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Anwendung des Eurocodes 7 bei der Gründung von Brückenbauwerken
Dipl.-Ing. Holger Chamier
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Inhalt 1. Normenübersicht 2. Änderung zur DIN 1054 : 2005 3. Bemessungssituationen 4. Grenzzustände 5. Teilsicherheitsbeiwerte 6. Neuerungen 6.1 Aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen 6.2 Nachweis für stark exzentrisch beanspruchte Gründungen 6.3 Pfahlgründungen 6.4 Verankerungen 6.5 Hydraulisch verursachtes Versagen
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1. Normenübersicht
Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln (EC 7-1 bzw. DIN EN 1997-1) Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrundes (EC 7-2 bzw. DIN EN 1997-2)
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1. Normenübersicht Normenhandbuch bestehend aus: • DIN EN 1997-1: 2009-09: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln
• DIN 1054: 2010-12: Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regeln zu DIN EN 1997-1
• DIN EN 1997-1/NA: 2010-12: Nationaler Anhang – National festgelegte
Parameter – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik-Teil 1: Allgemeine Regeln
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Gültige Regelwerke
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2. Änderungen zu DIN 1054:2005
• aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen • Nachweis von Flächengründung bei stark exzentrischer Belastung • Pfahlgründungen • Verankerungen • hydraulisch verursachtes Versagen
--------------------------------------------------------------------- • Ersatz der Lastfälle durch Bemessungssituationen • Kombinationsbeiwerte für geotechnische Nachweise in einfacher Form
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3. Bemessungssituation BS-P: Bauzustände bei beständigen Situation (ständige und regelmäßig auftretende veränderliche Einwirkungen) persistent BS-T: vorübergehende Situationen, die sich auf zeitlich begrenzte Zustände beziehen, z.B. transient • Bauzustände bei Bauwerksherstellung • Reparaturen, Aufgrabungs- und Unterfangungsarbeiten • Baumaßnahmen für vorrübergehende Zwecke ( Baugruben) BS-A: außergewöhnliche Bedingungen des Tragwerkes accidental • Extremes Hochwasser • Ankerausfall BS-E: Erdbebenbeanspruchung earthquake
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4. Grenzzustände • „Grenzzustand des plastischen Fließens“…..Zustand im Boden, in dem
Verschiebungen der einzelnen Bodenteilchen gegeneinander so groß werden, dass die mögliche Scherfestigkeit ihren Größtwert erreicht (aktiver Erddruck, Grundbruch, Böschungs- und Geländebruch)
• Zweiter Grenzzustand im Sinne des neuen Sicherheitskonzeptes ist ein
Zustand des Tragwerkes, bei dessen Überschreitung die der Tragwerksplanung zu Grunde gelegten Anforderungen nicht mehr erfüllt sind
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4. Grenzzustände
Grenzzustände ULS HYD = hydraulischer Grundbruch
UPL = Aufschwimmen
EQU = Lagesicherheit, bei der die Festigkeit nicht entscheidend ist
( zul. Außermittigkeit)
STR = Versagen des Bauteils (z.B. Spundwand)
GEO-2 = Versagen des Baugrundes (Grundbruch, Gleiten, Pfähle, Anker, usw)
GEO-3 = Verlust der Gesamtstandsicherheit (Geländebruch)
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1,25 1,25
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Teilsicherheitsbeiwerte
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1,05 √ 0,95 0,95 √
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Teilsicherheitsbeiwerte
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Teilsicherheitsbeiwerte
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1,20
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1,30
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1,40
höhe
re S
treu
ungs
fakt
oren
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6.1 Aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen DIN 1054 enthält seit Jahrzehnten Tabellen mit zulässigen Sohldruck-spannungen in DIN 1054:2005 den charakteristischen Beanspruchungen gegenübergestellt entspricht nicht dem Teilsicherheitskonzept, im Ausland nicht üblich keine Regelungen im EC 7-1 DIN 1054:2010-12 enthält Tabellen mit „Bemessungswerten des Sohlwiderstandes“ Vergleich mit Bemessungswerten der Beanspruchung gelten für Bemessungssituationen BS-P
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Aufnehmbarer Sohldruck
DIN 1054 (2005): Gegenüberstellung charakt. Einwirkungen und aufnehmbarer Sohldruck
DIN 1054 (2010): Gegenüberstellung Bemessungswerte der Einwirkungen und Bemessungswerte des Sohlwiderstandes
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Aufnehmbarer Sohldruck
Beispiel: Ek = 300 kN/m² Ed = 300 kN/m² x 1,4 = 420 kN/m²
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Aufnehmbarer Sohldruck
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6.2 Nachweis für stark exzentrisch beanspruchte Gründungen - exzentrische Beanspruchung im traditionellen Nachweis durch Begrenzung der klaffenden Fuge - Nachweis der klaffenden Fuge im EC 7-1 nicht vorgesehen - in Deutschland mit Berechnungsverfahren DA 2* beibehalten - wird mit charakteristischen Beanspruchungen als Gebrauchstauglichkeitsnachweis geführt (DIN 1054:2010-12) - Ziel: Begrenzung der Schiefstellung der Gründung
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6.3 Pfahlgründungen - Grenzzustandsbedingungen: Fd ≤ Rd,F - Bemessungswerte der Pfahlwiderstände im Grenzzustand der Tragfähigkeit: Rc,d = Rc,k / γt Druckpfahl Rt,d = Rt,k / γs,t Zugpfahl - Teilsicherheitsbeiwerte erfassen gleichermaßen Fuß- und Mantelwiderstand - Teilsicherheitsbeiwerte nach DIN 1054:2010-12, Tabelle A 2.3 niedriger - für geneigte Mikropfähle auf Zug sind Teilsicherheitsbeiwerte um einen
Modellfaktor bis zu ηM = 1,25 zu erhöhen
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6.3 Pfahlgründungen Statische Probebelastungen -Ermittlung von Rc,k (Druck) bzw. Rt,k aus Messwerten der statischen Probebelastung durch Division mit Streuungsfaktoren ξi nach Tab. 7.1 der DIN 1054:2010-12
RC,K = MIN {(Rc,m) mitt ; (Rc,m) min } ξ1 ξ2
-Streuungsfaktoren ξ abhängig von Anzahl der Probebelastungen
-bei ausreichender Steifigkeit des Tragwerkes darf ξ um 1,1 dividiert werden (ξ1>1)
-bei Zugpfählen nicht möglich
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6.3 Pfahlgründungen
•ähnlich Ergebnisse DIN1054:2010-12, A(8) Tab. A.7.1 wie DIN 1054:2005-01(KEMPFERT) •Verringerung der Streuungsfaktoren mit zunehmender Anzahl soll Durchführung von Probebelastungen belohnen •max n = 2 in DIN 1054:2005; max n = 5 in EC 7-1 •bei n = 2 leicht geringere Tragfähigkeiten in EC 7-1 als DIN 1054:2005
Charakterische Pfahlwiderstände aus Erfahrungswerten
•keine Angaben mehr im Normenhandbuch •DIN 1054 verweist auf die Erfahrungswerte der EA-Pfähle als nationale Vorgehensweise •Nationaler Anhang erklärt, dass bei dieser Vorgehensweise gemäß DIN 1054 Tabelle A2.3 mit einem erhörtem Teilsicherheitsbeiwert γt auf der widerstehenden Seite gerechnet werden muss
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6.4 Verankerungen •EC 7.1 gilt für alle Ankertypen (außer Bodennägel)
•auch Regelung zur Prüfung von Schraubankern und zur Bemessung von Ankerplatten und –wänden (EAU)
•Überarbeitung der Festlegung der Prüfkräfte für Eignungs- und Abnahmeprüfungen PP = 1,1• Pd (Dauer- und Kurzzeitanker); Pd… Bemessungswert der Ankerbeanspruchung
•für Durchführung von Eignungs- und Abnahmeprüfung verweist DIN 1054:2010-12 auf die DIN EN1537
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6.5 Hydraulisch verursachtes Versagen •Aufschwimmen
•hydraulischer Grundbruch neu: •Versagen durch innere Erosion
•Versagen durch Piping
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• Innere Erosion……Hinweis auf Filterregeln
• Piping……..indirektes Nachweisverfahren empfohlen (Merkblatt Standsicherheit von Dämmen)
• In DIN 1054:2005 wird für alle Bodenarten bei vertikaler Durchströmung sowohl Nachweis des Aufschwimmens als auch gegen hydraulischen Grundbruch gefordert
• In Neufassung bei homogenen, bindigen Bodenschichten mit ausreichender Kohäsion nur für Aufschwimmen
• Besteht der ganze Untergrund aus bindigen Boden, müssen beide Nachweise erfüllt werden