 D q v,2 q v,1 q v,1 KF q h,1 q h,2 q h,1 Aushubentlastung : g 1 D Aushubentlastung : mit c = B 2 - e B Fundamentbelastung Q: Fundamentbelastung Q: KF= Klaffende Fuge 7 7

8 Streifenteilung in der Lotrechten unterhalb der Berechnungspunkte bis zur sogenannten Grenztiefe. Für die Mittelpunkte jedes Streifens sind zu berechnen: die maßgebenden wirksamen Spannungen 1 σ beim Anfangszustand die Spannungsänderungen Δσ = 2 σ - 1 σ die wirksamen Spannungen 2 σ beim Endzustand nach Bauende Primärspannung Überkonsolidierung Parameter 8 8

9 (d) Verzerrungsberechnung (α) Kompressionskurve in Form einer Spannungs-Stauchungskurve (β)beiwerte a und c σ c E S = a ( ) σ b σ+ 2 σ = 1 2 σ Institut für Geotechnik Δε = 1 E s Δσ (γ)konstanter Steifemodul 9 9

10 Empirische Abminderungsbeiwerte Ergebnisse von Kompressionsversuchen Aus Setzungsbeobachtungen rückgerechnete Werte für E S : α = 1 Bodenart Sand 2/3 bis 1 normalkonsolidierter und leicht überkonsolidierter Schluff und Ton 1 stark überkonsolidierter Ton 1/2 bis 1 α (e) Setzungsberechnung Zusammendrückungen der einzelnen Streifen Δs = Δε.Δz, Setzung eines Berechnungspunktes s = ΣΔs 10 10

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12 Setzungen biegesteifer Gründungen Institut für Geotechnik Für mittig belastete starre Gründungen: Setzung ist ca. der 0,75fache Wert der Setzung des Flächenmittelpunktes der schlaffen Gründung Spannungstrapez s max s m s min berechnete Setzungsmulde Setzung des starren Fundamentes 12 12

13 Wo sind die Grenzen? 13 13

14 Setzungsdifferenz bzw. Winkeldrehung maßgebend 14 14