Anwendung des Eurocodes 7 bei der Gründung von Brückenbauwerken

Dipl.-Ing. Holger Chamier

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

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)

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

Gültige Regelwerke

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

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

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

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)

1,25 1,25

Teilsicherheitsbeiwerte

√ √ √

√

√

√

√

√

√

√

√

√

1,05 √ 0,95 0,95 √

√

Teilsicherheitsbeiwerte

√

√

Teilsicherheitsbeiwerte

√

1,20

√

√

√ √

√

1,30

1,20

1,20

1,40

höhe

re S

treu

ungs

fakt

oren

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

Aufnehmbarer Sohldruck

DIN 1054 (2005): Gegenüberstellung charakt. Einwirkungen und aufnehmbarer Sohldruck

DIN 1054 (2010): Gegenüberstellung Bemessungswerte der Einwirkungen und Bemessungswerte des Sohlwiderstandes

Aufnehmbarer Sohldruck

Beispiel: Ek = 300 kN/m² Ed = 300 kN/m² x 1,4 = 420 kN/m²

Aufnehmbarer Sohldruck

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

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

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

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

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

6.5 Hydraulisch verursachtes Versagen •Aufschwimmen

•hydraulischer Grundbruch neu: •Versagen durch innere Erosion

•Versagen durch Piping

• 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