Bodenmechanik und Grundbau - Das Verhalten von Böden und Fels und die wichtigsten grundbaulichen Konzepte

von: Hans-Jürgen Lang, Jochen Huder, Peter Amann, Alexander M. Puzrin

Springer-Verlag, 2007

ISBN: 9783540343325 , 336 Seiten

8. Auflage

Format: PDF, OL

Kopierschutz: DRM

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Preis: 46,99 EUR

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Bodenmechanik und Grundbau - Das Verhalten von Böden und Fels und die wichtigsten grundbaulichen Konzepte


 

13 Sicherheitsüberlegungen (S. 218)

13. 1 Einführung

Auch im Grundbau sind Sicherheitsüberlegungen notwendig und üblich. Gewisse Risikenwerden durch Bemessung berücksichtigt, d. h. es wird gefordert, dass eine tatsächlich auftretende Grösseumeinen Faktor 1/F kleiner sei alsdie zugehörige Bemessungsgrösse (Beispiel:Die wirklich auftretende Schubspannung ô entlang einer Bruch. äche im Boden soll kleiner oder höchstens gleich sein als (1/F)ôf, wo ôf die Scherfestigkeit des Bodens ist). Die Grösse F wird üblicherweise als Sicherheitsgrad bezeichnet. Wichtig ist weiterhin die Erkenntnis, dass es im Grundbau üblich ist, andere Risiken durch Überwachung und Kontrollen zu berücksichtigen.
Die Problematik derartiger Sicherheitsüberlegungen im Grundbau besteht einmal darin, die tatsächlich auftretende Grösse zu prognostizieren, und zum anderen in der Festlegung der Bemessungsgrösse. Das erstgenannte Problem enthält zum Beispiel die Voraussage einer Schubspannung, die in einem bestimmten Punkt auftritt. Dazu ist zunächst die Kenntnis der äusseren Belastungen (Bauwerk ...) notwendig. Dieser Faktorbereitet im Grundbau im Allgemeinen am wenigsten Sorgen, weil Bauwerkabmessungen und -belastungen meistens bekannt sind. Weiterhin ist dafür in vielen Fällen die Kenntnis des ursprünglichen Spannungszustandes in einem Punkt im Boden notwendig.

Die hier auftretenden Schwierigkeiten sind bedeutend grösser. Sie lassen sich, wo überhaupt erforderlich, im Allgemeinen nur durch Annahmen überbrücken. Eine derartige Annahme ist häufig die Voraussetzung eines Bruchzustandes im Boden, d. h. die Annahme, dass entlang einer kinematisch möglichen Bruch. äche im Boden die Scherfestigkeit des Bodens voll mobilisiert ist. Das schwierigsteProblembildet jedoch im Allgemeinen die Quantierzierung der Bemessungsgrösse, d. h. einer Bodeneigenschaft. Der Boden ist nun einmal kein „Normmaterial". Die Quantierzierung der Bemessungsgrössen ist die anspruchsvollste Aufgabe des Ingenieurs im Grundbau. Sie gehört zur Bildung des „Baugrund- Modells" für jeden Einzelfall. Das Baugrundmodell umfasst normalerweise idealisierte Vorstellungen über den Aufbau des Baugrundes (Schichten...), die hydrologischen Verhältnisse und die Quantierzierung der Bemessungsgrössen, d. h. derBodeneigenschaftenwie z. B. Scherfestigkeitsparameter, Spannungs-Verformungs- Verhalten, Durchlässigkeit u. a. m. , und stellt die Grundlage der geotechnischen Synthese dar.

Solche Sicherheitsüberlegungen sind imGrundbau normalerweise u. a. notwendig bei folgenden Problemen:

—Stabilitätsprobleme (Gleitsicherheit einer Böschung, Überschreiten der Tragfähigkeit des Bodens, Erddruck, statischer Grundbruch),
—Deformationsprobleme (Setzungen, ...),
—hydraulische Stabilität einer Baugrubensohle,
—Auftrieb von Bauwerken.

Diese Probleme lassen sich nicht mit Hilfe einer einheitlichen Sicherheitsdefinition behandeln. Weiter oben wurde schon gesagt, dass es im Grundbau nicht ungewöhnlich ist, gewisse Risiken eher durch Kontrolle usw. zu berücksichtigen als durch Bemessung. Diese Aussage gilt auch insoweit, als manchmal niedrige Sicherheitsgrade akzeptabel sind, sofern darüber hinausgehende Risiken durch Kontrollen und Überwachung abgedeckt sind. SolcheMassnahmen können direkt zum Baugrundmodell gehören (Beispiel: Garantie eines max. Porenwasserdruckes durchMessung und gegebenenfalls Entspannung des Porenwassers).

Ein Grund dafür, dass Kontrollen usw. zum gewohnheitsmässigen Arsenal des Grundbaues zählen, ist darin zu suchen, dass eine wirtschaftlich vertretbare Erkundung der geotechnischen Verhältnisse nicht immer vor Überraschungen schützen kann. Freilich haben Kontrollen allein noch keine Wirkung. Für jeden Kontrollpunkt muss eine „Alarmgrenze" festgelegt sein, bei deren Überschreiten vorbereitete Abhilfemassnahmen unverzüglich in die Tat umgesetzt werden können.