2014 Beton Kalender
Unterirdisches Bauen Grundbau Eurocode 7
Herausgegeben von
Prof. Dipl.-Ing. DDr. Dr.-lng. e.h. Konrad Bergmeister
Wien
Dr.-lng. Frank Fingerloos
Berlin
Prof. Dr.-lng. Dr. h. c. mult. Johann-Dietrich Wörner
Darmstadt
103. Jahrgang
1
Inhaltsübersicht VII
Inhaltsübersicht
1 Inhaltsverzeichnis .......................... . ................. . .......... . . IX
Anschriften ............ . .... . .. . ........ . .. ... . .. . . .. ... . .. .. ........... XXII
Beiträge früherer Jahrgänge ... . ..... . .. . ... .. ... .. .. .. .. „ • . • • . • • • • • • . • xxv
1 Ingenieurleistungen als Erfolgsfaktor bei Großprojekten des Tunnelbaus ..... 1 Georg M. Vavrovsky
II Empfehlungen zur Ennittlung der Nutzungsdauer, der Einwirkungen und zur Bemessung von Tunnelbauten . . . ... . . .. . .. .. . . . .. ... .. ............ . 9 Konrad Bergmeister, Erich Saurer, Thomas Marcher, Sebastian Höser
ill Geologisch-geotechnischer Planungsproi.ess von Tunnelbauten mit Schwerpunkt tiefliegender Tunnel. ................ . ........ . . .. . . .. ..... .. . 37 Ulrich Burger, Ansgar Kirsch, Thomas Marcher, Chris Reinhold
IV Auswahl der Tunnelvortriebsmethode - Dynamisches Entscheidungsmodell . .. 63 Matthias Flora, Peter Teuscher
V Der zyklische Vortrieb von der Planung bis zur Ausführung -ein zusammenfassender Überblick ...... . ... „ .. . . .... . ... . .... . ... „ . . „ .. 87 Robert Galler
VI Tunnelbau im Schildvortrieb -Verfahrenstechniken und Planungsgrundlagen .. . . .. . . . . . .. .. . . ... . .. .. . .. 121 Markus Thewes
Vß Numerische Simulation im Tunnelbau . ... „ ... „ .... . .. „ ....... . „ . ... ... 171 Günther Meschke
VIII Fertigteile im Tunnelbau ........ . ..... .. .. .. .. . .. . .. .. . .. . .. .. ... . ... .. . . . 233 Oliver Fischer, Tobias Nevrly, Gereon Behnen
Beton-Kalender 2014: Unterirdisches Bauen, Grundbau, Eurocode 7. Herausgegeben von Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos und Johann-Dietrich Wörner © 2014 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published 2014 by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
VIII Inhaltsübersicht
IX Spritzbeton im Tunnelbau .. . „ . .... .... „ .. . „ .•. „ .. .. „ .. „ ... „ „ •. .. . 303 Wolfgang Kusterle, Johannes Jäger, Max John, Christian Neumann, Rudolf Röck
X Spezielle Anforderungen an Beton im Tunnelbau .................... . .. .. . 391 Rolf Breitenbücher
XI Tunnelausbruch - wertvoller mineralischer Rohstoff . ........... .. .. .... ... 423 Robert Galler, Klaus Voit
XII Nachhaltigkeit im Tunnelbau .. . ............ . ..... .. ..... . ................ 469 Stephan Engelhardt, Manfred Keuser, Jürgen Schwarz
XIII Kooperative Zusammenarbeit im Tunnelbau ....................... ... . ... 503 Walter Purrer
XIV Abdichtungen bei unterirdischen Bauwerken .... .. . ....... .. ... ....... . . .. 523 Alfred Haack, Dominik Kessler
XV Schall- und Erschütterungsschutz beim Schienenverkehr .... .. .... ...... .. 585 Friedrich Krüger
Stichwortverzeichnis . . .. ... .. .............. .. .. . .. . ..... ........ . ..... .. .. 677
2 Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
Anschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XII
XVI Beton ......... . ............. ... ..... .... .... .. .. ...... .... .. . .. ...... .. .. . . 1 Harald S. Müller, Udo Wiens
XVII Gründungen im Hoch- und Ingenieurbau ..... . ...... . . . . ..... . . ... . ... . .. 165 Rolf Katzenbach, Steffen Leppla
XVID Baugruben ............ . ... ........ ........ .... . . ... ... ... ... . ........ .. .. 243 Achim Hettler, Theodoros Triantafyllidis
XIX Nonnen und Regelwerke .. . .. .... . . .... ........ . . ......... . ...... ... ..... 391 Frank Fingerloos
Stichwortverzeichnis .. . . „ . .. ... „ .... .. . „ .... „ „ .. .. „ „ „ ..... . . „ ... 561
Inhaltsverzeichnis IX
Inhaltsverzeichnis
1 1 Ingenieurleistungen als Enolgsfaktor bei Großprojekten des Tunnelbaus ..... 1
Georg M. Vavrovsky
1
2
3
4
s
Einleitung ......... . . ... ... ....... 3 7
Der Weg zum Projekterfolg .. . ..... . . 3 8
Partnerschaft und Kooperation . ...... 4 9
Zum Beitrag der Ingenieure . ........ 5 10
Die Projektleiter ................... 5
Die Spezialisten der Bauwirtschaft .... 6
Das Team des Cost-Engineerings ..... 6
Voraussetzungen für eine kosten- und termingerechte Projektabwicklung .... 7
Schlussbemerkung .... ........ ..... 8
6 Die Fachexperten . ... ... . .......... 5 11 Literatur .... .. .... . ........ . ..... 8
ß Empfehlungen zur Ennittlung der Nutzun~auer, der Einwirkungen
1
2
2.1
2.2
2.3
2.4
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5 3.5.1
und zur Bemessung von Tunnelbauten . . . .. .... .. .... .. .......... .. ....... . . 9 Konrad Bergmeister, Erich Saurer, Thomas Marcher, Sebastian Höser
Einleitung und Übersicht. . . . . . . . . . . 11
Empfehlungen zur Festlegung der Nulzunglidauer und der Teilsicherheitsbeiwerte . ...... .. .... 11 Nutzungsdauer und Lebenszyklus des Systems . . .. . ..... .. . .. ..... . 11 Teilsicherheitsbeiwerte des Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Teilsicherheitsbeiwerte der Einwirkungen ................... 15 Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Ermittlung von Einwirkungen aus dem Gebirge . ....... . .. ... ....... 15 Randbedingungen der Modellierung .................... 15 Empfohlene Stoffgesetze für das Gebirge ... .... . . ... . ........... 16 Empfohlene Stoffgesetze für Stützmittel ...................... 17 Berücksichtigung des Primär-spannungszustandes, der Vor-entspannung und von Verbesserungs-maßnahmen im Gebirge . . . . . . . . . . . 17 Ermittlung der Gebirgslast . . . . . . . . . 18 Allgemeines ...... . . . ............ 18
3.5.2
3.5.3
3.5.4
3.5.5
4 4.1 4.2 4.3 4.4
4.5 4.6 4.7
Ermittlung der Gebirgslast bei spannungsdominiertem Gebirgs-verhalten bei konventionellem Vortrieb ........................ 18 Ermittlung der Gebirgslast bei trennflächendominiertem Gebirgs-verhalten bei konventionellem Vortrieb .... .... ... ... .......... 20 Ermittlung der Gebirgslast bei spannungsdominiertem Gebirge beim Vortrieb mittels geschlossener TBM mit Tübbingausbau . . ... .. ... 20 Ermittlung der Gebirgslast bei trennflächendominiertem Gebirgs-verhalten bei kontinuierlichem Vortrieb . . ..... . .. .. .... . . ..... . 21
Ermittlung des Ausbauwiderstandes . . 21 Berechnungsmodelle ... . . . ........ 21 Modellierung der Ausbaumittel .... . 21 Stabwerksmodelle . . .. . .. .. . ...... 21 Stoffgesetze zur Modellierung des Bauwerks ..... . .. .. ............. 22 Modellierung der Bettung . ......... 22 Radiale Bettung .... . .... ... . .... . 22 Federkonstanten Auflagerbereich/ Sohle ... .. ... . ......... . .. ..... 22
Beton-Kalender 2014: Unterirdisches Bauen, Grundbau, Eurocode 7. Herausgegeben von Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos und Johann-Dietrich Wörner ~ 2014 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published 2014 by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
X Inhaltsverzeichnis
5 Hilfsmittel zur Analyse des 6.1.9 Bemessungskonzept für die Ausbauwiderstandes .. .. . .. . .. .. .. 22 Außenschale bei trennflächen-
5.1 Kennlinienverfahren .. .......... . . 22 dominiertem Gebirgsverhalten . . .. . . 26 5.2 Grundbruch ..... ...... . ......... 24 6. l.10 Bemessungskonzept für die
6 Bemessung von Tunnelschalen ...... 24 Außenschale bei spannungs-dominiertem Gebirgsverhalten .. . ... 27
6.1 Bemessungskonzept für die 6.2 Bemessungskonzept für die Außenschale aus Spritzbeton . ... ... 24 Tübbingschale .. ... . ........ . . ... 27
6.1.1 Einleitung ... ...... . .. . .... .... . 24 6.3 Bemessungskonzept für die 6.1.2 Berechnungsquerschnitte .... . .. ... 24 Ortbetoninnenschale ... .... . ...... 28 6.1.3 Materialkennwerte für Spritzbeton .. . 25 6.3.l Einwirkungen .. . ..... ... .. . .. . . . 28 6.1.4 Materialkennwerte für 6.3.2 Nachweisverfahren ........ ... . . .. 29
Bewehrungsstahl ..... ... ... ...... 25 6.3.3 Bauliche Durchbildung . ... . .... .. . 30 6.1.5 Materialkennwerte weiterer
Stützmittel .. .. ....... ... ....... . 25 7 Inspektion und Überwachung ....... 30 6.1.6 Teilsicherheitsbeiwerte für
Einwirkungen ... ... .... ... .... . . 25 8 Optimierung des Lebenszyklus und 6.1.7 Teilsicherheitsbeiwerte Zusanunenfassung . ........ ... .... 31
Widerstände. „ .. ..... „ „ . . .. . . . 25 9 Literatur ...... .. .. .. .. . ......... 35 6.1.8 Berechnungsverfahren .. . ..... . . .. 26
III Geologisch-geotechnischer Planungspro~ von Tunnelbauten mit Schwerpunkt tiefliegender Tunnel. .... .. .... ... ... . . .. . .. . ........ . ........ 37 Ulrich Burger, Ansgar Kirsch, Thomas Marcher, Chris Reinhold
1 Einleitung und Übersicht. . . .. . . . . .. 39 5.5 Geomechanische Beurteilung mittels Ausschluss- und
2 Projektphasen der Tunnelplanung Entscheidungskriterien ...... . . .. .. 4 7 und deren spezifische Ziele .... .. . .. 39 5.5.1 Geomechanische Ausschluss-
3 Bestehende Regelwerke zur kriterien ..... ... ... .. .. .. . .... .. 47
5.5.2 Geomechanische Entscheidungs-geomechanischen Planung ......... . 40 kriterien . .... ... .. . . . ..... . .. . .. 49
3.1 Uberblick bestehender Richtlinien und Ableitung grundlegender 6 Geotecbn~e Modellbildung und Arbeitsschritte im geologisch- Parameterwahl . ...... ... . . . ..... . 49 geotechnischen Arbeitsprozess . .. ... 40 6.1 Grundsätzliches zum geologisch-
3.2 Besonderheiten und Unterschiede geotechnischen Planungsprozess .... 49 bestehender Regelwerke .. .. ....... 42 6.2 Berechnungsverfahren für
4 Die Trassenwahl als ein Meilenstein tiefliegende Tunnelbauwerke und
im geologi.dt-geotechnischen erforderliche geotechnische Parameter . . . ..... .. . . .. . . .. . ... . 49 Planungsprozess . .. ........ .... ... 42 6.2.1 Analytische Berechnungsverfahren .. 51
5 Geologisch-geotechnische Planung 6.2.2 Numerische Berechnungsverfahren .. 52 als Grundlage für die Wahl der 6.2.3 Zusätzliche, vom Berechnungs-Vortriebsmethode . .. . ..... .. ...... 43 verfahren unabhängige,
5.1 Prozess zur Wahl der Vortriebs- erforderliche Parameter ..... . ...... 54 methode .. .. ... .... .. ..... ... . .. 43 6.3 Ermittlung der erforderlichen
5.2 Annahmen für die Entscheidung der Gesteins- und Gebirgskennwerte .... 54 Vortriebsmethode . ... .. .. .... ... . 44 6.4 Gebirgsverhalten und Kriterien für
5.3 Geologisches Modell als Grundlage die Festlegung des Gebirgsverhaltens für die Wahl der Vortriebsmethode ... 46 bei tiefliegenden Tunnelbauwerken .. 58
5.4 Geologische Beurteilung mittels 7 Schlussfolgerungen .. . .. ..... . .... 61 Ausschluss- und Entscheidungs-kriterien . ... . ... ... . . ... .. .... . . 47 8 Literatur . ..... ... . . .. . ... . . . . . .. 61
5.4.l Geologische Ausschlusskriterien ... . 47 8.1 Regelwerke . ... . .. .... .... ... .. . 61 5.4.2 Geologisches Entscheidungs- 8.2 Monografien . .. ... ... .. ......... 62
kriterium für Störzonen ........ . ... 47
Inhaltsverzeichnis XI
IV Auswahl der Tunnelvortriebsmethode - Dynamisches Entscheidun~modell . .. 63 Matthias Flora, Peter Teuscher
1
2
3
4
4.1
4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1
4.5.2
4.5.3
Einleitung und Zielsetzung ... ...... 65
Einteilung der Tunnel-vortriebsmethoden ... .... . . ....... 65
Von einem Entscheidungsproblem über einen Entscheidun~ro:zess zu einem Entscheidungsmodell ........ 65
Das dynamische Entscheidungs-modell ..... . ...... . ............. 66 Struktur und Hauptkomponenten des Entscheidungsmodells .. ...... . 66 Abgrenzung ... .... .......... .. . . 67 Ablauf . . .. ... . ....... ... ..... .. 67 Zieldefinition .... . .. ... .. . . . ..... 69 Prüfung der Methodeneignung . .. .. . 69 Geotechnische und systemtechnische Machbarkeit. ..... 71 Umwelt und Genehmigungs-fähigkeit. .... ..... .............. 73 Umfeld und Akzeptanz .......... . . 73
4.6
4.6.1 4.6.2 4.7
4.7.1 4.7.2 4.7.3 4.7.4 4.7.5 4.8 4.9 4.10
5
6
7
Bewertung der quantitativen Methodenaspekte ......... ... . .. . 73 Bauzeit und Baukosten ..... . . . . ... 74 Risiken .. .. ... ... ........ . ... . .. 75 Bewertung der qualitativen Methodenaspekte . .. . . .. .. .... .. . 78 Beteiligte ....................... 78 Vertragsmanagement. ... . .... . .... 79 Lebenszyklusaspekte ... .. .. . ..... 80 Marktpotenzial ....... .. . ... ..... 80 Strategie/Innovationen . ........... 80 Sensitivitätsanalyse ... : .. . . ...... . 80 Konsensuale Methodenauswahl . .. . . 80 Anforderungen an die Expertengruppe ......... . .. . .. . .. 82
Mehrwerte des dynamischen Entscheidung
XII
4 4.1
4.2 4.3
5
6
6.1
Inhaltsverzeichnis
Geotechnische Vennessung . .... . .. 108 Ziele der geotechnischen Vermessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Geotechnische Messgrößen ... . .. . 109 Organisatorische Frage-stellungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Bauvertrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Organisation der Projekt-durchfühnmg . . ..... . ........ .. . 115 Auftraggeber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
VI Tunnelbau im Schildvortrieb -
6.2 6.3 6.4 6.5 6.6
6.7
7
Planungsteam ... . ..... ........ . 115 Bauaufsicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Spezialisten und Experten ... . . .. . 115 Auftragnehmer . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Streitschlichtungsausschuss -Tunnelbausachverständiger . .. .. .. 115 Organigramm für die Baustellen-organisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Weiterführende Literatur ..... . .. . 116
Verfahrenstechniken und Planungsgrundlagen ........ . . ..... .. ....... .. .. 121 Markus Thewes
1 Einleitung . ...... . .. . . ...... .. . . 123 3.1.2 Herstellung und Überwachung der Suspension . . .. .. ....... .. .. .. .. 140
2 Einteilung der Tunnel- 3.1.3 Separierung . . .... . ..... . .. . . . . . 142 vortriebsmaschinen .......... . .. . 123 3.2 Erddruckschilde (SM-V5) ..... . .. 143
2.1 Tunnelbohrmaschinen (TBM) ... . . 124 3.2.1 Betriebsmodus . . ...... .......... 143 2.l.1 Tunnelbohrmaschinen ohne Schild 3.2.2 Einsatzbereiche und Boden-
(Gripper-TBM) .. . . .. . ... .. ..... 124 konditionierung ... .. ....... . ... . 145 2.1.2 Erweiterungstunnelbohrmaschinen 3.3 Neuentwicklung der „Variable-
(ETBM) . . .. ...... ... .. . . . . .... 125 Density-Machine" - Stufenloser 2.1.3 Tunnelbohrmaschinen mit Schild Übergang zwischen Flüssigkeits-
(TBM-S) . . .. .... .. . . . ... . ... . . 125 und Erddruckstützung . . . . . . . . . . . . 148 2.2 Doppelschildmaschinen (DSM) .. .. 125 3.4 Erschwernisse beim Bodenabbau 2.3 Schildmaschinen (SM) ........... 125 und -transport ........ . ... .... . . 149 2.3.1 Schildmaschinen mit 3.4.1 Verklebungen ................... 149
Vollschnittabbau (SM-V) ....... . . 128 3.4.2 Verschleiß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 2.3.2 Schildmaschinen mit 3.4.3 Schildvortrieb im Grenzbereich:
Teilflächenabbau (SM-T) ... ... . .. 129 Gemischte Ortsbrust aus Fels und 2.4 Schildmaschinen mit kombinierter Lockergestein . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Verfahrenstechnik und 3.5 Umweltverträglichkeit und Sonderformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Deponierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
2.5 Verfahrenstechnik zum Verfüllen 3.6 Berechnung von Schildmaschinen .. 158 des Ringspalts . . .. ... . .. .. ...... 131 3.7 Inspektion und Werkzeugwechsel .. 160
2.5.1 Mörtelsysteme .. . ....... .. . . .... 131 3.7.1 Inspektion und Wartung bei 2.5.2 Verfahrenstechnik zur Verfüllung hohem Stützdruck ...... . . ...... . 160
des Ringspalts . .... ... . ..... .... 133 3.7.2 Einfluss des Durchmessers . . . . . . . . 162
3 Planungsgrundlagen für 4 Systemwahl Flüssigkeitsschild Schildvortriebe im Lockergestein . . . 134 (Hydroschild)-
3.1 Flüssigkeitsschilde (SM-V4) ... . . . 139 Erddruckschild (EPB) . .. . . .... ... 165 3.1.1 Einsatzbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5 Literatur .. . ..... . ... . . .. . . . . ... 167
VII Numerische Simulation im Tunnelbau . . . ... ...... .. . . .. . .. .. „ .. . ... . . . ... 171 Günther Meschke
1
2
Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 3
Numerische Simulationsmethoden im Tunnelbau .. . ....... ..... . . .. 174 3.1
Vom geotechnischen Modell zur Finite-Elemente-Diskretisienmg von Berechn~bschnitten ..... . . . .. 177 2-D-Modellierungskonzepte zur Berücksichtigung von 3-D-Effekten .. . ....... . ........ 177
3.1.1 Verschiebungskontrolle (Gap method) ....... . ... ........ 178
3.1.2 Kennlinienverfahren (!..-Verfahren) ... „ ... ..... .. „ . . 178
3.1.3 Steifigkeits-Reduktions-Methode (Entfestigungsmethode) . . . . . . . . . . 179
3.1.4 Methode des hypothetischen Elastizitätsmoduls ... . ........... 179
3.1.5 Volumenverlust-Methode (Volume Loss Method) ......... . . 179
3.2 3-D Finite-Elemente-Modellierung von Homogenbereichen . .. . .... . . 180
3.3 Finite-Elemente-Modellierung des Baugrunds .. ... . ....... . ...... . 181
3.3.1 Grundgleichungen zweiphasiger poröser Materialien . . . . . . . . . . . . . . 181
3.3.2 Finite-Elemente-Formulierung für Zweiphasenmodelle ............. 182
3.3.3 Elementwahl und Ansatz-funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
3.4 Berlicksichtigung oberirdischer Bebauung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
3.4.1 Finite-Elemente-Modellierung von Pfahlgründungen . . . . . . . . . . . . . . . . 186
4 Komtitutivmodelle für Böden .... .. 190 4.1 Elastisches Verhalten ............ 191 4.2 Elastoplastische Stoffgesetze . . .... 192 4.2.1 Mohr-Coulomb- und Drucker-
Prager-Modelle ................. 192 4.2.2 Elastoplastische Kappenmodelle ... 193 4.2.3 Cam-Clay Modell . .............. 195 4.2.4 Clay and Sand Modell . ....... . . .. 195 4.2.5 Erweiterungen für teilgesättigte
Böden ... . ..................... 196
5 Numerische Vortriebssimulationen im konventionellen Tunnelbau . . ... 198
5.1 Modellierung von Ausbau und Stützmaßnahmen . . . . ............ 198
5.1.1 Spritzbetonschale ............... 199 5.1.2 Modellbildung von Felsankem ... . . 201 5.2 2-D- vs. 3-D-Analysen . . ..... ... . 202 5.2.1 2-D-Analysen und Ermittlung von
Vorentspannungsfaktoren . . ....... 202
5.2.2
6
6.1
6.1.1 6.1.2
6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2
6.2.1 6.2.2
7
7.1
7.2 7.3
8
9
9.1 9.2
9.3
10
Inhaltsverzeichnis XIII
3-D-Analysen: Einfluss der Gebirgsanker ........ . .. . . ... .. . 203
Numerische Vortriebssimulationen im maschinellen Tunnelbau ........ 204 3-D-Modellierung des Vortriebsprozesses ... . ... ... . .... 206 Vortriebsmodellierung . . . .. ....... 206 Modellierung der Tunnel-vortriebsmaschine (TVM) ........ . 207 Ortsbruststützung .......... . .. .. 209 Ringspaltverpressung . .. .. . .. . ... 212 Segmentierte Tunnelschale .. .. .... 213 Simulationsgestützte Quantifizierung von Setzungs-einflüssen im maschinellen Tunnelbau . . ....... . . . ....... . . 215 Einfluss der Ortsbruststützung ..... 215 Einfluss der Ringspalt-verpressung .. . . .... .. . . .... . .. . 215
Numerische Modellierung von Bodenvereisung im Rahmen des Tunnelbaus . .... . .. . ... .. . .... . . 216 Mehrphasenmodell für Boden-vereisung ................. . . . . . 217 Finite-Elemente-Formulierung . . ... 218 Simulation einer Bodenvereisung: Einfluss der Grundwasser-strömung ............. . .. . . . .. . 219
Inverse Bestimmung von Modellparametern für numerische Analysen im Tunnelbau . .... .. . ... 220
Berücksichtigung von umcharfen Daten . „ „ „ „. „ „ „ „ „ „ „. 222 Stochastische Datenunschärfe . . . .. 222 Nicht stochastische Daten-unschärfe ... . ..... . ....... . .... 223 Verallgemeinerte Unschärfe-modelle . . .... . . . ... . . . . . . ..... 224
Literatur . ... . .. .... .. . .... . . . .. 225
Vill Fertigteile im Tunnelbau .. .. ........................... .. ............. . .. . 233
1
2 2.1 2.1.1 2.1.2
2.1.3
Oliver Fischer, Tobias Nevrly, Gereon Behnen
Einleitung .. ..... . . . . . . .... . .... 235
Tübbingfertigteile . .............. 236 Grundlagen . .. . . . .... . . . .. . .... 236 Definition . . . ... . . ... . .......... 236 Anwendungsgebiete, Vorteile und Grenzen des Stahlbetontübbing-ausbaus .. .. . .... . . . . . . . .. .. .. .. 237 Geschichtliche Entwicklung des Tübbingausbaus .. . ............. 237
2.1.4 2.1.5
2.1.6 2.1.7
2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3
Querschnittsgestaltung . ... . . .. ... 238 Einschaliger oder zweischaliger Tübbingausbau ................. 238 Tübbingsysteme - Profilformen .... 240 Tübbings im Bereich von Querschlagsöffnungen ...... . . .. . 245 Herstellung und Einbau ...... . ... 245 Herstellung im Werk ............ . 245 Qualitätssicherung . . . ....... . . . .. 246 Toleranzen . . ........ ........... 247
XIV
2.2.4 2.2.5
2.2.6
2.2.7 2.3
2.3.l 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.4 2.4.l 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5
. 2.4.6
2.5 2.5.l 2.5.2 2.5.3 2.6
2.6.l 2.6.2 2.6.2.l 2.6.2.2 2.6.3
2.6.3.l
2.6.3.2 2.6.4
2.6.4.1 2.6.4.2 2.6.4.3 2.6.5
2.7 2.8 2.8.I 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.9
Inhaltsverzeichnis
Betontechnologie . .. ............ 248 Transport und Einbau der Tübbings ............... ..... .. 249 Interaktion zwischen Tübbing-fertigteilen und Tunnelvortriebs-maschine ...................... 250 Ringspaltverpressung ........ .... 250 Funktionale Anforderungen an den Tübbingausbau ........... .. . 251 Tragfähigkeit ..... . ............. 251 Dauerhaftigkeit ... ............. . 251 Gebrauchstauglichkeit ........ ... 252 Brandschutzanforderungen ........ 252 Bauzustände .................... 252 Nachhaltigkeit .. .... ..... ....... 253 Entwurfselemente und Geometrie .. 253 Entwurfsgrundsätze ... ...... . . ... 253 Ringgeometrie .... .. . ........... 254 Ringkonizität. ........... ... „ .. 259 Längsfugenausbildung .... ... . ... 261 Ringfugenausbildung ............ 263 Schlusssteinkinematik und Pressenhub ....... . ... ... ....... 265 Einbauteile in Tübbings ... ... . ... 266 Verbindungsmittel .... . ...... ... . 266 Montagehilfen .... .. . ..... ...... 268 Dichtungssysteme ............ ... 268 Statische Berechnung einschaliger Tübbingausbauten ....... ... ..... 271 Grundlagen . .................. . 271 Einwirkungen ..... ...... ....... 272 Einwirkungen im Endzustand ...... 272 Einwirkungen aus Bauzuständen ... 272 Statische Systeme für den Gesamtring ............. ....... 274 Gekoppelte und ungekoppelte Ringsysteme ................... 274 Modellierung der Ringsysteme .. .. 274 Spezielle Fragen der Berechnung von Tübbingringen ...... · ........ 275 Bettung ...... .. ................ 275 Modellierung der Längsfugen .. ... 275 Kopplungen der Ringfugen . ...... 277 Statische Modelle für Detail-nachweise ............. .... .... 279 Stahlfaserbetontübbings ...... ... . 279 Bewehrungsausbildung . . ......... 280 Allgemeines .... ........... . .... 280 Betondeckung .... .............. 280 Flächenbewehrung ...... .. . ..... 280 Fugenbewehrung .. ..... ... ...... 280 Bewehrungsgehalt. . . ...... ...... 280 Schadensbilder an Tübbings . ...... 280
3 3.1 3.2 3.3
3.3.l 3.3.l.l 3.3.l.2
3.3.2 3.3.2.l 3.3.2.2
3.4 3.4.l 3.4.2 3.4.3 3.4.3.1 3.4.3.2
3.4.4 3.4.4.l 3.4.4.2
3.5
3.5.l 3.5.2
3.5.3 3.5.3.l
3.5.3.2
3.5.3.3
3.5.3.4 3.5.3.5 3.5.3.6 3.5.4 3.5.4.l
3.5.4.2
3.5.4.3
3.6
Stahlbetonvortriebsrohre. . . . . . . . . . 283 Einleitung . ... ............ .. . . . 283 Vorschriften und Regelwerke ..... . 283 Herstellung der Stahlbeton-vortriebsrohre ..... .. ....... .. .. 284 Herstellung der Bewehrungskörbe .. 284 Bewehrung mit Schweißmaschine .. 284 Bewehrung mit vorgefertigten Matten ..... ... ....... .. ..... .. 285 Herstellungsverfahren der Rohre . . . 285 Maschinenfertigung .. ........... 285 Nassfertigung mit Innenrüttler bzw. Schalungsrüttler ............ . .... 285 Ausbildung des Rohrstoßes ....... 286 Allgemeines . . . .. .......... ..... 286 Stahlführungsring ...... .. ...... . 286 Dichtung ................... ... 286 Primärdichtung (Außendichtung) . . . 286 Sekundärdichtung (Innendichtung) .......... : ....... 288 Druckübertragungsring (DUR) .. ... 288 Druckübertragungsringe aus Holz .. 288 Druckübertragungsringe aus anderen Werkstoffen .......... .. . 290 Statische Berechnung und Bemessung .. ....... . ... ....... . 290 Allgemeines .. ............. .. .. . 290 Mindestbewehrung und Mindestschnittgrößen ........ .... 291 Bemessung quer zur Rohrachse .... 291 Berechnung von Schnittgrößen in Querrichtung .. ................ . 291 Lastannahmen für Erdüberdeckung im Lockerboden .. ............. . 292 Lastannahmen für Überdeckung beim Vortrieb vollständig im Fels und im Übergangsbereich Lockerboden/Fels ... .. ... .. .. ... 292 Lastannahmen für Verkehrslasten . . 292 Rissbreitennachweis ............. 293 Ermüdungsnachweis ............. 294 Bemessung längs zur Rohrachse ... 295 Einflussfaktoren auf den Vortriebs-widerstand ..................... 295 Berechnung der rechnerisch zulässigen Spannungen und der daraus resultierenden Vortriebs-kräfte bei Druckübertragungsringen aus Holz oder Holzwerkstoffen ... . 295 Möglichkeiten zur Beeinflussung der rechnerisch zulässigen Vortriebskräfte .. ................ 297 Zusammenfassung .... ... . . .. .. .. 299
4 Literatur . ... . .......... ....... . 299
Inhaltsverzeichnis XV
IX Spritzbeton im Tunnelbau .......... . ........ . ...... . .. . ..... ... . . .. .. . . .. 303 Wolfgang Kusterle, Johannes Jäger, Max John, Christian Neumann, Rudolf Röck
1 Einführung und Definition . .... ... 305 4.5.2 Natürliche Gesteinskörnungen ... .. 326
2 Regelwerke und Ausbildung ..... . . 305 4.5.2.l Allgemeines .. .. .... . .. .. ... .. . . 326 4.5.2.2 Rundkorn ..... . .. ............ .. 326
2.1 Regelwerke ........ .. .......... 305 4.5.2.3 Gebrochenes Korn, Kantkorn ...... 326 2.2 Ausbildung ...... . ..... . ... ... . 309 4.5.2.4 Mischkorn .. .. . ................ 326
3 Geschichte des Spritzbetons im 4.5.3 Künstliche Gesteinskörnungen ..... 326
Tunnelbau ........ . ... . .... .. .. 309 4.5.4 Kornzusammensetzung ...... .. ... 326
3.1 Allgemeines .................... 309 4.6 Zusatzmittel . . ..... . .. .......... 327
3.2 Maschinentechnik .............. . 310 4.6.1 Allgemeines .. ........ .. . .. ..... 327
3.2.l Trockenspritzverfahren ....... . ... 31 O 4.6.2 Fließmittel, Verflüssiger .......... 327
3.2.2 Nassspritzverfahren . .. . ......... . 312 4.6.2.1 Ligninsulfonate ............. .. .. 327
3.3 Tunnelbaumethoden ........... .. 313 4.6.2.2 Naphthalinsulfonate ... ..... .. ... 327
3.4 Bindemittel und Bauchemie .... .. . 314 4.6.2.3 Melaminsulfonate . . ............. 327
3.5 Wirtschaftlichkeit, Spritzleistung, 4.6.2.4 Polycarboxylate ....... .... ...... 327
Rückprall . . .. ... ....... . ... . ... 315 4.6.3 Luftporenbildner ................ 328
3.6 Arbeitssicherheit, Qualitäts- 4.6.4 Quellmittel .... . ....... ...... ... 328
anforderung, Wirtschaftlichkeit und 4.6.5 Erstarrungsbeschleuniger .. . . ..... 329
Globalisierung . .. . ..... .. ... .... 315 4.6.5. l Allgemeines ............. .. ..... 329
3.7 Forschungstätigkeiten ............ 316 4.6.5.2 Wasserglas ................. . ... 329 4.6.5.3 Alkalihaltige Beschleuniger .. ..... 329 4 Ausgangsstoffe .... „ ............ 319 4.6.5.4 Alkalifreie Beschleuniger ........ . 329 4.1 Vorbemerkung .. „ .. „ ...... . ... 319 4.6.6 Rückprallminderer ..... . .. . .. .. . 329 4.2 Bindemittel ..... .. ........ . .... 319 4.6.6. l Allgemeines . ... . ............... 329 4.2.1 Nonnzemente . .. .. ........ ..... 319 4.6.6.2 Stärkeether . .. .. . ........ .. ..... 329 4.2.1.l Allgemeines .......... . ......... 319 4.6.6.3 Methylcellulose ...... . ..... .. ... 330 4.2.1.2 CEM-1-Zemente nach EN 197 ... .. 320 4.6.6.4 Bentonit und Tonminerale ........ 330 4.2.1.3 Zemente mit Zumahlstoffen nach 4.6.7 Stabilisatoren ................... 330
EN 197 .... ....... ............. 322 4.6.8 Verbundverbesserer nach 4.2.1.4 Spritzbindemittel nach ÖVBB-Rili EN 934-5 ..... ..... . ........ .. . 331
Spritzbeton oder DIN 1164-11 .. . .. 322 4.6.9 Verzögerer und Konsistenzregler ... 331 4.2.2 Zemente mit Europäischer 4.6.10 Polymere ...... .. ....... .... ... 331
Technischer Zulassung (ETZ) ..... 322 4.6.11 Fasern ........... .. ........ .... 331 4.2.2.l C12A1-Schnellzemente ........... 322 4.6.11.l Allgemeines ... .. .... ........... 331 4.2.2.2 Andere Schnellzemente . . .. . ..... 323 4.6. l l.2 Stahlfasern .. ...... .. .. ... . ... . . 331 4.3 Zusatzstoffe .................... 323 4.6.11.3 Glasfasern . ... . .. . ..... . .. .. .. . 332 4.3. 1 Flugaschen . .................... 323 4.6.11.4 Kunststofffasern ..... . .......... 332 4.3.2 Aufbereitete hydraulisch wirksame 4.7 Zusammenwirken der
z.;usatzstoffe (AHWZ) nach Ausgangsstoffe ...... . . ...... . .. 333 ONORM B 3309 .. .. .. .. ........ 324 4.7.l Allgemeines ......... . ... . ...... 333
4.3.3 Gemahlener Hüttensand .. . . . ..... 324 4.7.2 Fließmittel - Zement. ............ 333 4.3.4 Mikrosilika (Silikastaub) ..... . .. . 324 4.7.3 Erstarrungsbeschleuniger-Zement .. 333 4.3.5 Hydraulische Zusatzstoffe 4.7.4 Verzögerer - Fließmittel ..... ... .. 333
vulkanischer Herkunft. .... . ...... 324 4.7.5 Verzögerer - Erstarrungs-4.3.5.l Trass . .................. .. .. ... 324 beschleuniger .. .. . ..... .. .. . .... 333 4.3.5.2 Puzzolane .............. . .. ..... 324 4.7.6 LP-Mittel - Flugasche ... .. .. . .. .. 334 4.3.6 Metakaolin ... .. ................ 324 4.7.7 LP-Mittel - Wasser ......... . .. . . 334 4.3.7 Hydraulische Kalke ..... . ... ... .. 325 4.7.8 Fließmittel - LP-Mittel ........... 334 4.3.8 Nichthydraulische Zusatzstoffe 4.8 Baustellenprüfungen und
(Pigmente) ................. . ... 325 Rückstellproben ......... ........ 334 4.4 Füllstoffe .. ..... . ... . ... . . .. . .. 325 4.9 Vorschläge zur Wahl der 4.4.l Allgemeines .......... .. .. . ... . . 325 Ausgangsstoffe .. .. .. .. .... . .. .. 334 4.4.2 Karbonatische Füller. . ......... . . 325 4.4.3 Silikatische Füller . . .. ...... .. .. . 325 5 Spritzverfahren ................. 336
4.4.4 Tonmineralhaltige Füller ........ .. 325 5.1 Allgemeines . .. ........... .. .... 336
4.5 Gesteinskörnungen ..... . ..... .. . 325 5.2 Trockenspritzverfahren .. ........ . 336
4.5.l Allgemeines . . .......... . ....... 325 5.3 Nassspritzverfahren ...... . ..... .. 337 5.4 Auswahl und Systemvergleich ..... 338
XVI
5.5
5.6
6
7 7.1 7.2 7.3 7.4
7.5
8 8.1 8.2 8.3
8.4
9
9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.3 9.3.1 9.3.2 9.3.3
9.4
10 10.1 10.2 10.3 10.4
10.5 10.6
11 11.1 11.2
11.2.1
Inhaltsverzeichnis
Dosierung des Erstarrungs-beschleunigers .................. 339 Spritzanne ...... . . .. ........... 339
l'dischun~t .. ............ 340
Fertigmischungen .. . ............ 342 Allgemeines .. . ................. 342 Vorteile von Fertigmischungen .. . .. 342 Nachteile von Fertigmischungen ... 342 Lagerung und Verwendung von Fertigtrockengemischen .......... 343 Trockenmischgut für Tunnelinstandsetzung . ........... 343
Auftrag . ....... . .. . ............ 344 Allgemeines .................... 344 Düsenführung in der Fläche ....... 345 Düsenführung bei unterschiedlichen Untergrundsituationen und Bewehrung .. .. . . . ... ........... 346 Beurteilung der Düsenführung . . . .. 348
Anforderungen, Eigenschaften, Klassifizierung, Maßnahmen .. ..... 350 Allgemeines . . . ... . .. .. . .. . ..... 350 Junger Spritzbeton ............... 351 Allgemeines .. . ... . „ ........... 351 Frühfestigkeit ... . .............. 352 Festbetoneigenschaften . .......... 355 Probengewinnung . . .. .. . .. . ..... 355 Klassen .... ... .. . ..... . .. . ..... 356 Spezifische Spritzbeton-eigenschaften ................... 357 Faserspritzbeton ................ 358
Spritzbeton-Anwendungen .. . .. . .. 359 Allgemeines . ... . ... .. . . ........ 359 Ausbausysteme .. . ... .. . .. . ..... 359 Permanenter Spritzbeton .......... 360 Spritzbetonschale auf Kunststoff-dichtungsbahn .. . . ............ . . 360 Neuentwicklungen . ... .......... 361 Maschineller (kontinuierlicher) Vortrieb . . .... . . . . .. .. . ... . .. . . 363
Berechnung ..... .. . . ........... 363 Einleitung . ... . . . .............. 363 Bemessung von Spritzbeton-schichten zur Felssicherung ....... 363 Empirische Verfahren ............ 363
11.2.2
11.3 11.3. l 11.3.2 11.3.3 11.3.4
11.3.5 11.3.6 11.4
11.4. l 11.4.2
11.4.3
11.4.4
12
13 13.1 13.2 13.3
13.3.l 13.3.2 13.3.3 13.3.4
14 14.1 14.2 14.3
14.4 14.5
15
16
16.1 16.2 16.3
17
18
Statische Verfahren zur Bemessung von Spritzbetonschichten ......... 363 Spritzbetonaußenschale ... . ...... 366 Statisches Modell ... . . . ..... . ... 366 Materialverhalten von Spritzbeton .. 367 Geschlitzte Spritzbetonschale ...... 369 Bemessung - Tragsicherheits-nachweis ...................... 369 Bewehrungsgehalt. .......... . ... 370 Variable Bauteildicken ........... 370 Statische Betrachtung des Spritzbetons als Ausbau ......... . 370 Allgemeines . ........... . ....... 370 Einschaliger Spritzbeton-querschnitt . .................... 370 Verbund-Ausbau (Composite Shell) ............... 370 Zweischalige Bauweise ........... 371
Qualitätssicherung . ....... . .. . .. . 371
Priifungen und Prüfverfahren . ..... 373 Allgemeines ......... . ...... . ... 373 Frühfestigkeitsmessung ...... . ... 373 Prüfung der Festbetoneigenschaften von Spritzbeton ................. 376 Allgemeines .................... 376 Prüfung des Faserspritzbetons ..... 376 Großversuche .............. . ... 376 Versinterungspotenzial ....... . ... 376
Vertragsbestimmungen ........... 377 Baugrundrisiko ................. 377 Technische Vertragsbestimmungen . 377 Abrechnung nach theoretischen Abmessungen .................. 378 Abrechnung nach Verbrauch ...... 378 Faserspritzbeton . .. . .. . ... . .... . 379
Arbeitssicherheitsaspekte bei Spritzbetonarbeiten .............. 379
Spezielle Einsatzzwecke im Tunnelbau ............. . ...... . 379 Spritzbeton als Brandschutzschicht . 379 Spritzbeton unter Druckluft ...... . 379 Spritzbeton statt Tunnelanstrich .... 379
Ausblick ....................... 379
Literatur ... . ...... . ............ 380
X Spezielle Anforderungen an Beton im Tunnelbau ...... . ................... 391 Rolf Breitenbücher
1
2
3
Einleitung . ....... . ....... . ... . . 393
Aktuelle Regelwerke ............. 393
Grundsätzliche Anforderungen an Tunnelauskleidungen . ... . ........ 393
4 4 .1 4 .2 4 .3 4 .3.1
Bergmännische Bauweise .. . ...... 394 Bauteile ....................... 394 Sohlgewölbe und Sohlplatten ...... 395 Innenschalen ................... 396 Anforderungen ....... . ......... 396
Inhaltsverzeichnis XVII
4.3.1.l Generelle Anforderungen . . ... .... 396 6 Maschineller Schildvortrieb -4.3.1.2 Verminderung der Rissbildung ..... 396 Tübbings . .... .... . .... .... .... 411 4.3.1.3 Ausschalfestigkeit. .. .. ..... . .... 399 6.1 Anforderungen an Tübbings .. . .... 411 4.3.1.4 Frischbetontemperatur ... ..... . .. 400 6.1.1 Grundsätzliche Bauweisen ........ 411 4.3.1.5 Druckfestigkeit .......... ... .... 401 6.1.2 Grundanforderungen an Tübbings . . 412 4.3.1.6 Verarbeitbarkeit. .. . .... . ........ 401 6.2 Herstellung von Tübbings .... .. . . 412 4.3.2 Ausgangsstoffe ..... ....... ..... 402 6.3 Betontechnologie für Tübbings . . . . 413 4.3.2.1 Gesteinskörnung ...... . ..... ... . 402 6.3.1 Grundsätze für die Betonzusammen-4.3.2.2 Zement. . ....... . ......... .. ... 403 setzung und Anforderungen ..... .. 413 4.3.2.3 Betonzusatzstoffe und 6.3.2 Betonausgangsstoffe und
-zusatzmittel .... . . ... .. .... . ... 403 Betonzusammensetzung .. .. . ... . . 413 4.3.3 Betonzusammensetzung ... . ... .. . 403 6.3 .3 VVärmebehandlung ... . ..... .... . 414 4.3.4 Verarbeitung ... .. ..... ... .. ... . 405 6.3.4 Faserbeton .... . .... . ... . . ...... 415 4.3.5 Nachbehandlung ............... . 406 4.3.6 Firstspaltverpressung .. . ........ . 407 7 4.3.7 Betone für besondere 7.1
Anwendungen . . ................ 407 7.2 4.3.7.1 Betone mit wasserundurchlässigem
Gefüge . ...... .... ... . ........ . 407 7.3
4.3.7.2 Chemischer Angriff . . . . . . ... .... . 407 4.3.7.3 Frostangriff mit/ohne Taumittel - 7.4
Verwendung von Luftporenbeton . .. 408 7.5 4.3.7.4 Brandschutz .. ....... . . .. ... . .. . 409
4.3.7.5 Faserbeton . .... .... ... .. ... ... . 410
Ringspaltmörtel . .. . ..... . . ... ... 417 Aufgabe des Ringspaltmörtels ..... 417 Differenzierung von Ringspalt-mörteln . ....................... 417 Anforderungen an Ringspalt-mörtel. ...... .. .... .. .. . ...... . 418 Technologie der Einkomponenten-Ringspaltmörtel. . ......... ... ... 418 Zweikomponenten-Ringspaltmörtel und Verfüllungen ....... . . . .... . . 419
5 Offene Bauweise - 'Tunnelschalen . . . 411 8 Literatur . ... ... . . .. ... .. ....... 420
XI Tunnelausbruch - wertvoller mineralischer Rohstoff . ... . ... .. .. . . .... .... . 423 Robert Galler, Klaus Voit
2
2.1
2.2
2.3 2.4 2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
Kurzfassung . ........ .. . .. ... . .. 425 2.4.8
Einleitung . ... ..... . . . ...... .... 425
Geologisch-geotechnische Rahmenbedingungen ..... . ....... 425 Geologischer Uberblick Österreichs ...... . .... . . . . ..... . 425 Materialcharakterisierung der Gesteine . .. . .. . ....... .. ...... . 425 Ermittlung der Gesteinsparameter .. 427 Ergebnisse .. .. ............ .. . . . 427 Gesteinsbeschreibung und modaler Mineralbestand ... . . ...... . . .. .. 427 Bestimmung der Stressgrade an Quarzen zur Vorausbestimmung der AKR ... ..... . ......... . .. .. ... 427 Ergebnisse der Gefüge-bestimmungen mittels Glimmer-Gefüge-Index . .... . . ...... . ..... 428 Ergebnisse der geotechnischen Laborversuche ...... ... . ..... .. . 428 Ergebnisse der Abrasivitäts-Index-Tests . . ... . .. ... .. ...... .. ... . . 428 Ergebnisse der seismischen Untersuchungen . .. .. .. . . .. . .. . .. 429 Ergebnisse der geochemischen Analysen . . .. ....... .. . . . ... . .. 429
3
3.1
3.1.1 3.1.2
3.1 .3
3.1.4
3.2
3.3
3.4
3.4.1
3.4.1.1
Ergebnisse der Untersuchungen am Formtrenntisch .... ..... . ....... 429
Analysen zur Nutzbannachung von .Tunnelausbruchmaterial .......... 430 Verunreinigung des Ausbruch-materials auf Basis unterschied-licher Vortriebsarten . . .... . .. .. . . 430 Stoffeintrag beim NATM-Vortrieb .. 430 Stoffeintrag beim maschinellen Vortrieb .. .. . ... ....... . ...... . 430 Stoffeintrag durch Bauhilfs-maßnahmen . . . .. . . .. . ... ....... 430 Verunreinigung von Schlämmen aus der Tunnelentwässerung und Materialaufbereitung ............. 430 Erkenntnisse aus Diskenschneid-versuchen ... . ... .. . .. . .. .... .. . 430 Auswirkung der Diskenschnitte auf die Härteverteilung sowie die Rissfortpflanzung .. .. . . . . ..... . . 433 Aufbereitungstechnik für Tunnelausbruchmaterial ... . . ... .. 434 Aufbereitungstechnik für Tunnelausbruchmaterial -Grundsätze ..... ...... .. ...... . . 435 Mechanische Beanspruchung der Gesteinskörnung . . .... . .... .. ... 436
XVIII Inhaltsverzeichnis
3.4.1.2 Zerkleinerungsaggregate für 5.2.2 Verwendungsklassifizierung ....... 453 Ausbruchmaterial . . ...... .. . .. . . 436 5.2.2. l Qualitätskontrolle . .. ...... ..... . 453
3.4. l.3 Klassierung ............ .. ...... 437 5.2.2.2 Massenmanagement . .......... . . 454 3.4.1.4 Kornrundung .. ... . ... . . .. ...... 438 5.2.3 Vergabemöglichkeiten . .. . ........ 454 3.4.2 Materialaufbereitung auf der
Baustelle .. . ...... ...... ... . ... 438 6 ~mweltauswirkungen . ... .... . ... 455 3.4.3 Ausschreibung der 6.1 Okobilanz . .. . ... ... .. ... .. ... . 455
Aufbereitungsanlage ..... .. .. . .. . 438 6.1.l Methodik ... .. ............... .. 455 6.1.2 Systemgrenzen . . ... .. . . .. .. . . . . 455
4 Prinzipielle Verwendungs- 6.2 Ergebnisse ... . . .. .. . .. . .. ... . . . 456 möglichkeiten und Anforderungen 6.2.1 Primärenergieverbrauch ......... . 457 an Ausbruchrnaterial als 6.2.2 Wirkbilanz . ... . ...... . ....... . . 457 mineralischer Rohstoff . ......... . . 438
4.1 Verwendung in rohstoff- 7 Rechtliche Rahmenbedingungen . .. . 457 verarbeitenden Betrieben ..... .. .. 439 7.1 Eigentumsrechtliche
4.2 Gesteinskörnung für die Fragestellungen . . ........ . . .. .. . 458 Betonherstellung .......... .. .... 439 7.2 Abfallbegriff: Unionsrechtliche
4.2. l Normalbeton . ........... . .. .. . . 441 Vorgaben . . .. ... .. .. . . ..... . ... 458 4.2.2 Innenschalenbeton . .. . .. ... .. . ... 442 7.2.1 Abfallrahrnenrichtlinie 4.3 Nutzbarmachung des Tunnel- 2008/98/EG ............... .. .. 458
ausbruchmaterials im Anwendungs- 7.2.2 Judikatur des EuGH . ..... ... . . .. 459 bereich der Betonherstellung . .. .. . 442 7.3 Abfallbegriff: AWG 2002 ... ...... 459
4.3.1 Ergebnisse der MVA Strass Pöyry 7.3.l Objektiver Abfallbegriff/ Infra . . ........ . ... . ... .. .. . .. . 442 Entledigungspflicht . .. . ... . . . .. .. 460
4.3.1.1 Untersuchung der Ausgangs- 7.3.2 Subjektiver Abfallbegriff/ materialien . . ... . ....... . . ..... . 442 Entledigungsabsicht ... . ... . . .. .. 460
4.3.1.2 Untersuchungen am Beton . ... . ... 442 7.4 Anwendungsbereich der Abfall-4.3.2 Ergebnisse des F~rschungsinstituts rahmenrichtlinie 2008/98/ EG ..... 460
der Vereinigung Osterreichischer 7.4.l Natürlicher Zustand . . .. . . .... . ... 461 Zementindustrie (VÖZfi) ... . .. .. . 443 7.4.2 Verwendung am Ort des Aushubs . . 462
4.3.2.1 Gesteinskörnungen .. . ......... .. 443 7.4.3 Bauzwecke . . . .. . . . .. .. .. ...... . 462 4.3.2.2 Betontastversuche . ........... ... 445 7.4.4 Innerstaatliche Umsetzung der 4.3.3 Ergebnisse der Bautechnischen AbfallrahmenRL 2008/ 98/ EG -
Prüf- und Versuchsanstalt (BPV) . .. 445 AWG-Novelle 2010 .. . . . ...... .. 462 4.4 Eignung von Tunnelausbruch- 7.5 Ende der Abfalleigenschaft -
material als Ringspaltmörtel -7.6
Unionsrechtliche Vorgaben ... . . .. . 463 Ergebnisse der ARGE BAUTECH .. 445 (Wieder-)Verwendung bzw.
4.5 Eignung von Tunnelausbruch als Vorbereitung zur (Wieder-) Ziegelton . .. . .. . . . ..... .. .. .... 449 Verwendung . . ..... . ... . .. ... . .. 463
4.6 Verwendung von Tunnelausbruch 7.6.1 Recycling . .. .. ... .... .. ..... . . . 464 für ungebundene und hydraulisch 7.6.2 Sonstige Verwertung . .... . .. .. ... 464 gebundene Tragschichten . . ....... 450 7.6.3 Abgrenzung zur Beseitigung . .. ... 464
4.6. l Ungebundene Tragschichten ..... . 450 7.6.4 Innerstaatliche Rechtslage . . .. . ... 464 4.6.2 Hydraulisch gebundene 7.6.5 Anforderungen an Tunnel-
Tragschichten .. . ..... .... ...... 451 ausbruch für die Verwertung . ... . . . 465 7.7 Beseitigung von Tunnelausbruch . . . 465
5 Verwendung von Tunnelausbruch- 7.8 ALSAG (Altlastensanierungs-material - von der Planung bis zur gesetz) - Beitragspflicht . .. . . ..... 466 Ausführung ....... . .. .... . ... .. 451 7.9 Abgrenzung zum Mineralrohstoff-
5.1 Entscheidungsmatrix . . . ... ..... .. 451 gesetz .. .. ....... . .... .. .... . . . 467 5.2 Baustellenorganisation . . . . .... . .. 453 7.10 Ausblick aus rechtlicher Sicht .. ... 467 5.2.1 Planungsschritte der Material-
verwendung und Materialbewirt- 8 Literatur .. . ....... ...... ..... . . 467 schaftung . ........ .... .... . .. . . 453
Inhaltsverzeichnis XIX
XII Nachhaltigkeit im Tunnelbau .. .. .. ... .. .. . .. .... . . ... .. . . ......... .. ..... 469 Stephan Engelhardt, Manfred Keuser, Jürgen Schwarz
1 Grundlagen und Definitionen .. ... . 4 71 2.4 Soziokulturelle und funktionelle 1.1 Nachhaltigkeit . ... . ........ . .. . . 471 Aspekte . . . ... ... .. .. .. .. ... .. . 490 1.2 Nachhaltigkeitstrias . . ........ .. .. 471 2.5 Technische Aspekte ..... ... .. . ... 493 1.3 Aktuelle Entwicklungen
hinsichtlich Nachhaltigkeit bei 3 Bewertung der Nachhaltigkeit mit Ingenieurbauwerken ............ . 472 multikriteriellen Entscheidungs-
1.4 Definition der Systemgrenzen .. ... 474 strategien . ..... . . ........... . .. 494 1.5 Prozesse und Lebensphasen eines 3.1 Mehrdimensionale Entscheidungs-
Tunnelbauwerks .. ............ .. 474 problematik ..... ... ... . ... ..... 494 3.2 Methodisches Vorgehen zur
2 Bewertungskriterien nachhaltiger Bewertung der Nachhaltigkeit von Tunnelbauwerke . .. ............. 475 Tunnelbauwerken . ..... ......... 495
2.1 Ganzheitlicher Bewertungs-ansatz .... ................. . ... 475 4 Schlussfolgerungen/
2.2 Ökologische Aspekte . ..... ...... 476 Zusammenfassung . .. ..... ..... .. 498 2.3 Ökonomische Aspekte ......... . . 483 5 Literatur . . ..... . .. . .... . .. .. ... 499
XIII Kooperative Zusammenarbeit im Tunnelbau .. .... . .. ...... ............... 503 Walter Purrer
1 Einleitung .. .. . ... . .... . ... . .. . . 505 3.3 Beziehungen statt Eigenschaften 1.1 Kooperation auf technischer Ebene . 505 bestimmen die Prozesse . .. ....... 514 1.2 Kooperation auf sozialer Ebene .... 505 3.4 Laufende Anpassung des Modells 1.3 Voraussetzungen für Kooperation an die Realität .............. „ .. 514
auf den beiden Ebenen .... .. . .... 505 3.5 Weitere Unterschiede .. . ... . .. .. . 515 1.4 Steuerung von Kooperation .. . .. .. 505 1.5 Kooperationsprobleme in der 4 Steuerung der Kooperation . ....... 515
Praxis . . .... .. . .. .. ....... .. ... 506 4.1 Leitfrage für erfolgreiche Steuerung .. .. . ... , . .. .. . ..... .. 516
2 Praxisbeispiel vom Bau des Channel 4.2 Steuerungsmodelle .. .. . . . . .. .. . . 517 Tunnel ... . .................... 506 4.2.1 Spiraldarstellung der
2.1 Kooperation auf technischer Ebene aufschaukelnden Rückkopplungen . 517 beim „Unpredicted Event" . ...... . 506 4.2.2 Kybernetische Darstellung der
2.2 Kooperation auf sozialer Ebene Beziehungen zwischen den beim „Unpredicted Event" ........ 508 Prozessvariablen ......... . .... .. 518
4.2.3 Systemdarstellung nach dem 3 Charakteristische Unterschiede Viable System Model VSM .. ... .. 519
zwischen technischen und sozialen Systemen . ...... . ...... .. ..... . 509 5 Schlussfolgerung .......... . ..... 521
3.1 Kompliziertheit und Komplexität . .. 510 3.2 Stabilisierende und aufschaukelnde 6 Literatur . .. . . .. . . . . .. .. .. . ..... 521
Rückkopplungen ................ 510
XIV Abdichtungen bei unterirdischen Bauwerken . .. . .. . .. ..... .. . . ... .. . .. ... . 523
1
2 2.1
2.2 2.3
3
Alfred Haack, Dominik Kessler
Einleitung . . .. .. .. ... ........... 525
Planungsgrundlagen . . . . . .. . . .. .. 526 Einfluss von Boden, Bauwerk und Bauweise .. .. .. . . . . .... . .. .. ... 526 Einfluss des Wassers ....... .. .... 528 Einfluss der Bauwerksnutzung . .. .. 529
Begrift'e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 30
4
4.1 4.2 4.2. l 4.2.2
Auswahlkriterien und Anwendungs-grenzen der verschiedenen Abdichtungssysteme .... .. ..... . . 533 Allgemeines .. . . .. . .... . ....... . 533 Weichabdichtungen . .. . ...... .. . . 538 Allgemeines . ...... . ........ .. .. 538 Schutz gegen nichtdrückendes und von außen drückendes Wasser ... . . 538
XX
4.2.3
4.3 4.4
4 .5
4.6
5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
5.6 5.7 5.8
5.9
Inhaltsverzeichnis
Schutz gegen von innen drückendes Wasser ..... . . . ...... .. . . ...... 540 Hartabdichtungen . .. . . .. ..... . . . 540 Wasserundurchlässige, statisch tragende Konstruktionen .. . ... .... 541 Weiterentwicklung von der WUB-KO zum Frischbeton-verbundsystem ....... . . . ...... .. 541 Abdichtung mit Frischbeton-verbundbahnen . . .. . . . ... .. . . . .. 542
Abdichtung mit KunrutotThahnen . . 544 Allgemeines ............. .. ..... 544 Abdichtungsträger ... .... .. ... ... 545 Schutzschicht. . ... .. .... . .. . ... . 545 Kunststoffbahn .. . . ... .. . .. .... . 546 Fügetechnik von Kunststoffbahnen untereinander und mit zugehörigen Fugenbändern . . ... . . . . . .. . . .. .. 547 Fugenabdichtung ........ . . . . . .. . 548 Nahtprüfung . . . ... .. ... . ........ 550 Doppellagige Abdichtung aus Kunststoffbahnen . .. .. . ... . ... .. 551 Neuere Entwicklungen ... . .. . . .. . 552
5.9.l 5.9.2 5.9.3 5.9.4
6 6.1 6.2 6.2.J 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3
7
8
9 9.1 9.2 9.3
Leckortung bei Kunststoffbahnen . . 552 Haftfolienverfahren . . .. . .. .. .. . .. 554 Klettverfahren .. . .... ... .. . ..... 557 Hotmelt-Verfahren . .. . . ... ....... 558
Abdichtung mit WU-Beton ... . .... 560 Allgemeines ... . .. .. .. ... . . . . ... 560 Fugenabdichtung im Ortbetonbau .. 560 Allgemeines .... . . ... ... . ... . . .. 560 Dehn- und Bewegungsfugen . . . . .. 560 Pressfugen ....... .. .. . ... . . . ... 567 Arbeitsfugen . . . . . .. . ... . .. . . . .. 568 Fugenabdichtung im Beton-fertigteilbau ... ... ... . .. ... ... . . 572
Durchdringungen und Übergangskonslruktionen .. .. .. . .. 575
Zusanunenfassung . .. . .. .. .. . .... 580
Literatur .... . . ...... ... .. . .. . .. 580 Normen .... . . . ... . .... . . .... .. 580 Richtlinien und Merkblätter ...... . 581 Fachliteratur ... . .. . ..... . . .. . .. . 582
XV Schall- und Erschütterungsschutz beim Schienenverkehr ... . . ....... . .. . . . 585 Friedrich Krüger
1 E.inf"lihrung . .. .... ... .. . . .... . . . 587 3.4 Addition, Mittelung und 1.1 Uberblick ... .... .. . .. . . ... .. . .. 587 Subtraktion von Pegeln .... .... . . . 604 1.2 Emissionen und Immissionen . . .. .. 591 3.5 Schallfeld- und Schwingungs-1.3 Streckenführung des Fahrwegs .... 591 größen ... . ... .. ... . .. .. ...... . 607 1.3.1 Erschütterungen und 3.6 Pegelrechnungen -
Sekundärschall .... .. .. . ........ 592 praktische Anwendungen ... .. ... . 607 1.3.2 Luftschall . . . . ... ... . .. . ...... . . 592 3.6.1 Beziehung zwischen Pegeln und 1.4 Anforderungen an einen Verhältnissen . . . . ... . . . .. ... . .. . 607
emissionsarmen Oberbau ........ . 592 3.6.2 Pegel in der Schall- und
2 Grundlagen von Schwingungen und Schwingungsmesstechnik ... .. .... 608
3.6.3 Umrechnung von Pegelwerten .... . 608 Schall . .. . ... . .. ... . ..... .... . . 593
2.1 Periodische Schwingungen .. .. . . . . 593 4 Quellen .... . . .... . ..... .. . . .... 608 2.2 ~chwingungsüberlagerung ... . . . .. 594 4.1 Schwingungen, Erschütterungen . .. 609 2.2.1 Uberlagerung gleicher Frequenzen . 594 4.2 Luftschall. ... . ... . . . .. .. . .. . . .. 613 2.2.2 Überlagerung ungleicher 4.2.l Rad-/ Schiene-Bereich . ... . .. .. . . . 613
Frequenzen .. . .. . .... . .... . .... 595 4.2.2 Rollgeräusche . . . . .. ... . . .. . . . .. 613 2.3 Darstellung von Schwingungen ... . 596 4.2.3 Stoßgeräusche . . .... .... ... ..... 615 2.4 Elemente eines Schwingungs- 4.2.4 Kurvengeräusche .. . . . ... . . . . .. .. 615
systems . .... . . .. . ... . . .. ... ... . 596 4.2.5 Sonstige Geräusche . . ... .. .. . ... . 618 2.5 Freie gedämpfte Schwingungen . ... 598 2.6 Nichtperiodische und stochastische 5 Prognose ... .. .. .. . ... .. ... . . ... 618
~chwingungen .... .... .. . . .... . . 600 5.1 Vorbemerkungen . .. . . .. . . .. . .. .. 618 2.7 Ubertragungsfunktion und 5.2 Schwingungen/Erschütterungen/
Modalanalyse ... .... . .. . . .. ... . 601 Sekundärschall . .. . . .. . .. .. . . . .. 618 5.2.1 Allgemeines ... . . . . . .. . . ... .. . .. 618
3 Umgang mit Pegelwerten ... . ..... . 602 5.2.2 Prognoseverfahren . . ... . . . .. .. .. 619 3.1 Einführung . . .... .. . ... .. . ... ... 602 5.2.3 Parameter . ..... .. .. ... . .. ..... . 621 3.2 Schallpegelmaße . ... .. . . . . . .. ... 603 5.2.4 Beschreibung einzelner Verfahren -3.3 Mittelungspegel. .. . . . ... . ..... .. 604 Übersicht . . . ... .. . .. . .. . ... . . .. 622
Inhaltsverzeichnis XXI
5.2.5 Statistische Verfahren für Phasen 1 6.4 Luftschall - Grenzwerte für und 2 ... .. .. ... ... . . ....... ... 623 Außengeräusche ... .. .... . ... . . . 647
5.2.5.1 Abschätzung des Sekundärschall- 6.4.1 Schallpegelangaben in Lastenheften pegels .. ... . ..... . ... .. . ....... 623 für Straßen- und U-Bahnen . ... .... 648
5.2.5.2 Abschätzung der Erschütterungs- 6.4.1.1 Fahrzeug-Außengeräusche . .. .. .. . 648 werte ...... ... ...... . ... ... ... . 625 6.4. l.2 Fahrzeug-Innengeräusche .. .. ... . . 649
5.2.5.3 Direkte Abschätzung der 6.4.2 EU-Schallgrenzwerte für erforderlichen Minderungs- Eisenbahnen (TSI) . .... .. . .. .. . .. 651 maßnahme . . ............ . ...... 625
5.2.5.4 Spektrale Abschätzung des 7 Maßnalunen . . ..... ........ .. . .. 652 Sekundärschalls .. .. .... ... .. . . .. 626 7.1 Erschütterungen und
5.2.6 Numerisch-mathematisches Sekundärschall .. ... . . .. . . . . .. . . 652 Verfahren . ... ... .... .... .. . .... 627 7.1. 1 Grundlagen ...... . . .. .......... 652
5.2.7 Kenngrößenverfahren . . ..... .. .. . 628 7.1.2 Minderung der Anregung . . . . . . ... 652 5.2.8 Ersatzerreger .... .... .. ... ... ... 631 7.1.2.1 Grundkonzepte und Ausführungs-5.2.9 Zusammenhang verschiedener varianten .. .. ... ......... . ..... 655
Immissionsgrößen ... .. ... .... .. . 631 7.1.2.2 Verwendete Materialien . ... ...... 656 5.3 Luftschall .... . ................. 632 7.1.2.3 Klassifizierung der Wirksamkeit ... 657 5.3.1 Überblick ....... .. ..... . .... . . . 632 7 .1.2.4 Einbauten im Boden und elastische 5.3.2 Verkehrslärmschutzverordnung . . .. 633 Gebäudelagerung ... .. .. . ...... . 658 5.3.3 Richtlinie Schall 03 .. . ... .... . ... 634 7.2 Luftschall .......... . ... . . . .... . 659 5.3.4 Durchführung einer 7.2.1 Grundlagen des „Schallarmen
schalltechnischen Untersuchung Konstruierens" ..... .. ... .. . .. .. . 659 nach 16. BlmSch V ..... .. .. ..... 635 7.2.2 Schalldämmung, -absorption und
5.3.4. l Wesentliche Änderung . ... .. .. ... 635 -entdröhnung .. ... .. .. .. . . . . .... 662 5.3.4.2 Erheblicher baulicher Eingriff . . ... 636 7.2.3 Rad/Schiene und Oberbau . . . ..... 663 5.3.4.3 Vorgehensweise bei einer 7.2.3.l Überblick ... .. .... . .. . ..... . ... 663
Emissionsberechnung . . ... . . .. . .. 636 7.2.3.2 Einflüsse auf den maximalen 5.3.4.4 Berechnung der Vorbeifahrpegel. . . . .. .. . . .. ..... 664
Schallimmissionspegel .......... . 637 7.2.4 Schalldämmung Wagenkasten . .. . . 665 7.2.4.1 Überblick ..... ...... ... .. .. .. .. 665
6 Bewertung .. .. . ..... . . . . . ...... 638 7.2.4.2 Einflüsse auf den Innenschallpegel . 665 6.1 Grundlagen zur Festlegung von 7.2.4.3 Einrichtungen an Haltestellen in
lmmissions-Anhaltswerten ... .. ... 638 Tunneln .. . . . ... .. .. ... .. .. .. . . 667 6.2 Auswirkung und Bewertung von 7.2.5 Kurvengeräusche .. ... .. . . .. . .... 668
Erschütterungen und 7.2.5.1 Übersicht ..... ... ... . ... . . .... . 668 Sekundärschall . .. ... .. . ... .. . . . 640 7.2.6 Schallschutzmaßnahmen im
6.3 Anhaltswerte und Beurteilung .. . . . 642 Ausbreitungsweg .. . . . . . .. .. ..... 671 6.3.1 Erschütterungen ................. 642 6.3.2 Körperschall und Sekundärschall .. . 645 8 Literatur . .. .. . .. . . . . ... . .. . . ... 671
Stichwortveneichnis ............... .... . ... . . .... ... . . .. ... ... . . .. . . . ... . .... . .. . 677
2014 Beton Kalender
Unterirdisches Sauen Grundbau Eurocode 7
Herausgegeben von
Prof. Dipl.-Ing. DDr. Dr.-lng. e.h. Konrad Bergmeister
Wien
Dr.-lng. Frank Fingerloos
Berlin
Prof. Dr.-lng. Dr. h.c. mult. Johann-Dietrich Wörner
Darmstadt
103. Jahrgang
2
Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
2 XVI Beton . .... .. . .... .. . .. . . .. . . . . . .. . .. . . ... .. .. . .. .... . ....... . ..... . ........ 1
1 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3
2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3
2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.2 2.2.1 2.2.2
2.2.3 2.2.4 2.2.5
2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.5
3 3.1 3.2 3.3 3.4
Harald S. Müller, Udo Wiens
Einführung und Definition ... . . . . .. . 3 Allgemeines .... . . . . ... . . ..... . .. . 3 Definition . .. . . . ... . . .. ...... ..... 3 Klassifizierung von Beton . .. ... . ... 4 Betonarten .................... . . . 4 Betonklassen ..... . .. . ...... . .. . . . 5 Betonfamilie . ....... . .. . . . .. . .. .. 7
Ausgang%toffe . . . . .. . . . .. .... „ .. . 8 Zement . . .. .. .. . . .......... . . . . .. 8 Arten und Zusammensetzung . . . . . . . . 8 Bautechnische Eigenschaften . . .. . .. 12 Bezeichnung, Lieferung und Lagerung . . .. . . .. .. . . ... . .. . . .. . 14 Anwendungsbereiche ...... . ..... . 15 Zementhydratation .. . . . .. .. . . . . .. 19 Der Zementstein . .. . ........... . . 20 Gesteinskörnungen für Beton .. . . .. . 22 Allgemeines ........ . .... . . . . . . .. 22 Art und Eigenschaften des Gesteins .. . . . .. . . .. . . . .......... 23 Schädliche Bestandteile . .. ... . ... . 24 Kornform und Oberfläche . . .... . .. . 27 Größtkorn und Korn-zusammensetzung .. . .. . . . . . . .. ... 28 Betonzusatzmittel ... .. ......... . . 30 Definition . .... . . . .. . . .. . . .. . . .. . 30 Arten von Zusatzmitteln . . .... . .... 30 Anwendungsgebiete ... .. . . . . ... .. 31 Weitere Anforderungen . .. . . . .. . ... 33 Betonzusatzstoffe . . ..... . .. . .. . . . 33 Definitionen . . ... . . . . . ... .. . . .... 33 Inerte Stoffe und Pigmente ......... 34 Puzzolanische Stoffe . ... . .. . .... . . 34 Latent-hydraulische Stoffe .. . . .. . . . 39 Organische Stoffe . ..... . .. . . .. . . . 39 Zugabewasser . . . . . . ... . . . . . . . .. . 40
Frischbeton und Nachbehandlung ... 40 Allgemeine Anforderungen . ... . .. . 40 Mehlkorngehalt ..... . .. . .... . .... 40 Rohdichte und Luftgehalt. . ..... . . . 41 Verarbeitbarkeit und Konsistenz . .. . 41
3.5 3.6 3.7 3.7.1 3.7.2 3.7.3
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2
6
6.1 6.2 6.2.1
6.2.2 6.2.2.l
6.2.2.2 6.2.2.3 6.2.3 6.3 6.3. l 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6
Transport und Einbau .. . ... . . . . ... 44 Entmischen . . . .. . ... . ..... . .. .. . 46 Nachbehandlung . . .. . . .. . .. . .. .. . 47 Nachbehandlungsarten . . . . . .... . . . 47 Dauer der Nachbehandlung .. . . .. . . 48 Zusätzliche Schutzmaßnahmen . . . . . 49
Junger Beton ..... .... . .. ...... . . 50 Bedeutung und Definition ......... 50 Hydratationswärme .. .. ..... . . .. . . 50 Verformungen .... . . .. . ... .... .. . 50 Dehnfähigkeit und Rissneigung ... .. 51 Bestimmung der Festigkeit von jungem Beton ... . .. .. ........ 53
Lastunabhängige Vedormungen . . ... 53 Allgemeines . ... . . .. . . .... .. . .... 53 Temperaturdehnung . . ... . . .... .. . 53 Schwinden ... .... .. . .. . . . . . ... . . 54 Ursachen . .. . .... . . . . . . . . ..... . . 54 Mathematische Beschreibung .... . . . 56
Festigkeit und Verformung von Festbeton . . . . ... ... . . .. ... .. .. . . 58 Strukturmerkmale ... . . .. ......... 58 Druckfestigkeit . . .. . ......... . . . . 58 Spannungszustand und Bruchverhalten von Beton bei Druckbeanspruchung . ....... . . . . . 58 Einflüsse auf die Druckfestigkeit . ... 59 Ausgangsstoffe und Beton-zusammensetzung .. . .. . . ... . . . . . . 59 Erhärtungsbedingungen und Reife .. . 60 Prüfeinflüsse . . . . ........ . . . ..... 64 Festigkeitsklassen .. .. . . . .. . .. .. . . 65 Zugfestigkeit ... ..... . . . . ..... .. . 65 Bruchverhalten und Bruchenergie .. . 66 Einflüsse auf die Zugfestigkeit .. .... 66 Zentrische Zugfestigkeit . . .. . ... .. . 67 Biegezugfestigkeit .. .. . . . . . . .. . .. . 67 Spaltzugfestigkeit . .. ..... . . . .. . . . 67 Verhältniswerte für Druck- und Zugfestigkeit . .... ... . . .. .... .. .. 68
Beton-Kalender 2014: Unterirdisches Bauen, Grundbau, Eurocode 7. Herausgegeben von Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos und Johann-Dietrich Wörner © 2014 Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Published 2014 by Ernst & Sohn GmbH & Co. KG.
VI
6.4
6.5 6.5.1
6.6
6.6.I
6.6.2
6.6.3 6.6.3.l 6.6.3.2 6.6.3.3 6.6.4
6.6.5
7 7.1
7.2
7.3
7.3.I 7.3.2 7.3.3 7.4 7.5 7.6
7.7 7.8
8 8.1 8.2 8.3
8.4 8.5
9 9.1 9.2 9.3
9.4 9.4.1 9.4.2 9.5 9.6 9.7
Inhaltsverzeichnis
Festigkeit bei mehrachsiger Beanspruchung ......... . .. . . . ... 69 Spannungs-Dehnungsbeziehungen .. 69 Elastizitätsmodul und Querdehnzahl ................... 70 Einfluss der Zeit auf Festigkeit undVerfonnung ................. 71 Die zeitliche Entwicklung von Festigkeit und Elastizitätsmodul .... 71 Verhalten bei Dauerstand-beanspruchung ................... 72 Zeitabhängige Verfonnungen .... .. . 72 Definitionen ... . .... ............. 72 Kriechverhalten von Beton ......... 73 Vorhersageverfahren ...... .... .... 75 Verhalten bei dynamischer Beanspruchung ... .... . ...... .... 77 Ermüdung .... . ............. .. .. 78
Dauerhaftigkeit .. . . . ............. 81 Überblick über die Umwelt-bedingungen, Schädigungs-mechanismen und Mindestanforderungen .......... .. 82 Widerstand gegen das Eindringen aggressiver Stoffe ................ 86 Korrosionsschutz der Bewehrung im Beton ........... . ...... ... .. 90 Allgemeine Anforderungen ... ... .. 90 Carbonatisierung ..... .... ...... . . 91 Eindringen von Chloriden ......... 93 Frostwiderstand ...... . ....... ... . 95 Frost- und Taumittelwiderstand ..... 95 Widerstand gegen chemische Angriffe ... . ...... . ............. 97 Verschleißwiderstand .... . . ....... 98 Feuchtigkeitsklassen nach Alkali-Richtlinie .. . ... .. ...... .. . 98
Selbstverdichtender Beton . ... .. .... 99 Allgemeines . .................... 99 Mischungsentwurf. . . . . . . . . . . . . . . 100 Frischbetonprüfverfahren an Mörtel .......... .... .... ... ... 101 Prüfungen am Beton ............. 102 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Sichtbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Einführung .......... .... ..... .. 105 Planung und Ausschreibung ....... 105 Betonzusammensetzung und Betonherstellung ................ 106 Einbau und Nachbehandlung ...... 107 Schalung und Trennmittel. .. .. .... 107 Ausführung und Nachbehandlung .. 108 Beurteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Mängel und Mängelbeseitigung . . . . 109 Sonder-Sichtbetone .... .......... 110
10 10.1 10.2
10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4
10.2.5
10.2.6
10.2.7
10.3 10.4
11 II.! 11.2
Leichtbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Einführung und Überblick ........ 111 Konstruktionsleichtbeton nach DIN EN 1992-1-1 ....... . ..... . . 112 Grundlegende Eigenschaften . . . . . . 112 Leichte Gesteinskörnung ......... 113 Betonzusammensetzung .......... 114 Herstellung, Transport und Verarbeitung .... ............... 117 Festbetonverhalten von Konstruktionsleichtbeton . . . . . . . . . 118 Zur Planung von Bauwerken aus Konstruktionsleichtbeton ......... 120 Selbstverdichtender Konstruktionsleichtbeton ......... 121 Porenbeton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Haufwerksporiger Leichtbeton ..... 123
Faserbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Zusammenwirken von Fasern und Matrix ........................ 125
11.2.I UngerissenerBeton ... . .......... 125 11.2.2 Gerissener Beton ................ 126 11.3 Fasern ..................... . ... 133 11.3. 1 Stahlfasern ..................... 134 11.3.2 Glasfasern ..................... 134 11.3.3 Organische Fasern .............. . 135 11.3.3.I Kunststofffasern (Polymere) .. .. ... 135 11.3.3.2 Kohlenstofffasern ............... 136 11.3.3.3 Fasern natürlicher Herkunft -
11.4 11.4.1 11.4.2 11.5 11.5.1
Zellulosefasern . ................ 136 Zusammensetzung .......... .. ... 136 Beton . . ....................... 136 Fasern . ... . .................... 137 Eigenschaften .................. 137 Verhalten bei Druckbeanspruchung .......... . . 137
11.5.2 Verhalten bei Zugbeanspruchung und bei Biegebeanspruchung ...... 137
1 1 .5 .3 Verhalten bei Querkraft- und Torsionsbeanspruchung .......... 138
11.5.4 Verhalten bei Explosions-,
11.5.5 11.5.6 11.5.7 11.5.8 11.5.9 11.6
11.7
Schlag- und Stoßbeanspruchung ... 139 Kriechen und Schwinden ...... ... 139 Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Frost- und Taumittelwiderstand .... 140 Verhalten bei hoher Temperatur .... 140 Verschleißwiderstand ............ 140 Übereinstimmungsnachweis und Prüfungen ... .. ...... .......... 141 Richtlinie „Stahlfaserbeton" ....... 141
12 Ultrahochfester Beton . . . . . . . . . . . . 141
13 Nachhaltiger Beton .............. 142 13.l Einführung ..................... 142 13.2 Ökobilanz von Beton .......... .. 143
13.3 13.3.l
13.3.2
13.4
Mischungsentwicklung. . . . . . . . . . . 143 Optimierung der Packungsdichte der granularen Ausgangsstoffe . . ... 145 Bewertung der Leistungsfähigkeit der Bindemittelzusammensetzung .. 148 Methoden der Leistungsbewertung . .. .... . ..... 148
13.5
14
15
Inhaltsverzeichnis
Zusammensetzung und Eigenschaften nachhaltiger
VII
Betone . .. .. . .. . . ....... . .... .. 150
Normative Entwicklung . .... . ... .. 152
Literatur ..... .. ......... . .. . .. . 153
XVII Gründungen im Hoch- und Ingenieurbau .. . ...... . ... . ........... . ..... .. 165 Rolf Katzenbach, Steffen Leppla
1 Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 7 3.3.3.5 Nachweis der Fundament-
2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 verdrehung und Begrenzung der klaffenden Fuge ..... . .. .. ..... . . 193
2.1 Baugrund-Tragwerk-Interaktion .... 167 3.3.3.6 Nachweis der Horizontal-2.2 Nachweisführung gemäß verschiebungen in der Sohlfläche . . 194
Eurocode 7 (EC 7) ..... . . . .. .. ... 168 3.3.3.7 Nachweis der Setzungen und 2.2.1 Bemessungssituationen ...... . . . .. 168 Differenzsetzungen . . . . . . . . . . . . . . 194 2.2.2 Grenzzustände der Tragfähigkeit 3.3.3.8 Vereinfachter Nachweis von
und der Gebrauchstauglichkeit .. . . . 169 Flachgründungen in Regelfällen . . . 195 2.2.3 Kombinationsregeln . . . . . . . . . . . . . 171 2.2.4 Allgemeine Prozedur der 4 Tiefgriindungen .. .. . . ..... . . . ... 200
Nachweisführung . . . . . . . . . . . . . . . 171 4.1 Pfahltypen .. . ... . . ... . . .... .. . . 200 2.2.5 Geotechnische Kategorien . .... .. . 171 4.2 Herstellung . .. . . ........ .. ... .. 202 2.3 Baugrunderkundung gemäß 4.3 Geotechnische Nachweisführung ... 203
Eurocode 7 (EC 7) . . . .. . ......... 174 4.3.l Grundlagen . .. .. . . .. .. . .. . .. .. . 203 2.3.l Baugrunderkundungsprogramm .... 174 4.3.2 Axial belastete Pfähle .... .. .. ... . 203 2.3.2 Umfang der Baugrunderkundung 4.3.3 Axial belastete Pfahlgruppen . . .. . . 205
bei Gründungen . .. . . ..... . ...... 175 4.3.4 Horizontal belastete Pfähle . . . .. . .. 207 2.3.3 Umfang der Baugrunderkundung 4.3.5 Horizontal belastete Pfahlgruppen .. 208
bei Baugruben ........ . ... . .. . .. 175 4.3.6 Erfahrungswerte für axial belastete 2.4 Vier-Augen-Prinzip ... .. . . ....... 177 Pfähle .... .. .... .. .... .. .... . . . 209 2.5 Beobachtungsmethode . . . . . . . . . . . 177 4.3.7 Pfahlprobebelastungen ..... .. .. .. 212
4.3.8 Erdstatische Verfahren . . .. . . . .. .. 213 3 Flach- und Flächengriindungen . . . . 179 4.3.9 Negative Mantelreibung ... .. . . . .. 213 3.1 Einzel- und Streifenfundamente . . .. 179 4.3.10 Grenzzustand der Gebrauchs-3.2 Plattengründungen ... .. ...... . .. 179 tauglichkeit ... .. .. . . .. . .... . ... 214 3.3 Geotechnische Nachweisführung .. . 180 4.4 Optimierte Pfahlgründung 3.3.l Grundlagen ........... . .... .. .. 180 einer innerstädtischen Großbau-3.3.2 Ermittlung der Sohlspannungs- maßnahme .... . ... . ..... .. .... . 215
verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 3.3.2.1 Systemsteifigkeit. ............... 182 s Kombinierte Pfahl-3.3.2.2 Sohlspannungsverteilung unter Plattengriindung .. . . . .. . . .. . . .. . 216
starren Fundamenten nach 5.1 Trag- und Verforrnungsverhalten ... 217 Boussinesq .. . . . . ... .. .... . . . .. . 183 5.2 Berechnungsmethoden ........... 219
3.3.2.3 Spannungstrapezverfahren . ... ... . 184 5.3 Geotechnische Nachweisführung .. . 220 3.3.2.4 Bettungsmodulverfahren. . . . . . . . . . 184 5.3.l Nachweis der Tragfähigkeit 3.3.2.5 Steifemodulverfahren .... . .... . .. 186 (ULS) ...... . .... .. .... ... .... . 220 3.3.3 Geotechnische Nachweise . . . ..... 187 5.3.2 Nachweis der Gebrauchs-3.3.3.1 Nachweis der Sicherheit gegen tauglichkeit (SLS) . .... .. .. . . . .. . 220
Gleichgewichtsverlust durch 5.3.3 Pfahlprobebelastungen .......... . 220 Kippen .. . .. . . . .. . ... ... .. . .... 187 5.3.3.1 Grundlagen . . ..... . . . ... . . . .... 220
3.3.3.2 Nachweis der Sicherheit gegen 5.3.3.2 Beispiel ... . . .... .. .... . . . .... . 220 Gleiten . .. .. . . .. . : . . .. . . .. . .... 187 5.4 KPP-Richtlinie . . .. . . . ... ... . .. . 222
3.3.3.3 Nachweis der Sicherheit gegen 5.5 Messtechnische Überwachung Grundbruch ... ... . . . . . .. .. ... .. 188 einer KPP . . .. .. ... . . .. .. .. . .. . . 222
3.3.3.4 Nachweis der Sicherheit gegen 5.6 Ausgeführte Kombinierte Aufscliwimmen ...... ... . . .... . . 193 Pfahl-Plattengründungen . . . . ... .. 223
VIII
5.6.l
5.6.2
5.6.3
6 6.1
6.1.1 6.1.2 6.1.3
6.1.4
Inhaltsverzeichnis
Hochhausgründung neben S-Bahn-Tunnel in setzungsaktivem Baugrund .... . . . ............... 224 Spezialgründung auf Verwerfungslinie . ...... . ........ 224 Hochausgründung im Standardfall .. 226
Sondergründungen .... . . . ... ... . 226 Geothermisch aktivierte Gründungssysteme ...... ... . ... . 226 Physikalische Grundlagen . ... .... 227 Massivabsorber .. .... . . . ........ 227 Dimensionierung und Nachweis-führung ........ . ............... 228 Herstellung und konstruktive Durchbildung . .................. 228
6.1.5
6.2
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4
6.3 6.4 6.4.l 6.4.2 6.5
7
Energiepfahlanlage eines inner-städtischen Großbauprojektes ...... 229 Wiedernutzung von Bestands-griindungen ........... . .. . ... . . 230 Zielstellung der Wiedernutzung .... 232 Geotechnische Nachweisführung ... 232 Notwendige Untersuchungen ...... 233 Wiedernutzung einer bestehenden Pfahlgriindung .. ... .... .. . ... ... 233 Brunnengriindungen ............ . 234 Senkkastengriindungen ..... .. .... 235 Offene Senkkästen . . . . . ......... 235 Druckluftsenkkästen ............. 235 Offshore-Griindungen .. . .. . .... .. 236
Literatur . ................... . .. 236
XVIll Baugruben . ............................................... . ..... . ... . .... 243 Achim Heuler, Theodoros Triantafyllidis
1 Grundlagen ..... .. ... ..... . .. . . 245 4 Nicht gestützte, Im Boden 1.1 Maßgebende Vorschriften . .. . ..... 245 eingespannte Baugrubenwände . .. .. 292 1.2 Geotechnische Kategorien ........ 246 4.1 Einspannung im Untergrund .. . .... 292 1.3 Bautechnische Voraussetzungen .... 246 4.2 Lastansätze und Bodenreaktionen .. 296 1.4 Stützung von Baugrubenwänden ... 248 4 .3 Ermittlung von Einbindetiefen und 1.5 Sicherheitskonzept .............. 248 Schnittgrößen .................. 299 1.6 Grenzzustände der Tragfähigkeit 4.4 Ermittlung von Verschiebungen .... 301
und der Gebrauchstauglichkeit. .... 249 5 Einmal gestützte Baugrubenwände . . 304 1.7 Bemessungssituationen . .......... 249
1.8 Teilsicherheitsbeiwerte ........... 251 5.1 Lastbilder. . ... ... . . . .... .. . . . . . 304 1.9 Einwirkungen und Widerstände 5.2 Ermittlung von Einbindetiefen und
sowie repräsentative Werte . .. . .... 252 Schnittgrößen bei freier
1.10 Bodenkenngrößen .. .. . .......... 253 Auflagerung im Boden ........... 305 1.11 Wahl des Berechnungsverfahrens .. 253 5.3 Ermittlung von Einbindetiefen und 1.12 Ermittlung von Schnittgrößen . ... . 256 Schnittgrößen bei beliebiger
Fußauflagerung ................. 306 2 Baugrubenkonstruktionen . ........ 258 2.1 Konstruktionsarten . ..... . .... . .. 258 6 Mehrmals gestützte 2.2 Spundwandverbau ........... . ... 258 Baugrubenwände . .......... ... . . 309 2.3 Trägerbohlwandverbau ... . ....... 262 6.1 Lastbilder für zweimal gestützte 2.4 Massive Verbauwände ... . .. . .... 266 Baugrubenwände ....... . ... . . . . . 309 2.5 lnjektionswände, Gefrierwände .... 272 6.2 Lastbilder für dreimal oder öfter 2.6 Mixed-in-Place-Wände ...... . .... 273 gestützte Baugrubenwände ........ 311
6.3 Ermittlung von Einbindetiefen und 3 Erddruck ...................... 274 Schnittgrößen .................. 312 3. 1 Allgemeines . ... . ............... 274 6.4 Lastbilder und Schnittgrößen 3.2 Erdruhedruck ............ . ...... 275 in den Rückbauzuständen ......... 315 3.3 Wandreibungswinkel und
Erddruckneigungswinkel ......... 276 7 Bettungo;modulverfahren .......... 316 3.4 Größe des aktiven Erddrucks und 7.1 Grundlagen .. . .... . ............ 316
Mindesterddruck ........... . .... 278 7.2 Bilinearer Ansatz und Ermittlung 3.5 Verteilung des aktiven Erddrucks ... 283 des zugehörigen Bettungmoduls ... 318 3.6 Passiver Erddruck vor Spund- 7.3 Nichtlineare Bettungsansätze ...... 321
wänden und Ortbetonwänden ...... 286 7.4 Einfluss des Grundwassers auf den 3.7 Erdwiderstand vor Trägerbohl- Bettungsmodul ................. 322
wänden und aufgelösten Pfahl- 7.5 Gestützte Wände ... . ............ 322 wänden ................ . ....... 290 7.6 Nachweis der Einbindetiefe ....... 323
Inhaltsverzeichnis IX
8 Finite-Elemente-Methode . .. .. . ... 324 11.4 Nachweis der Gebrauchs-8.1 Einführung .. ......... .... .. ... . 324 tauglichkeit . ......... . ......... 366 8.2 Vorgaben aus Regelwerken .. . .... . 326
12 Bewegungsarme Baugrubenwände 8.3 Einschlägige Veröffentlichungen .. . 327 8.4 Vorschläge zur Anwendung ....... 329 neben Bauwerken .. . ............ 366
12. l Konstruktion .... ....... . . .... . . 366 9 Gleichgewichtsbedingungen ... .. . . 335 12.2 Berechnung ......... ... .... . . .. 368 9.1 Gleichgewicht der waagerechten
13 Baugruben im Wasser .... . .... . .. 370 Kräfte bei Trägerbohlwänden .. . ... 335 9.2 Nachweis der Vertikalkomponente 13.l Großflächig abgesenktes
des mobilisierten Erdwiderstands ... 339 Grundwasser .. . ... . .... ... .. . .. 370 9.3 Abtragung von Vertikalkräften 13.2 Hydraulischer Grundbruch ........ 371
in den Untergrund .. .. ........ ... 343 13.3 Erd- und Wasserdruck bei 9.4 Sicherheit gegen Aufbruch der umströmten Wänden ....... . .. . . . 374
Baugrubensohle . . . .. . . . .... ... .. 346 13.4 Grundwasserschonende Bauweisen . 375 9.5 Sicherheit gegen Geländebruch . . .. 348 13.5 Hinweise zur 5. Auflage der EAB .. 379
10 Nachweis der 14 Baugruben in weichen Böden . ..... 379 Gebrauchstauglichkeit. ...... .. ... 350 14.l Allgemeines .. ... . .. .. . ....... . . 379
10.1 Anwendung der EAB ... ......... 350 14.2 Verbaukonstruktionen ... .. . . .. ... 380 10.2 Herstellbedingte Verformungen ... . 352 14.3 Bauvorgang .................... 381
11 Verankerte Baugrubenwände . ..... 361 15 Baugruben bei Erbeben-11.l Verankerungskonstruktionen . ..... 361 beanspnichungen . . ... . .... . ..... 384 11.2 Berechnung .. . ...... . . ....... . . 362 16 Literatur ... . . .. .. .. .... . .. ..... 385 11.3 Nachweis der Gesamtstand-
sicherheit . .. ... . ...... . . ...... . 362
XIX Nonnen und Regelwerke ...... . ... ............. . . .... . . .. . .. . . ....... .. . . 391 Frank Finger!oos
1 Einleitung .. . ... ... . . .. . ........ 393
2
2.1
2.1.l 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9
Technische Regeln zu den Einwirkungen auf Tragwerke ...... 393 Grundlagen der Tragwerksplanung (Eurocode 0: DIN EN 1990) ..... . . 393 Einführung ... .. .... . ........... 393 Annahmen und Voraussetzungen . . . 394 Grundlegende Anforderungen ... . . 396 Geplante Nutzungsdauer. .... . .. .. 396 Dauerhaftigkeit .. . ... .... ....... 396 Grenzzustände ... .. .... . . ..... .. 397 Einteilung der Einwirkungen .. . . .. 398 Statische Berechnung ..... . ..... . 399 Nachweisverfahren mit Teilsicherheitsbeiwerten ... .. . . . . . 400
2.1.10 Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen . . ...... .... . . .. .. 401
2.1.l l Kombinationsbeiwerte für Einwirkungen . ....... ....... ... 403
2.1.12 Kombinationsregeln für Einwirkungen .......... . .. . .. . . 404
2.1.12.l Allgemeines . . ..... ........ . .... 404 2.1.12.2 Kombinationen in den Grenz-
zuständen der Tragfähigkeit .. .... . 405 2.1.12.3 Kombinationen in den Grenz-
zustärrden der Gebrauchs-tauglichkeit ... ....... . . . . . . ... . 406
2.1.12.4 Vereinfachte Kombinationen im üblichen Hochbau . .. .. . .... . .... 406
2.2
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.5.l 2.2.5.2 2.2.5.3 2.2.5.4 2.2.5.5 2.2.5.6 2.2.5.7
2.2.5.8
2.3
2.3.l 2.3.2 2.3.3
2.4
2.4.1 2.4.2
Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten (Eurocode 1: DIN EN 1991-1-1) ... 407 Einführung .. . .. .. .. .. . .. . ... . .. 407 Einteilung der Einwirkungen . .. . .. 407 Bemessungssituationen . . ... . . . ... 407 Eigengewicht. ............ . ..... 408 Nutzlasten .... .. .. . .... .... .... 417 Grundlagen .. ............ . ..... . 417 Charakteristische Werte . .. .. ..... 417 Trennwandzuschlag . .. ... .. . . . ... 417 Lagerflächen mit Gabelstaplern .. . . 417 Parkhäuser . . .. . ... . ... .... . .... 420 Nicht begehbare Dächer .. . .. ..... 421 Abminderungsbeiwerte aA (Einzugsfläche) und an (Anzahl der Geschosse) .......... 421 Horizontallasten auf Zwischen-wände und Absturzsicherungen .... 423 Brandeinwirkungen auf Tragwerke (Eurocode 1: DINEN 1991-1-2) . . . 424 Einführung . .. . .. ... . .. ....... . . 424 Allgemeines ............. . .. .. .. 424 Mechanische Einwirkungen im Brandfall . . ......... ... .... ... . 424 Schneelasten (Eurocode 1: DIN EN 1991-1-3) . .. 425 Einführung ..... .. . . . .. . . . .. . . . . 425 Anwendungsbereich ........... . . 426
X Inhaltsverzeichnis
2.4.3 Charakteristische Schneelast auf dem Boden . ..... .. ... . . . ....... 426
2.4.4 Außergewöhnliche Schneelast in
2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8
2.5
Norddeutschland .... . ... ........ 428 Schneelast auf Dächern ........... 429 Formbeiwerte für Dächer ......... 429 Schneeüberhang an Dachtraufen ... 433 Schneefanggitter und Dach-aufbauten ........ ... . ....... ... 434 Windlasten (Eurocode 1: DIN EN 1991-1-4) ... 434
2.5.1 Einführung ..................... 434 2.5.2 Anwendungsbereich und
Annahmen ........... .. ..... ... 435 2.5.3 Windzonen und Geländekategorien . 435 2.5 .4 Vereinfachte Geschwindigkeits-
2.5.5
2.5.6 2.5.6.1 2.5.6.2 2.5.7 2.5.7.1
2.5.7.2 2.5.7.3 2.5.7.4
2.5.7.5 2.5.7.6 2.5.7.7 2.5.7.8
drücke für Bauwerke bis zu einer Höhe von 25 m ............... .. 437 Höhenabhängige Geschwindigkeits-drücke für Bauwerke bis 300 m Höhe ... . .............. .. 438 Windeinwirkungen .............. 438 Winddruck ..................... 438 Windkräfte ......... ............ 440 Aerodynamische Beiwerte ........ 441 Beiwerte für vertikale Wände von Gebäuden mit rechteckigem Grundriss ...................... 441 Beiwerte für Flachdächer .... ..... 443 Beiwerte für Pultdächer .......... 445 Beiwerte für Sattel- und Trogdächer. .................... 445 Beiwerte für Walmdächer ..... .... 445 Beiwerte für Sheddächer . ......... 446 Beiwerte für Innendruck ......... . 453 Beiwert für mehrschalige Wand- und Dachflächen .......... 454
2.5.7 .9 Beiwerte für freistehende Wände und Brüstungen .. .... . .. .. 454
2.5.7.10 Beiwerte für Vordächer ........... 457 2.5.8 Kraftbeiwerte . .................. 457 2.5.8.1 Beiwerte für Anzeigetafeln ........ 457 2.5.8.2 Beiwerte für Bauteile mit
rechteckigem Querschnitt ......... 457 2.5.8.3 Beiwerte für Bauteile mit kantigem
Querschnitt .................... 458 2.5.8 .4 Beiwerte für Bauteile mit
regelmäßigem polygonalem Querschnitt ....... .......... ... 459
2.5.8.5 Abminderungsbeiwert tji, zur Berücksichtigung der Schlankheit .. 459
2.5.9 Abminderung des Geschwindig-keitsdrucks bei vorübergehenden Zuständen .. . .................. 461
2.5 .10 Sonderfall Reihenhäuser .......... 463 2.6 Temperatureinwirkungen
(Eurocode 1: DIN EN 1991-1-5) ... 463 2.6.1 Einführung ............... .. .... 463 2.6.2 Temperatureinwirkungen und
-verteilung ........ . ............ 464
2.6.3 Temperaturprofile ... .. ..... ... . . 464 2.6.4 Temperaturkoeffizienten .......... 465 2.7 Einwirkungen während der
Bauausführung (Eurocode 1: DIN EN 1991-1-6) ... 466
2. 7 .1 Einführung .... ..... ............ 466 2.7.2 Bauausführungslasten beim
Betonieren ...... . ... . .......... 466 2.8 Außergewöhnliche Einwirkungen
(Eurocode 1: DIN EN 1991-1-7) ... 467 2.8.1 Einführung ..................... 467 2.8.2 Anprall durch Kraftfahrzeuge . ..... 467 2.8.3 Anprall durch Gabelstapler. ....... 468 2.8.4 Innenraumexplosionen .......... . 469 2.9 Krane und Maschinen
3 3.1
3.2
(Eurocode 1: DIN EN 1991-3) .. ... 470
Technische Regeln zur Geotechnik .. 4 72 Einführung ........ ............. 472
Kurzfassung DIN EN 1997-1: Eurocode7:Entwurf,Berechnung und Bemessung in der Geotechnik mit DIN 1054 ................... 472
Inhalt ................................. 473 1 Allgemeines . ........................ 473
1.2 Normative Verweisungen ....... 473 1.3 Voraussetzungen ... .. ... ..... 473 1.4 Unterscheidung nach Grund-
sätzen und Anwendungsregeln ... 474 1.5 Begriffe ..................... 474 1.6 Symbole ... . . ....... ........ 474
2 Grundlagen der geotechnischen Bemessung ...... ................... 477 2.1 Anforderungen an Entwurf,
Berechnung und Bemessung .... 477 A2 .1.1 Vorgaben zu Bemessungs-
A2.1.2 2.2 2.3 2.4
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8
2.4.9
2.5
situationen und Grenzzuständen . 477 Geotechnische Kategorien ...... 477 Bemessungssituationen ........ 480 Dauerhaftigkeit. . .. ... ... . .. .. 481 Geotechnische Bemessung auf Grund von Berechnungen . .. . ... 482 Allgemeines . .. . ..... . . . .. . .. 482 Einwirkungen .... ... .. .... .. . 482 Baugrundeigenschaften ........ 485 Charakteristische Werte ....... . 485 Bemessungswerte ....... ..... 486 Grenzzustände der Tragfähigkeit . 487 Grenzzustände der Gebrauchs-tauglichkeit. .............. .. . 494 Grenzwerte für Fundament-bewegungen . .......... . ..... 496 Entwurf und Bemessung auf Grund von anerkannten Tabellenwerten .. 496
2.8 Geotechnischer Entwurfsbericht . 496 3 Geotechnische Unterlagen ...... . ... .. . 497
3.1 Allgemeines .............. ... 497 3.4 Geotechnischer Untersuchungs-
bericht .... ............. .. .. 498 3.4.1 Anforderungen ............... 498
Inhaltsverzeichnis XI
6 Flächengründungen ................... 498 11.4 Gesichtspunkte bei Berechnung 6.1 Allgemeines . ..... . .. . . . .. . .. 498 und Ausführung .. •.. .. .... ... 517 A6.1.1 Anwendungsbereich und 11 .5 Berechnung im Grenzzustand
allgemeine Anforderungen ...... 498 der Tragfähigkeit ... . . • .... . . •. 517 A6.1.2 Einstufung in die 11 .5.1 Nachweis der Gesamtstand-
Geotechnischen Kategorien . , . . . 498 sicherheit ................... 517 6.2 Grenzzustände .. .. . . .. ....... 498 11 .6 Berechnung im Grenzzustand 6.3 Einwirkungen und Bemessungs- der Gebrauchstauglichkeit . ...•. 518
situationen ... . . .• . . ... •. . . .. 499 11.7 Kontrollmessungen . ....... . ... 519 6.4 Gesichtspunkte bei Bemessung Anhang A (normativ) Teilsicherheitsbeiwerte
und Ausführung . ..... . ....... 499 und Streuungsfaktoren für Grenzzustände 6.5 Nachweise für den Grenzzustand der Tragfähigkeit und empfohlene Zahlen-
der Tragfähigkeit . ............. 499 werte .. ... ... . . .... . . .. ... ...... ... 519 6.5.1 Gesamtstandsicherheit. . . .... .. 499 Anhang H (informativ) Grenzwerte für 6.5.2 Grundbruchwiderstand ... .... . . 500 Bauwerksverformungen und Fundament-6.5.3 Gleitwiderstand ..... . ..... . . . 501 bewegungen .................... . . .. 519 6.5.4 Stark exzentrische Belastung ... . 502 A Anhang AA (informativ) Merkmale und 6.5.5 Tragwerksversagen durch Beispiele zur Einstufung in die
Fundamentbewegung . .. . . ... . . 503 Geotechnischen Kategorien . ...... . .. . . 520 6.6 Bemessung im Grenzzustand der
Gebrauchstauglichkeit ••.... .. . 503 4 Listen und Veneichnisse . . .. . . ... . 524 6.6.1 Allgemeines . .. ... . .... .. .. .. 503 4.1 Technische Baubestimmungen für
6.6.2 Setzung .... .. ........ ... ... 504 den Beton- und Stahlbetonbau ..... 524
6.6.3 Hebung . .. . • ..... . . . .. . .. . . . 505 4.2 Bauproduktenverordnung,
6.6.4 Schwingungsberechnung .. . .... 505 Muster-Liste der Technischen Bau-
A6.6.5 Fundamentverdrehung und bestimmungen und Bauregellisten . . 546
Begrenzung einer klaffenden 4.2.1 Bauproduktenverordnung
Fuge .. . •............ .. . .. . .. 505 (EU-BauPV) . . .. . . .. . . ..... . .. . 546
A6.6.6 Verschiebungen in der 4.2.2 Muster-Liste der Technischen
Sohlfläche . . . .. ....... . . . .. . 506 Baubestimmungen (M-LTB) .. . . ... 549
6.7 Gründungen auf Fels; 4.2.3 Bauregellisten
ergänzende Gesichtspunkte bei (BRL-A, BRL-B, Liste C) ..... ... 550 Entwurf und Bemessung ... .. . . 507 4.3 Richtlinien des Deutschen
6.8 Bemessung der Bauteile von Ausschusses für Stahlbeton e. V . .. . 551
Flächengründungen . . . ... .. .. . 507 4.4 Deutscher Beton- und Bautechnik-
6.9 Vorbereitung der Baugruben- Verein E. V. (DBV): Merkblätter
sohle . .... . .. . . .. .•.... .. . .. 508 und Sachstandberichte . . ..... . ... 553
A6.10 Vereinfachter Nachweis in 4.4.1 DBV-Merkblatt: „Bauen im
Regelfällen ..... . . ... .... . . .. 508 Bestand - Modifizierte
A6.10.1 Allgemeines .... . . .. . . .... .. . 508 Teilsicherheitsbei werte für
A6.10.2 Nichtbindiger Boden ....... . ... 509 Stahlbetonbauteile" (2013-03) .... . 553
A6.10.3 Bindiger Boden . ... ; ... . ...... 512 4.4.2 DBV-Merkblatt: „WU-Dächer"
A6.10.4 Fels ..... .. . . .. . .. . .... . . . . 514 (2013-07) .. .. . ..... „ .. . ....... 554
A6.10.5 Künstlich hergestellter 4.4.3 DBV-Merkblatt: �
