Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO)
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Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO)
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Über dieses Buch
The Recommendations deal with the basics of performing verifications and the application of geotextiles for the reinforcement of various foundation systems and ground improvement measures, in road construction, for slopes and retaining structures and in landfill operation.
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Einleitung und Anwendungsgrundlagen der Empfehlungen
Anmerkung: Nachfolgende Absätze sind teilweise aus EAB (2006) bzw. EAPfähle (2007) entnommen bzw. in Anlehnung daran formuliert.
1.1 Nationale und internationale Vorschriften
In Deutschland werden Berechnung und Bemessung sowie die Festlegung des Sicherheitsniveaus von bewehrten Schüttkörpern in DIN 1054 und den mitgeltenden Normen geregelt. Die vorliegenden Empfehlungen beruhen auf der Fassung von DIN 1054:2005-01 „Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau“ mit den Nachweisen nach dem Teilsicherheitskonzept. Zusätzlich liegt die Europäische Bemessungsnorm DIN EN 1997-1 (EC 7-1) „Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik“ vor, die ebenfalls bewehrte Konstruktionen behandelt. Zur formalen und bauaufsichtlichen Anwendung dieser beiden Normen gibt Kapitel 1.2 Auskunft.
Für die einzelnen Bewehrungssysteme existiert folgende Herstellungsnorm:
– DIN EN 14475: „Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) – Bewehrte Schüttkörper“.
Für die Qualitätssicherung existieren folgende Normen und Regelwerke:
– DIN EN 13251: „Geotextilien und geotextilverwandte Produkte – Geforderte Eigenschaften für die Anwendung in Erd und Grundbau sowie in Stützbauwerken“,
– DIN EN 13249: „Geotextilien und geotextilverwandte Produkte – Geforderte Eigenschaften für die Anwendung beim Bau von Straßen und sonstigen Verkehrsflächen“,
– Merkblatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaus, M-Geok E 05, FGSV 535, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen,
– Technische Lieferbedingungen für Geokunststoffe im Erdbau des Straßenbaus, TL Geok E-StB 05, FGSV 549, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen,
– Leitfaden für die Bestimmung der Langzeit-Festigkeit von Geokunststoffen zur Bodenbewehrung, Englische Fassung ISO/TR 20432.
Soweit in diesen Empfehlungen nichts anderes angegeben wird, sind die einschlägigen technischen Regelwerke (z. B. Normen, Richtlinien, Merkblätter und Empfehlungen) in ihrer jeweils letzten gültigen Fassung zu berücksichtigen. Sie werden in den entsprechenden Kapiteln genannt.
Eine Zusammenstellung findet sich in: http://www.gb.bv.tum.de/fachsektion/index.htm.
Normenbezüge erfolgen im Weiteren ohne Angabe des Ausgabedatums. Wird unmittelbar auf einen bestimmten Absatz Bezug genommen, wird die zugehörige Ausgabe angegeben.
Weiterführende Literaturangaben sind jeweils den entsprechenden Kapiteln zugeordnet.
1.2 Nachweisformen und Grenzzustände nach dem Teilsicherheitskonzept
1.2.1 Neue Normengeneration und Übergangsregelungen
Laut Beschluss der Europäischen Kommission ist vorgesehen, die maßgeblichen nationalen Bemessungs- und Ausführungsnormen im Bauwesen durch Europäische Normen zu ersetzen. Dazu liegen zwischenzeitlich zahlreiche Europäische Bemessungs- und Ausführungsnormen für den Spezialtiefbau vor.
Die für die Herstellung von bewehrten Schüttkörpern maßgebliche Europäische Ausführungsnorm ist in Kapitel 1.1 aufgeführt.
Die Berechnung und Bemessung von bewehrten Schüttkörpern wird für Europa in EN 1997-1: „Entwurf, Bemessung und Berechnung in der Geotechnik“ (Eurocode EC 7-1) behandelt. Die deutsche Fassung ist als DIN EN 1997-1:2005-10 veröffentlicht, womit eine Frist begann, innerhalb der aufgrund europäischer Vereinbarungen ein Nationaler Anhang zum Eurocode EC 7-1 zu erstellen ist. Der Nationale Anhang (NA DIN EN 1997-1) wird nationale Festlegungen zu den im Eurocode EC 7-1 dafür vorgesehenen Abschnitten enthalten. Gleichzeitig begann eine Frist, bis zu deren Ablauf der Eurocode EC 7-1 in Verbindung mit dem Nationalen Anhang bauaufsichtlich eingeführt werden soll und alle widersprechenden nationalen Regelungen außer Kraft gesetzt werden sollen. Eine bis 2010 zu erarbeitende Ergänzungsnorm DIN 1054:neu darf dann nur noch widerspruchsfreie Ergänzungen zum Eurocode EC 7-1 in Verbindung mit dem Nationalen Anhang enthalten. Der Nationale Anhang und die Ergänzungsnorm DIN 1054:neu wurden inzwischen im NA 005-05-01-01 erarbeitet und sollen 2010 als Gelbdruck erscheinen. Um die drei parallel geltenden Normen handhabbar zu machen, werden sie in einem Normenhandbuch zu DIN EN 1997-1:2005 und DIN 1054:2009 „Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik“ gemeinsam veröffentlicht. Dabei sind die Regelungen des Nationalen Anhangs und der Ergänzungsnorm bei besonderer Kennzeichnung in den Text des EC 7-1 eingefügt.
Als Übergangslösung bis zur Einführung der Eurocodes dient eine nationale Normengeneration nach dem Teilsicherheitskonzept für alle Gebiete des konstruktiven Ingenieurbaus.
Für mit Geokunststoffen bewehrte Konstruktionen sind insbesondere folgende Regelwerke maßgebend:
– DIN 1055: „Einwirkungen auf Tragwerke“, in Verbindung mit DIN Fachbericht 101,
– DIN 1054:2005-01: „Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau“.
1.2.2 Beanspruchungen und Widerstände
Grundlage für Standsicherheitsberechnungen sind die charakteristischen Werte für Einwirkungen und Widerstände. Der charakteristische Wert, gekennzeichnet durch den Index „k“, ist ein Wert, von dem angenommen wird, dass er mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit im Bezugszeitraum, unter Berücksichtigung der Nutzungsdauer des Bauwerkes oder der entsprechenden Bemessungssituation, nicht über- oder unterschritten wird. In der Regel werden charakteristische Werte aufgrund von Versuchen, Messungen, Rechnungen und/oder Erfahrungen festgelegt.
Die charakteristischen Werte der Beanspruchungen werden mit Teilsicherheitsbeiwerten multipliziert, die charakteristischen Werte der Widerstände durch Teilsicherheitsbeiwerte dividiert. Die so erhaltenen Größen werden als Bemessungswerte der Beanspruchungen bzw. der Widerstände bezeichnet und durch den Index „d“ gekennzeichnet. Beim Nachweis der Standsicherheit werden unterschiedliche Grenzzustände unterschieden.
1.2.3 Grenzzustände
Im Sinne des Teilsicherheitskonzeptes werden folgende Grenzzustände unterschieden:
– Der Grenzzustand der Tragfähigkeit ist ein Zustand des Tragwerkes, dessen Überschreitung unmittelbar zu einem rechnerischen Einsturz oder einer anderen Form des Versagens führt. Er wird in DIN 1054 als Grenzzustand GZ 1 bezeichnet. Dabei werden beim Grenzzustand GZ 1 drei Fälle unterschieden.
– Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist ein Zustand des Tragwerkes, bei dessen Überschreitung die für die Nutzung festgelegten Bedingungen nicht mehr erfüllt sind. Er wird in DIN 1054 als Grenzzustand GZ 2 bezeichnet.
Der Grenzzustand GZ 1A beschreibt den Verlust der Lagesicherheit. Dazu gehören:
– der Nachweis der Sicherheit gegen Kippen,
– der Nachweis der Sicherheit gegen Aufschwimmen oder Abheben,
– der Nachweis der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch.
Beim Grenzzustand GZ 1A gibt es nur günstige und ungünstige Einwirkungen, aber keine Widerstände.
Maßgebend ist die Grenzzustandsbedingung
Gl. (1.1)
d. h., die destabilisierenden Einwirkungen Fk, multipliziert mit dem Teilsicherheitsbeiwert γdst > 1,0, dürfen höchstens so groß werden wie die stabilisierende Einwirkung Gk, multipliziert mit dem Teilsicherheitsbeiwert γstb < 1,0.
Der Grenzzustand GZ 1B beschreibt das Versagen von Bauwerken und Bauteilen bzw. das Versagen des Baugrundes. Dazu gehören:
– der Nachweis der Tragfähigkeit von Bauwerken und von Bauteilen, die durch den Baugrund belastet bzw. durch den Baugrund gestützt werden,
– der Nachweis, dass die Tragfähigkeit des Baugrundes, z. B. in Form von Erdwiderstand oder Grundbruchwiderstand, nicht überschritten wird.
Dabei wird der Nachweis, dass die Tragfähigkeit des Baugrundes nicht überschritten wird, genauso geführt wie bei jedem anderen Baumaterial. Maßgebend ist immer die Grenzzustandsbedingung:
Gl. (1.2)
Gl. (1.3)
d. h., die charakteristische Einwirkung bzw. Beanspruchung Ek, multipliziert mit dem Teilsicherheitsbeiwert γF, darf höchstens so groß werden wie der charakteristische Widerstand Rk, dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert γR. Kennzeichnend für den Grenzzustand GZ 1B ist, dass die Beanspruchungen und Widerstände zunächst mit charakteristischen Größen ermittelt werden. Die Teilsicherheitsbeiwerte kommen erst bei Anwendung der Grenzzustandsgleichung ins Spiel.
Der Grenzzustand GZ 1C ist eine Besonderheit des Erd- und Grundbaus. Er beschreibt den Verlust der Gesamtstandsicherheit. Dazu gehören:
– der Nachweis der Standsicherheit gegen Böschungsbruch,
– der Nachweis der Sicherheit gegen Geländebruch.
Maßgebend ist die Grenzzustandsbedingung
Gl. (1.4)
...
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Chapter 1: Einleitung und Anwendungsgrundlagen der Empfehlungen
