Kommentar zum Handbuch Eurocode 7 - Geotechnische Bemessung: Allgemeine Regeln

290 Pages·2012·2.14 MB·German

B. Schuppener
Kommentar zum Handbuch
Eurocode 7 – Geotechnische Bemessung
Allgemeine Regeln
AA11 ÜÜbbeerrsscchhrriifftt 33
Kommentar zum Handbuch
Eurocode 7 – Geotechnische Bemessung
Allgemeine Regeln
Bernd Schuppener
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BerndSchuppener
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Vorwort
Nach einer Entwicklungsarbeit von über 30 Jahren konnten im Jahr 2011 die Nor-
men-Handbücher der Eurocodes für den konstruktiven Ingenieurbau vorgelegt wer-
den, in denen die für Europa gemeinsam geltenden Eurocodes und die ergänzenden
deutschen Regelungen für den Anwender zusammengefasst sind. Vor allem in den
letzten Jahren vollzog sich diese Entwicklungsarbeit immer auf zwei Ebenen:
(cid:16) Auf der europäischen Ebene wurden die Eurocodes erarbeitet, für die Geotechnik
der Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik, mit
Teil 1: Allgemeine Regeln (EC 7-1 bzw. DIN EN 1997-1) und Teil 2: Erkundung
und Untersuchung des Baugrunds (EC 7-2 bzw. DIN EN 1997-2). Der EC 7-1 ist
eine sogenannte Regenschirmnorm; hier werden Begriffe definiert, die zu füh-
renden Grenzzustandsnachweise beschrieben und festgelegt, drei Nachweisver-
fahren mit dem Teilsicherheitskonzept geregelt und Mindestanforderungen for-
muliert. Mit dem EC 7-1 allein ist eine Bemessung in der Geotechnik nicht mög-
lich. Vielmehr müssen freie Parameter der europäischen Norm festgelegt werden,
was die beteiligten Mitgliedsstaaten in nationaler Verantwortung vornehmen
können.
(cid:16) Auf der nationalen Ebene mussten daher in einem nationalen Anhang zum EC 7-1
die nationalen Parameter festgelegt, die vorhandenen Normen überarbeitet und
dem neuen Teilsicherheitskonzept angepasst werden, zumal die Verpflichtung
der Mitgliedstaaten besteht, keine konkurrierenden Normen bestehen zu belassen.
Das betraf vor allem DIN 1054:1976 „Zulässige Belastung des Baugrunds“, die
in mehreren Schritten überarbeitet wurde und nun in der Fassung von 2010 mit
dem Titel „Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelun-
gen zu DIN EN 1997-1“ den EC 7-1 ergänzt. Aber auch die Berechnungsnormen,
z. B. DIN 4017 „Grundbruchberechnungen“ und DIN 4084 „Gelände- und Bö-
schungsbruchberechnungen“ sowie die EAU und die EAB mussten dem Teilsi-
cherheitskonzept angepasst und veröffentlicht werden. Dies geschah auch, um ei-
ne breite Fachöffentlichkeit an der Diskussion über die Einführung des Teilsi-
cherheitskonzepts zu beteiligen und die Anwender frühzeitig damit vertraut zu
machen. DIN 1054 „Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau“ von 2005
wurde darüber hinaus für eine Übergangszeit bauaufsichtlich eingeführt.
Die jetzt fertig gestellte erste Generation der Eurocodes besteht aus 58 Normen, mit
insgesamt über 5.200 Seiten, hinzu kommen die nationalen Ergänzungsnormen. Al-
lein die Zahl der Seiten ist geeignet, den Anwender abzuschrecken. Daher erschei-
nen Hinweise, Anwendungsbeispiele und Interpretationshilfen sinnvoll, die dazu
beitragen, einen Überblick zu gewinnen und sich im umfangreichen Normenwerk
zurechtzufinden.
Kommentar zum Handbuch Eurocode 7 – Geotechnische Bemessungen: Allgemeine Regeln. 1. Auflage
Herausgegeben von Bernd Schuppener.
© 2012 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
VI Vorwort
Es fragt sich, wie es zu einer solchen Papierflut überhaupt kommen konnte. Dafür
gibt es drei wesentliche Gründe:
(cid:16) Es war unvermeidlich, dass die Eurocodes eine Art „Stoffsammlung“ der Nor-
men und Erfahrungen aus den 27 Ländern der Europäischen Union und den drei
EFTA-Staaten wurden, denn jedes Land hielt seine Traditionen für unverzichtbar.
(cid:16) Bearbeiter und Einsprecher der Eurocodes waren vielfach bemüht, über den an-
erkannten Stand hinaus den neuesten Stand der Technik einzubringen.
(cid:16) Es waren keine strengen Regelungen vorgegeben, was in einem Eurocode stehen
soll und was nicht.
Infolgedessen enthält der Eurocode 7-1 neben klaren normativen Forderungen auch
sehr viele Erläuterungen, die eigentlich in Kommentare oder Lehrbücher gehören.
Dies wird als Schwäche von allen Beteiligten anerkannt.
In Zukunft sollte es Ziel sein, dem Anwender eine stark gestraffte Norm und einen
umfassenden verständlichen Kommentar zur Verfügung zu stellen. Daher hat sich
auch die Deutsche Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) der Initiative PraxisRe-
gelnBau angeschlossen, die im Einvernehmen mit dem Normenausschuss Bauwesen
(NABau), beginnend auf nationaler Ebene, die Eurocodes straffen will.
November 2011 Bernd Schuppener
Normen, Richtlinien und Empfehlungen
DIN 1054:1976-10: Baugrund – Zulässige Belastungen des Baugrunds;
DIN 1054:2005-01: Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau;
DIN 1054:2010-12: Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1:2009-9,
Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik –
Teil 1: Allgemeine Regeln;
DIN 1055-2:2010-09: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 2: Bodenkenngrößen;
DIN EN 1537:2001-01: Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten
(Spezialtiefbau) – Verpressanker;
DIN EN 1990:2010-12: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung; Deutsche
Fassung EN 1990:2002 + A1:2005 + A1:2005/AC:2010;
DIN EN 1990/NA:2010-12: Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter –
Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung;
DIN EN 1992-1-1:2001-01 – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahl-
beton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und
Regeln für den Hochbau, Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004 + AC:2010;
DIN EN 1993-1-1:2010-12: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten –
Teil 1: Allgemeine Regeln;
DIN EN 1993-5:2010-12: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von
Stahlbauten – Teil 5: Pfähle und Spundwände;
DIN EN 1998-5:2010-12: Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben,
Teil 5: Gründungen, Stützbauwerke und geotechnische Aspekte;
DIN EN 1998-5/NA:2009-9 (Entwurf): Nationaler Anhang – National festgelegte
Parameter – Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben – Teil 5:
Gründungen, Stützbauwerke und geotechnische Aspekte;
DIN 4017:2006-3: Baugrund – Berechnung des Grundbruchwiderstands von
Flachgründungen;
DIN 4020:2010-12: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke;
DIN 4024-1:1988-04: Maschinenfundamente; Elastische Stützkonstruktionen für
Maschinen mit rotierenden Massen;
DIN 4084:2009-1: Baugrund – Geländebruchberechnungen;
DIN 4084:1981-7: Baugrund – Gelände- und Böschungsbruchberechnung;
Kommentar zum Handbuch Eurocode 7 – Geotechnische Bemessungen: Allgemeine Regeln. 1. Auflage
Herausgegeben von Bernd Schuppener.
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VIII Normen, Richtlinien und Empfehlungen
DIN 4085-100:1996-4: Baugrund – Berechnung des Erddrucks, Teil 100:
Berechnung nach dem Konzept mit Teilsicherheitsbeiwerten;
DIN 4085:2007-10: Baugrund – Berechnung des Erddrucks;
DIN 4124:2002-10: Baugruben und Gräben – Böschungen, Arbeitsraumbreiten,
Verbau;
DIN 4125:1990-11: Verpressanker – Kurzzeitanker und Daueranker, Bemessung,
Ausführung und Prüfung;
DIN EN 12715:2000-10: Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten
(Spezialtiefbau) – Injektionen
DIN 19702:2010-6: Massivbauwerke im Wasserbau;
DIN 21521 – Teil 2:1993-02: Gebirgsanker für den Bergbau und den Tunnelbau
Allgemeine Anforderungen für Gebirgsanker aus Stahl Prüfungen, Prüfverfahren;
EBGEOEmpfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen, herausgegeben von
der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT), Verlag Ernst & Sohn,
Berlin 2010;
EABEmpfehlungen des Arbeitskreises „Baugruben“, herausgegeben von der
Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT), 4. Auflage, 2006;
EA-Pfähle (2007): Empfehlungen des Arbeitskreises „Pfähle“, herausgegeben von
der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT), Verlag Ernst & Sohn,
Berlin 2007;
EAU 2004 Empfehlungen des Arbeitsausschusses „Ufereinfassungen, Häfen und
Wasserstraßen“, herausgegeben von der Hafenbautechnischen Gesellschaft e. V.
(HTG) und der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT), 10. Auflage,
Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2005;
Handbuch Eurocode 7 – Geotechnische Bemessung, Band 2: Erkundung und
Untersuchung. Herausgeber: Deutsches Institut für Normung (DIN), Beuth Verlag,
Berlin 2011;
MAG Merkblatt für die Anwendung von geotextilen Filtern an Wasserstraßen.
Herausgegeben von der Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe 1993;
MAK Merkblatt für die Anwendung von Kornfiltern. Herausgegeben von der
Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe 1989;
MSD Merkblatt: Standsicherheit von Dämmen an Bundeswasserstraßen.
Herausgegeben von der Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe 2011.
Die Autoren in alphabetischer Reihenfolge:
BORin Eva Dornecker, Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe,
[email protected]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Kempfert, Hamburg, [email protected]
Dr.-Ing. Franz-Reinhard Ruppert, Braunschweig, [email protected]
LBDir a.D. Dr.-Ing. Bernd Schuppener, Eggenstein-Leopoldshafen,
[email protected]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Norbert Vogt, Zentrum Geotechnik, TU München,
[email protected]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Anton Weißenbach, Norderstedt, [email protected]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Karl Josef Witt, Bauhaus-Universität Weimar,
[email protected]
Prof. Dr.-Ing. Peter-Andreas v. Wolffersdorff,
Baugrund Dresden Ingenieurgesellschaft mbH, [email protected]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martin Ziegler, RWTH Aachen, Geotechnik im Bauwesen,
[email protected]
Kommentar zum Handbuch Eurocode 7 – Geotechnische Bemessungen: Allgemeine Regeln. 1. Auflage
Herausgegeben von Bernd Schuppener.
© 2012 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
Inhalt
Vorwort.................................................................................................................. V
Normen, Richtlinien und Empfehlungen.............................................................. VII
Die Autoren in alphabetischer Reihenfolge........................................................ IX
Teil A
Einführung
A 1 Die Entwicklung der Eurocodes und des EC 7-1..................................... 3
1.1 Die Eurocodes........................................................................................... 3
1.2 Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik.... 6
1.3 Die Einführung der Eurocodes in Deutschland......................................... 6
1.4 Pflege und Weiterentwicklung der Eurocodes.......................................... 8
Literatur................................................................................................................. 10
A 2 Die Entwicklung von DIN 1054................................................................ 11
2.1 Globalsicherheitskonzept nach DIN 1054:1976...................................... 11
2.2 Die Entwicklung von DIN 1054:1990 (Blaudruck)................................. 13
2.3 Die Entwicklung von DIN V 1054-100:1996.......................................... 17
2.4 Die Entwicklung von DIN 1054:2005..................................................... 22
2.5 Die Entwicklung von DIN 1054:2010..................................................... 25
Literatur................................................................................................................. 26
A 3 Weitere europäische geotechnische Normen......................................... 27
3.1 Einleitung.................................................................................................. 27
3.2 Normen zur Erkundung und Untersuchung des Baugrunds...................... 27
3.2.1 Allgemeines............................................................................... 27
3.2.2 Benennung und Klassifizierung von Boden und Fels............... 28
3.2.3 Normen für Bohrungen, Probenentnahmen und
Grundwassermessungen............................................................ 28
3.2.4 Normen für Feldversuche.......................................................... 30
3.2.5 Normen für Versuche zur Prüfung von geotechnischen
Bauwerken und Bauwerksteilen................................................ 30
3.2.6 Normen für bodenmechanische Laborversuche........................ 31
3.3 Normen für die Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau................... 32
Literatur................................................................................................................. 33
Teil B
Kommentare zu den Abschnitten des Handbuchs EC 7-1
B 1 Allgemeines.............................................................................................. 37
1.5 Begriffe ................................................................................................... 37
Kommentar zum Handbuch Eurocode 7 – Geotechnische Bemessungen: Allgemeine Regeln. 1. Auflage
Herausgegeben von Bernd Schuppener.
© 2012 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
XII Inhalt
1.5.1 Einheitliche Begriffe in allen Eurocodes.................................. 37
A 1.5.3 Weitere Begriffe........................................................................ 37
1.6 Symbole ................................................................................................... 37
A 1.7 Ergänzende Symbole................................................................. 37
B 2 Grundlagen der geotechnischen Bemessung......................................... 39
2.1 Anforderungen an Entwurf, Berechnung und Bemessung....................... 39
A 2.1.1 Vorgaben zu Bemessungssituationen und Grenzzuständen...... 39
A 2.1.2 Geotechnische Kategorien........................................................ 39
2.2 Bemessungssituationen............................................................................. 41
2.3 Dauerhaftigkeit.......................................................................................... 42
2.4 Geotechnische Bemessung aufgrund von Berechnungen......................... 43
2.4.1 Allgemeines............................................................................... 43
2.4.2 Einwirkungen............................................................................ 45
2.4.3 Baugrundeigenschaften............................................................. 46
2.4.5 Charakteristische Werte............................................................ 46
2.4.6 Bemessungswerte...................................................................... 49
2.4.7 Grenzzustände der Tragfähigkeit.............................................. 51
2.4.8 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit................................ 65
2.4.9 Grenzwerte für Fundamentbewegungen................................... 66
2.5 Entwurf und Bemessung aufgrund von anerkannten Tabellenwerten...... 66
2.6 Probebelastungen und Modellversuche.................................................... 67
2.7 Beobachtungsmethode.............................................................................. 67
2.8 Geotechnischer Entwurfsbericht............................................................... 67
Anhang A.................................................................................................. 67
Anhang B.................................................................................................. 68
Literatur................................................................................................................. 68
B 3 Geotechnische Unterlagen...................................................................... 71
3.1 Allgemeines.............................................................................................. 71
3.2 Geotechnische Untersuchungen................................................................ 73
3.2.1 Allgemeines............................................................................... 73
3.2.2 Voruntersuchungen................................................................... 74
3.2.3 Hauptuntersuchungen................................................................ 75
3.3 Ableitung geotechnischer Kenngrößen..................................................... 77
3.3.1 Allgemeines............................................................................... 78
3.3.2 Ansprache der Boden- und Felsart............................................ 78
3.3.3 Wichte....................................................................................... 80
3.3.4 Lagerungsdichte........................................................................ 81
3.3.5 Verdichtungsgrad...................................................................... 81
3.3.6 Scherfestigkeit........................................................................... 81
3.3.7 Bodensteifigkeit........................................................................ 82
3.3.8 Güte und Eigenschaften von Gestein und Fels (Gebirge)......... 82
3.3.9 Kenngrößen für die Durchlässigkeit und Konsolidation
von Boden und Fels................................................................... 83
3.3.10 Geotechnische Kenngrößen aus Feldversuchen........................ 83
3.4 Geotechnischer Untersuchungsbericht...................................................... 87
3.4.1 Anforderungen.......................................................................... 88