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Experimentelle, Analytische und Numerische Untersuchungen zum Baugruben in weichen Böden


Project Details
Project duration: 08/199709/2003


Abstract
Baugruben in sehr weichen bindigen Böden beinhalten für die geotechnische Planung und Ausführung erhebliche Schwierigkeiten. Insbesondere im innerstädtischen Bereich sind damit oftmals Randbedingungen verbunden, die aufgrund von Verformungen aus der Baugrubensituation zu erheblichen Schäden an der Nachbarbebauung führen können. In der vorliegenden Arbeit wurden die Ergebnisse der Untersuchungen zum Verhalten der Baugruben in weichen, bindigen Böden beschreiben. Dabei wurde zunächst der Kenntnisstand aus der Literatur zusammengefasst und in einer besonders sorgfältigen und ausführlichen Art und Weise das Stoffverhalten und die Bodenkenngrößen von weichen bindigen Böden zusammengestellt.
Eine wesentliche Fragestellung zur Thematik der Berechnung von Baugruben in weichen Böden ist die Einschätzung, ob es sich hier für die weichen Böden um drainierte oder undrainierte Bedingungen handelt. Auf der Grundlage von weitergehenden bodenmechanischen Theorien unter Verwendung umfangreicher Literaturergebnisse sowie Messergebnissen von Baugrubenherstellungen eine in sich schlüssige theoretische Begründung dafür wurde gefunden, dass bei Baugruben in weichen Böden bevorzugt mit drainierten Bedingungen zu rechnen ist. Dies wurde u. a. über die wirkenden Spannungspfade bei verschiedenen Baugrubenpunkten in Verbindung mit konsolidationstheoretischen Ansätzen belegt und durch umfangreiche Vergleichsberechnungen und Parameterstudien transparent gemacht.
Die in der Arbeit durchgeführten und dokumentierten zahlreichen Ergebnisse von Laborversuchen im wesentlichen aus drainierten und undrainierten Triaxialversuchen an Seetonproben stellen eine Fülle von Informationen dar, wie sie für die Herstellung von Baugruben in den sehr schwierig zu beherrschenden Bodenarten nur selten in derart komprimierter Form zur Verfügung stehen. Aus den Versuchsergebnissen wurden die stoffspezifischen Parameter für die numerischen Berechnungen abgeleitet und anhand der Laborversuchsergebnisse validiert. In einer Bewertungsmatrix konnte herausgearbeitet werden, welche stofflichen Eigenschaften bestimmte Effekte bodenmechanisch abbilden können und mit welcher Wertigkeit die Einflüsse in die Baugrubenberechnung eingehen. Die Untersuchungen wurden durch umfangreiche Parameterstudien an unterschiedlichen Baugrubensituationen in weichen Böden bei Variation der maßgeblichen Einflussparameter ergänzt.
Auf der Grundlage von systematischen und sehr detaillierten Rückrechnungen mit der Methode der Finiten Elemente für zwei praktische Projekte aus dem Raum Konstanz (Bodensee) konnten Empfehlungen für zukünftige vergleichbare Berechnungen abgeleitet werden. Die umfangreichen Untersuchungen haben aber auch gezeigt, dass Baugrubenberechnungen mit numerischen Methoden in vielen Punkten auch heute noch an ihre Grenzen stoßen. Da solche Berechnungen zunehmend im praktischen Baugeschehen gefordert und ausgeführt werden, sind die durchgeführten Rückrechnungen und bodenmechanischen Analysen besonders für die Einordnung und Wertigkeit entsprechender Berechnungen von Bedeutung. Des Weiteren sind sie geeignet, die gesamte Berechnungs- und Prognosetechnik von Baugruben in weichen Böden zu verbessern.
In dem vorletzten Abschnitt der Arbeit sind vergleichende numerische und analytische Berechnungsergebnisse dokumentiert, die der Autor in den letzten Jahren für den Arbeitskreis Baugruben der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik durchgeführt hat. Die umfangreichen Untersuchungen bilden mit eine maßgebliche Grundlage für die zwischenzeitlich vorliegenden Entwürfe der Empfehlungen „Baugruben in weichen Böden” des Arbeitskreises „Baugruben” (EAB), die in der Fachwelt auf positive Resonanz gestoßen sind.


Principal Investigator


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