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Sollen alte Wand-, Fundament- und Fußboden·· sowie Trümmerreste im Baugrund verbleiben (Polster), ist zuvor ein Baugrundingenieur zu könsul~ieren.
Um die S teifigkeitsunterschiede von Altbausubstanz ~nd umgebendem Lockergestein hinreichend auszugleichen, ist häufig eine Polsterüberdeckung aus nichtbindigem' Lockergestein von 0,3 bis 0,5 mausreichend.
Der Einbau einer Lage Geotextil als Trennschicht zwischen Polster und verbleibenden Trümmermassen ist zu empfehlen (Erdstoffumlagerung durch Fremdwassereinwirkungen).
5. Begleit- und Folgeerscheinungen bei Anbauten Grundsätzlich ist davon auszugehen, daß mit jedem Anbau Einflüsse auf die vorhandene Bausubstanz einhergehen. Wesentlich ist es, die Art der Einflüsse zu erkennen und nachteilige Begleit- und Folgeerschein~ngen in vertretbaren Grenzen zu halten. Neben den in Abschnitt 2.8. genannten anbautypischen Erscheinungen, die sich letztlich alle ,in Form von Rißbildungen und -erweiterungen, ggf. auch Schiefstellungen oder Fußbodehsenkungen am Altbau äußern können, sind das folgende Erscheinungen:
Lärm- und Erschütterungen bei Baugrubensicherung mit Rammelementen (ggf. sogar Einrüttelung lockerliegender Lockergesteinsschichten unter Gründung des Altbaus)
- Auflocke~ung der Gründungssc~icht des Altbaus oder seitliche verdr~ckungen bei der Ausführung von Bohrungen und Schachtungen neben dem Altbau, z. B. -für Pfähle /8/ und Schlitzwände
- Sackungserscheinungen infolge Feinkornentzug aus Grundwasserabsenkungen aufgrund ungeeigneter oder defekter . Filter
- Vertikalverschiebungen, die bei Unterfangungen zur Herstellung des Kraftschlusses der neuen Gründungselemente in der Regel unabdingbar sind
- Horizontalverschiebungen, die die Elemente der Baugrubensicherung erfahren müssen, um wirksam und kraftschlDssig zu werden (Verbauelemerite, Verankerungen usw.) und die damit einhergehenden VerdrDckungen in' der GrDndungsschicht des Altbaus.
Wird der Anb,u von Grundwasserabsenkungen begleitet, können zusätzlich von Bedeutung werden:
- Hohllagen und EinbrDche infolge Sackung oder Verrottung des unter dem Kellerfußboden des Altbaus verbliebenen Lockergesteins
- Fäulnis benachbarter HolzpfahlgrDndungen
- Vertikalverschiebungen in folge Rohwichte-änderung (negative Mantelreibung).
6. Zusammenfassung
Anbauten und die damit zusammenhängenden Sicherungsmaßnahmen gehören zu den komplizierten Bauaufgaben, bei denen das Maß nachteiliger Beeinflussungen der Altbausubstanz wesentlich von den Kenntnissen, Fertigkeiten und dem Verantwortungsbewußtsein der Projektierenden und AusfDhrenden abhängt. Die Lösung der GrDndungsaufgaben von Anbauten sollte daher ste ts von , Betrieben ausgefDhrt werden, die Dber entsprechende Erfahrungen verfDgen.
Literatur
/1/ Grundbautaschenbuch. Teil II. - Berlin: Verl. Ernst & Sohn, 1986
/2/ Zur AusfDhrung von Unterfangungsarbeiten an vorhandenen Fundamenten / Ditz, M. _ In: Bauzeitung. - Berlin 42(1988)2
/3/ DIN 4123 Gebäudesicherung im Bereich von Ausschachtungen, Gründungen und Unter~
, fangungen • - 1972
/4/ Abst 'Dtzungen und LJnterfangungen , / Wiss. Inst. fDr Aus- und Weiterbildung im Bauwesen; Mönch. - Leipzig, 1985
/5/ Gebäudesicherung bei Ausschachtungen, GrDndungen und Unterfangungen / Weißenbach, A. - In: Bauwirtschaft, Wiebaden 26(1912). - S. 883 ~ 891
/6/ TGL 11 463/03 BauwerksgrDndungen; FIßchengründungen. - 1979
/7/ Die GrDndung von Hoch- und Ingenieurbauten / Plagemann; Langner. - Leipzig: Teubner Verlagsgesellschaft, ' 1958
/8/ Bauakademie der DDR: Katalog IWG 7826, Teil 3, Abschnitt 11.1. Giebelsicherungen
/9/ Weisung 42/85 des Leiters der Staatlichen Bauaufsicht im MfB zur GewährleistUng der Bausicherheit bei LDckenschließungen im innerstädtischen Wohnungsbau vom' 3. 11. 1988
Dipl.-Ing. Baumgarten, H. Staatliche Bauau fsich t SPG Grund-, Tief- und Wasserbau
Dipl.-Lng. Böttcher, W. VEB SBK Wasserbau KB Baugrund Berlin
Kommentar zur Vorschrift 120/82 (Teil 1) und 120/83 (Teil 2) "Bewehrte Erde"
In weniger als 20 ~ahren hat sich eine neue Bauweise mit der Bezeichnung "Bewehrte Erde " weltweit durchgesetzt. Dabei handelt es sich bekanntermaßen um die Anordnung von zugfesten Materialien (Bewehrungen, Armierungen) in Lockergesteinen (VerfDllmaterial), bei der eine WechselWirkung zwischen Bewehrungen und VerfDllmaterial ausschließlich über die Reibung in den Kontaktflächen (Grenzflächenscherfes tigkeit) erreicht wird. Infolge der Grenzflächenscherfestigkeit kommt es bei einer Belastung von bewehrter Erde zur Mitwirkung der Armierungen in der Form, daß axiale (auf die Bewehrung bezogene) Verformungen behindert werden. Auf diese' ' Weise entsteht ein& Verbundwirkung, die zu einer erheblichen Vergrößerung der Belastbarkeit gegenüber dem Unbewehrten Zustand fDhren kann. Auf Grund der Tatsache, daß man zur Errichtung bewehrter Erdbauwerke vorwiegend nichtbindige Locke rgesteine verwendete, wird die Wirkung einer Bewehrung häufig mit der Erieugung einer scheinbaren Kohäsion bei rolligen Erdstoffen verglichen.
Die Berechnung und die bauliche Durchbildung von Stützkonstruktionen aus bewehrter Erde wird in der DDR mit der Vorschrift 120/82 (Teil 1) und 120/83 (Teil 2) der Staatlichen BauaufSicht verbindlich vorgeschrieben. Diese Vorschrift ist bereits 1983 (Teil 1) bzw. 1984 (Teil 2) veröffentlicht, bislang aber weder ergänzt noch Dberarbeitet worden. Der Teil 3 "Bewehrte Gründungspolster" wird derzeit era~beitet. Eine zusammenfassende NeubearbeituQ9 der gesamten Vorschrift
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unter Einbeziehung bereits vorliegender neuer Kenhtnisse ist in Vorbereitung.
Die V~rschrift 120 gilt · genau genommen nur für Stützbauwerke mit senkrechter Außenhaut, die entweder mit Stahlbändern oder flächenhaft mi~ Geotextilien zu bewehren sind. In Verbindung mit Stahlaußenhautelementen sind auch Geotextilstreifen als Bewehrungen zugelassen. Für praktische Anwendungen wird sich jedoch eine vollflächige Bewehrung kaum umgehen lassen, weil die ohnehin relativ geringe Festigkeit der Geotextilien bei der Berechnung der inneren Stabilität unter Berücksirihtigung des Nutzungsfaktors k (Alterung) teilweise erheblich zu vermindern is t • .
'Noch bis vor w~nigen Jahren sind nahezu ausschließlich Stützbauwerke aus bewehrter . Erde errichtet worden. Zwischenzeitlich gibt es aber auch zahlreiche Beispiele dafür, daß das Prinzip auf unterschiedlichste ' Konstruktionen anwendbar ist und dabei zu volkswirtschaftlich effektiven Lösungen führt /1/. · So wird bewehrte Erde häufig eingese~zt, um die Tragfähigkeit und Standsicherheit bei Gründungen, Dämmen oder Böschungen zu erhöhen. Daneben zeichnet sich eine ständig größer werdende Vielfalt technischer Lösun- I
gen ab, die besonders dadurch gekennzeich-net ist, daß neben konstruktiven Details auch die Kriterien für die Auswahl geeigneter Bewehrurigs- und yerfüllmaterialien weiterentwickelt werden. Im Ergebnis neuerer Forschungsarbeiten /2/ /3/ /4/ sind schwachbindige Lockergesteine als Verfüllmaterial grundsätzlich einsetzbar, wenn deren Plastizitätsindex nicht größer als I p = 0~1 ist. Dabei darf der Arrteil der Körnung bis d = 0,002 mm maximal 10 % uhd bis d ~ 0,02 mm höchstens 30 % betragen /3/ /4/.
In zunehmendem Maße werden Bauwerke projektiert und ausgeführt, die sich weder in den Gel~ungsbereich der Vorschrift 120 einordnen noch nach dem dort vorgegebenen Verfahren nachweisen lassen. · Das ist grundsätzlich möglich; bei der Berechnung solcher Konstruktionen sind aber einige Besonderheiten zu beachten, auf die nachfolgend eingegangen wird: - Es ist allgemein üblich, die Baukonstruk
tionen so zu bemessen, daß einmal deren Gebrauchsfähigkeit unter vörgegebenen Nutzungsbedingungen nachgewiesen und zum anderen ein Versagen mit einer vorgeschriebenen Sicherheit ausgeschlos~~n wird. Bekanntlich sind bei grundbaustatischen Untersuchungen neben der Tragfähigkeit oder Standsicherheit auch Formänderungen (Setzungen) zu berechrien. -Dazu werden jeweils unterschiedliche Verfahren angewendet und auch die Belastungen, von denen man dabei ' ausgeht, sind nicht die gleich'en. Diese Unterschiede entstehen dadurch, daß bei der Setzungsberechnung mit Methoden der Elastizitätstheorie für tatsächlich einwirkende Lasten (Normlasten) und Durchschnittswerte der Steifigkeitspafameter des Lockergesteins die zu erwartenden Verformungen ermittelt werden sollen, während bei Tragfähigkeits- und Standsicherheitsberechnungen nach dem · Abstand zum Versagensfall gesucht wird. Der Versagensfall selbst wird in der Regel theoretisch ermittelt, wozu in Abhängigkeit von den verwendeten Verfahren unterschiedlich viel Aufwand erforderlich sein kann. Völlig unerheblich ist in dem zusammenhang, ob dieses rechnerische Versagen durch Einwirkungen herbeigeführt wird, wie das bei der Erddruck- und der Grundbruchberechnung der Fall ist, oder über eine Verringerung der Festigkeit des Lockergesteins, die
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wiederum für die Verfahren zur Ermittlung der Geländebruchsicherheit typisch ist. Grundsätzlich wird dabei immer von einem Zustand ausgegang~n,bei dessen überschreitung erst die betreffende Konstruktion durch den Bruch des Baugrundes versagt und der deshalb allgemein als Grenzzustand der Tragfähigkeit bezeichnet werden kann. .
- Für praktische Berechnungen verwendet man in der Regel einfache, vom Belastungsvorgang unabhängige Verfahren - (Grenzgleichgewichtsverfahren) • Dabei wird der VersagensfalI stets auf einen Bruchzustand, also das Vorhandensein von Gleitflächen, zurückgeführt. Die Tragfähigkeit selbst ergibt sich dann unter Beachtung der 'statischen und der kinematischen Zulässigkeit des Bruchs, wobei 8ine vollständige Lösung dadurch gekennzeichnet ist, daß beide Bedingungen"gleichermaßen . erfüllt sind. Bei den gebräuchlichen Verfahren zur Erddruck-, Geländebrubh- und ·Drundbruchberechnung werden die kinematischen und die Gleichgewichtsbedingungen grundsätzlich nur näherungsweise erfüllt. Das gilt vor allem für die seg. Extremalmethoden, die besonders häufig angewendet werden. Diese Grenzgleichgewichtsverfahren eignen sich ,prinzipiell auch zur Tragfähigkeitsberechnung bei bewehrter Erde.
- Das Auftreten von Gleitflächen ist bei Bruchve~suchen immer wieder beobachtet und mit - nahezu allen zwischenzeitlich vorge~chlagenen Berechnungsmethoden berücksichtigt worden. Entscheidend ist dabei, daß auch die entlang ddr Gleitflächen aktivierte Scherfestigkeit des Verfüllmaterials in die Berechnung eingeht. Ein derartiges Vorgehen ist offensichtlich nur dann zulässig, wenn sämtliche, im Zusammenhang mit der vollständigen Mobilisierung der Scherfestigkeit des Lockergesteins stehenden Formänderungen innerhalb des Verfüllmaterials für die Bewehrungen ungefährlich sind. Bekanntermaßen sind diese Formänderungen unter anderem auch von den Bauwerksabmessungen sowie vom Verlauf de~ entstehenden Gleitflächen abhängig und können infolgedessen sehr unterschiedliche Größenordnungen aufweisen. So haben zahlreiche Untersuchungen an Stützbauwerken aus bewehrter Erde gezeigt, ~aß dort eine örtliche Gleitflächenbildung mit geringen Verformungen verbunden ist und in der Regel bereits bei der Errichtung einsetzt. Ganz anders sind die Bedingungen b~im Einsatz von Bewehrungen zur Stabilisierung von Gründungspolstern oder Erddämmen. In diesen Fä llen is t mit wes en t lic h größeren Verformungen bis zum Auftreten durchgehender Bruchflächen im Lockergestein zu rechnen, und demnach sind dann auch höhere Anforderungen an die Bruchdehnung des Bewehrungsmaterials zu stellen.
- Zu beachten ist weiterhin, daß die Verformbarkei! von Geotextilien durch das ' Verfüllmaterial ' erheblich beeinträchtigt sein kann. Entsprechende Versuche mit Vliesen und Filzen ergaben bereits bei geringen Verschiebungswegen eine Aktivierung großer Zugkräfte auf kurzen Längen /3/. Somit besteht die Gefahr, daß die Bewehrung trotz einer an sich ausreichenden Bruchdehnung früher bricht als das Lockergestein.
_ Die Praxis hat gezeigt, daß bewehrie Erde sehr gut für anspruchsvolle Konstruktionen, wie Brückenwiderlager und Rampen, angewendet werden kann. Dadurch erlangt die Problematik der Eigensetzungen und vor allem die der Horizontalverformungen eine größere Bedeutung, so daß zum Nachweis der Nützungs-
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fähigkeit derartiger Bauwerke die in de~ gegenwärtigen Fassung der Vorschrift 120 geforderte Untersuchung der Auswirkung von Baugrundsetzungen nicht -mehr ausreicht.
- Da bei Modellversuchen und Messungen an ausgeführten Bauwerken unter Nutzlasten keine durchgehenden Gleit- oder Bruchflächen bemerkt wurden, ist die Anwendung der Elastizitätstheorie zur Verformungsberechnung naheliegend . _Danach ist es , z. B. möglich, die Horizontalve~formu~gen infolge des nutzlastbeding t en H~n~erfullungsdrucks mit Hilfe aer Ideal1s1erung der Stützkonstruktion als Kragscheibe zu bEl,rEichnen. Während zur Berechnung der Satzung eines auf - der Bauwerksoberfläche belasteten Fundaments (z. B. Aufiagerbank) die Vertikalspännungsverteilung nach TGL 11 464/01 genügend genau bestimmbar ist, muß bei der Ermittlung der Horizontalspannungen der durch die Bewehrung aufrechterhaltene innere 'spannungszustand berücksichtigt wer'den. Formal läßt sich nach diesem Standard auch die Setzung ein~r Gründung auf einem System aus steifer Deckschicht und weicherem Baugrund berechnen. Diese Verfahrensweise setzt jedoch voraus, daß die Deckschicht die ihr implizit zugeordnete Schub- und Biegebeanspruchung aufnehmen kann. ~
Bei nichtbindigem Schichtmaterial ist die?e beim "'!ts -Verfahren" nach TGL 11 464/01
getroffene Annahme nicht erfüllt. Auch wenn die Deckschicht bewehrt ist und dadurch ein Teil der Biegebeanspruchung der Bewehrung zugeordnet werden kann, bleibt die Schubbelastung des Lockergesteins bestehen. Allein daraus ist ersichtlich, · daß einer Beeinflussung der Setzungen durch Erhöhung der Bewehrungsst~ifigkeit Grenzen gesetzt sind.
- Wird andererseits berücksiqhtigt, daß es bereits im Nutzungszustand zur plastischen Formänderung, z. B. infolge 'von horizon- . ta len Ve rdrückun gen ode r Durchs tanze rsche inungen, komm~, ergeben sich bei Einsatz einer Bewehrung insbesondere durch den Aufbau zusätzlicher Horizontaldruckspannungen im Lockergestein Effekte der Setzungsreduzierung. Vergleichsbasis f~r die Baugrundverbesserung durch Bewehrung ist deshalb nicht die TGL 11 464/01, sondern sind neben Versuchen solche Berechnungsverfahren, mit denen die Erscheinung der örtlichen Plastizierung erfaßt werden kön-nen /5/. Große Bedeutung hat in diesem Zusammenhang eine, die Methode der finiten Elemente nicht voraus~etzende bodenme~hanische ModelIierung des Vorgangs d~~ horizontalen Verdrückung.
Zusammenfassend muß also eingeschätzt werden, daß eine Anwendung von bewehrter Erde außerhalb des Geltungsbereichs der Vorschrift 120 nicht unproblematisch ist und grundsätzlich Spezialkenntnisse erfordert. Aus diesem Grund~ sind solche Vorhaben bei der Spezialprüfgruppe Grund-, Tief- und Wasserbau iri Erfurt zur bauaufsichtlichen Prüfung einzureichen. Es wird empfohlen, bei der Vorbereitung derartiger Bauwerke auf diesem Gebiet anerkannte Spezialisten, z. B. des VEB Forschungsanstalt für Schiffahrt , Wasserund Grundbau Barlin, der Dresdner Hochschule fü~ Verkehrswesen oder der Wilhelm-PieckUniversität Rostock, einzubeziehen.
Literatur /1/ Entwicklungsstand, Berechnungs- und
Ausführungsbeispiele sowie wissenschaftliche Weiterentwickl~ng der Bauweise "Bewehrte Erde" in der DDR / Autorenkollektiv. - Berlin: VEB Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau, 1987. - (Mitteilungen; 52)
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Untersuchung zur Verwendung von schwachbindigen Erdstoffen im Rahmen der Bauweise der bewehrten Erde / R. Strate. -1986. - Rostock, Wilhelm-Pieck-Universi~ tät, Diss. A Beitrag zum Einsatz von Sekundärrohstoffen als Bewehrungsmaterialien für Bauwerke aus bewehrter Erde sowie zur Grenzflächenscherfestigkei~ zwischen Bewehrung und Lockergestein / WilhelmPieck-Univ~rsität, Köhler, U. - Rostock, 1~88
Substitu~ion von Bewehrungsmaterialien und Erweiterung von ·Einsatzkriterien für bewehrte'Erde : S:/E-Bericht / VEB Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau. ~ Berlin, 1988
Untersuchungen zum Grenzzustand der Nutzungsfähigkeit bewehrter Erdbauwerke / Wilhelm-Pieck-Universität; Nietiedt, H. W. - Rostock, 1988
Dipl.-Ing. H. W. Nieti~dt Dipl.-Ing. P. Otte Prof. Dr. sc . techn.::J. Riße
Sicherheitsgefährdende Schäden an Dachp!atten aus Glasstahlbeton
Zur Erzielung lichtdurchlässiger Abschlußdecken, Kellerlichtschächte und dergleichen sind zwischen 1950 und 1960 mehrfach Konstruktionen ßUS Glasstahlb~ton nach /1/ ausgeführt worden. Ihr Einsatz erfolgte als Oberlichte für Werkhallen, Schwimmbäder und größere Kfz-Hallen /2/ ohne ausreichende Beachtung ihres Langzeitverhaltens.
Die Plattenkonstruktionen sind gekennzeichnet durch kreuzweise angeordnete ~xtrem feingliedrige Stahlbetonrippen mit ~azwischenliegenden Glaskörpern, wobei die in der Druckzone liegenden Glaskörper als stati~ch wirksam in Rechnung gestellt wurden (Bild 1 und 2).
Als Mindestwerte waren
Rippenhöhe Rippenbreite
vorgeschrieben:
~ 60 mm
Dicke der Glaskörpe~ Rippenbewehrung Abstand der Tragbewehrung Abstand der Querbewenrung MindestbetoDgüte
f: 30 mm ~ 20 mm G: 6 mm
;:;;'250 mm ~ 300 mm
B 160 "ausreichend wasserdicht" .
Die Ausführung erfolgte in der Regel als -einachsig bewehrte, zweiseitig fre~ aufliegende vorgefertigte Glasstahlbetonplatte. ::Jede Einzelplatte war mit einem hinreichend breiten Stahlbetonrahmen zu umschließen. Brei te und 'Höhe des Rahmens mußten ' der Rippenhöhe entsprechen. Infolge der geringen Rippenabmessungen .ergaben sich Betonüberdeckungen der Bewehrungsstäbe c < 15 mm. Die Oberseiten der Glasstahlbetonplatten waren den Witterun~se~nflüssen schutzlos
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