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Kö-Bogen II - Planung einer tiefen innerstädtischen Baugrube in Düsseldorf
Autor: Stahl, Michael; Veith, Norbert; Knopf, Peter
Quelle: Wechselwirkung Baugrund - Bauwerk. Tagungsband zum 8. RuhrGeo Tag am 30.03.2017 in Essen; Report Geotechnik Universität Duisburg-Essen
Seiten: 203-217
2017
Publikationslisten zum Thema:
Stadtgebiet, Innenstadtbereich, Bauvorhaben, Tiefgarage, Bürogebäude, Mehrgeschossbau, Neubau, Bauprojekt, Baugrund, Grundwasserverhältnis, Baugrube(tief), Planung, Grundriss, Baugrubenverbau, Verbauwand, Schlitzwandbauart, Konstruktion, Wasserdichtheit, Einbindetiefe, Verformung, Verschiebung, Setzung, Erddruck, Erdwiderstand, Statische Berechnung, Nachweisführung, Bettungsmodulverfahren, Bauüberwachung, Überwachung, Monitoring, urban area, inner-city area, building project, basement garage, office building, multi-storey building, new building, building project, ground, groundwater proportion, excavation pit (deep), planning, ground plan, trench retaining, sheeting wall, diaphragm wall construction method, structural design, watertightness, planting depth, deformation, displacement, settlement, earth pressure, passive earth pressure, static calculation, verification, bedding modulus method, construction observation,
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Mit der Herausgabe der Empfehlungen, die normenähnlichen Charakter haben, unterstützt der Arbeitskreis "Baugruben" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) die Planungspraxis bei Entwurf und Berechnung von Baugrubenumschließungen. Alle Empfehlungen wurden gegenüber der vorherigen 5. Auflage gründlich überprüft, soweit erforderlich überarbeitet und an neue Erkenntnisse angepasst. Wesentlich geändert wurden die Erfahrungswerte für Mantelreibung und Spitzendruck von Spundwänden und Trägerbohlwänden. Das Kapitel "Baugruben in weichen Böden" konnte erheblich gestrafft werden. Einem dringenden Bedürfnis der Praxis folgend wurde zudem ein völlig neues Kapitel "Unterfangungen" als Baugrubensicherung erarbeitet. Die Empfehlungen des Arbeitskreises "Baugruben" sollen helfen, - Entwurf und Berechnung von Baugrubenumschließungen zu erleichtern, - Lastansätze und Berechnungsverfahren zu vereinheitlichen, - die Standsicherheit der Baugrubenkonstruktionen und ihrer Einzelteile sicherzustellen und - die Wirtschaftlichkeit der Baugrubenkonstruktionen zu verbessern.
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Für die Erteilung allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassungen für Injektionssohlen von Trogbaugruben mit Weichgelen werden Übertragungsfunktionen benötigt, um die Ergebnisse aus Laborversuchen auf die Realität zu übertragen. In vorhergehenden Forschungsvorhaben wurden Parameter und Randbedingungen für eine Transportsimulation von Schadstoffen im Grundwasser für eine Unterwasserbetonsohle erarbeitet. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes wurden die Parameter hydraulisches Gefälle, Durchlässigkeitsbeiwert, die Abmessungen und Form der Baugrube und die Herstellungsabfolge im Bezug zur Grundwasserströmungsrichtung mittels Modellvarianten in Grundwassertransportmodellen variiert. Hierdurch sollte die Robustheit der Transportsimulationen an sich, vor allem aber der Einfluss des variierten Parameters auf das gesamte Bewertungsergebnis überprüft und Empfehlungen zur weiteren Bearbeitung und Bewertung von Grundwassermodellen gegeben werden.
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Ziel der Arbeit war, Berechnungsverfahren für auf Biegung beanspruchte gemauerte Wände zu entwickeln, die für Grenzlastzustände Aussagen zum statischen und dynamischen Verhalten ermöglichen. Dazu wurde die Software "Ze-Bau", Zerstörungskennlinie Bau, erstellt. Dies erfolgte für die vorhandene Bausubstanz, die in Deutschland üblicherweise nicht bewehrt ist. Für neu zu erstellende Mauerwerksbauten, aber auch zur nachträglichen Verstärkung in Form einer zweiten Schale, sind bewehrte Mauerwerksstrukturen untersucht worden. Für die gleiche Vorgehensweise wie für unbewehrtes Mauerwerk (statische und dynamische Belastungen) sind Bemessungskonzepte entwickelt, die eine Berechnung der Grenztragfähigkeit erlauben. Dazu sind konventionelle Verstärkungsmethoden durch in die Lagerfuge eingelegte Baustahlbewehrungen betrachtet worden. Orientierende Untersuchungen fanden statt, um die Möglichkeit von nachträglich aufgeklebten Faserverbundwerkstoffen, in Form von hochfesten Tapeten aufzuzeigen. Diese flächenhafte Verstärkung der Gesamt-Wandoberfläche ist hinsichtlich der Tragfähigkeitssteigerung äußerst effektiv, hat aber gewisse Untergrundvorbereitungen wie z.B. Sandstrahlen zur Folge, die einen gewissen Aufwand verursachen. Als noch innovativer wird ein an Stahlbetonstrukturen praktiziertes Verfahren, durch in Schlitze eingeklebte Faserlamellen, gesehen. Dieses von der Firma Bilfinger und Berger entwickelte Verfahren mit CFK-Lamellen beinhaltet eine sehr hohe Verbundfestigkeit und zeigt bei geringerem Aufwand vergleichbare Traglaststeigerungen wie das vollflächige Verstärkungsverfahren. Der Vorteil besteht darin, dass keine Oberflächenreinigung erforderlich ist, sondern die durch Sägen erstellten Schlitze ausreichen. Diese Verstärkungsart ist jedoch an Mauerwerk bisher nicht untersucht worden. Aufgrund der zu erwartenden hohen Effizienz wird vorgeschlagen, zukünftig dazu Untersuchungen durchzuführen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen ist eine Bemessung von Wänden mit und ohne Bewehrung für extreme horizontale Belastungen mögli
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Sicherheitsnachweise für den Hydraulischen Grundbruch. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3211
2009, 96 S., 81 Abb., 37 Tab.,
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Anlass: Der Nachweis des hydraulischen Grundbruchs wird oft mit Hilfe von Rechenprogrammen geführt, ohne dass sich der Anwender über das dabei verwendete Rechenverfahren im Klaren ist. Wenn dabei der Nachweis vereinfacht unter der Annahme eines linearen Druckabbaus längs der Baugrubenwand geführt wird, liegt man praktisch immer auf der unsicheren Seite. Realitätsnäher sind Berechnungen mit Auswertung des sich für die konkrete Geometrie ergebenden Strömungsnetzes, wobei die Betrachtungen allerdings auch hier meist auf ebene Verhältnisse beschränkt bleiben. Dabei ist bekannt, dass bei bestimmten Baugrubengeometrien und insbesondere in den Eckbereichen durch die räumliche Anströmsituation eine Erhöhung der Einbindetiefe des Verbaus zwingend gegeben ist. Deutlich geworden ist dies bei der technischen Bearbeitung eines aktuellen lnfrastrukturprojekts, was die beteiligte Firma zum Anlass nahm, dieses Forschungsprojekt anzustoßen, an dem sie sich sowohl finanziell als auch durch eigenen Personaleinsatz sowie die Bereitstellung einer entsprechenden Softwarelizenz beteiligte. Die gängigen Vorschriften und Empfehlungen zur Berechnung von Baugruben im Grundwasser beschränken sich nämlich hinsichtlich der Geometrieabhängigkeit und der dreidimensionalen Strömungsverhältnisse auf verbale Hinweise und Literaturverweise, ohne eine konkrete Berechnungsvorschrift anzugeben. Ziel: Ziel des Forschungsvorhabens war es, die maßgebenden Vorgänge beim hydraulischen Grundbruch bodenmechanisch korrekt zu beschreiben und daraus abgeleitet die maßgebenden Bruchkörpergeometrien zu finden. Darauf aufbauend wurden dann für typische und häufig wiederkehrende Baugrundsituationen Bemessungsdiagramme aufgestellt, die es dem Anwender erlauben, den Nachweis des hydraulischen Grundbruchs unter Beachtung der Baugrubengeometrie und der hydraulischen Randbedingungen schnell und vor allem sicher führen zu können, ohne dazu aufwändige Strömungsberechnungen durchführen zu müssen. Arbeitsplan: Zunächst erfolgte eine Auswertung und Bewertung der aus der Lit
Thomas Meier, Cezary Slominski
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An einer in Berlin ausgeführten Baugrubenwand mit Schlitzwand und Ankern, die messtechnisch eingehend untersucht wurde, wurden Berechnungen von Gebrauchszuständen sowie Grenzzuständen der Tragfähigkeit durchgeführt. Mit der bei den Forschern entwickelten Hypoplastizität und den vorliegenden Baugrunddaten ergeben sich die beobachteten Verschiebungen und Ankerkräfte in ihrer Entwicklung bei der Baudurchführung realistisch, ebenso eine Herausziehkennlinie der Anker. Mit dem somit validierten Rechenmodell werden Grenzzustände der Tragfähigkeit dadurch erzeugt, dass eine Auflockerung des Bodens in der Nähe der Anker angenommen wird. Mit zwei Ankerlagen und weiterem Aushub ergibt sich annähernd ein Versagensmechanismus mit einem Rutschkörper, an dem aktiver und passiver Erddruck wirken. Aus demselben Rechenmodell ergeben sich objektive charakteristische Werte des Bodenwiderstands in Scherfugen und an den Ankern. Berechnungsverfahren der DIN 1054 werden auf dieser Basis im Wesentlichen bestätigt, während sich diejenigen des EC 7 als nicht genügend spezifiziert herausstellen. Die Erddruckannahmen der EAB werden ebenfalls bestätigt, während sich eine verbreitete Software für Stützwände als ungeeignet erweist.
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