Artikeldatenbank
Autor(en) | Titel | Zeitschrift | Ausgabe | Seite | Rubrik |
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Hu, Yifeng; Bayer, Manfred; Sieler, Ulrich | Zu den geomechanischen Parametern von Nürnberger Keupersandstein für den kreuzungsfreien Ausbau des Frankenschnellwegs Nürnberg (Abschnitt Mitte) | geotechnik | 1/2022 | 31-42 | Aufsätze |
KurzfassungIm Zuge des kreuzungsfreien Ausbaus des Frankenschnellwegs in Nürnberg ist im Abschnitt Mitte ein Tunnel mit tiefer Gradiente in Spritzbetonbauweise geplant. Der Tunnel wird überwiegend im Nürnberger Keupersandstein (Blasensandstein der Kategorie mürb bis mittelhart) aufgefahren. Hierbei werden mehrere kreuzende Bahnlinien mit dem geplanten Tunnel unterfahren. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit stellt die Deutsche Bahn hohe Anforderungen an die Begrenzung der Verformungen bzw. Setzungen der Eisenbahndämme durch den Tunnelvortrieb bei einer Überdeckungshöhe bis ca. 18 m. Zur realitätsnahen Prognose des Verformungs- bzw. Setzungsverhaltens durch Tunnelvortrieb wurden zahlreiche Triaxialversuche an Prüfproben der mürben, mittelharten und harten Sandsteine durchgeführt. Dabei wurden insbesondere die Einflüsse des Seitendrucks und der Ent- bzw. Wiederbelastungsschleifen auf Steifigkeiten untersucht. Der Auswertung der Versuchsergebnisse wurde das Stoffmodell Hardening Soil Model (HSM) zugrunde gelegt. Davon ausgehend wurde die Anwendbarkeit des Stoffmodells HSM für die Nürnberger Keupersandsteine je nach der Kategorie bzw. Druckfestigkeit überprüft, die entsprechenden geomechanischen Parameter ermittelt und zur Bemessung empfohlen. In diesem Aufsatz werden die wesentlichen Ergebnisse dargestellt. x | |||||
Gömmel, Roland; Neidhart, Thomas; Rackwitz, Frank | Ein Ansatz zur Berücksichtigung pfahlartiger Tragglieder beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit | geotechnik | 4/2021 | 234-247 | Aufsätze |
KurzfassungStabilisierungssäulen (StS) sind hydraulisch gebundene, pfahlartige Tragglieder und werden zur Reduzierung von Setzungen bzw. zur Erhöhung der Gesamtstandsicherheit angewandt. Aufgrund der fehlenden Bewehrung in Verbindung mit häufig geringen Durchmessern sind StS nicht zum planmäßigen Abtrag von Einwirkungen quer zur Traggliedachse geeignet. Der Beitrag erläutert das laterale Tragverhalten unbewehrter pfahlartiger Tragglieder. In einem Überblick werden typische Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit vorgestellt und es wird herausgearbeitet, dass die bestehenden Ansätze den Beitrag der Tragglieder meist unzutreffend berücksichtigen und häufig erheblich überschätzen. Es wird ein numerisches Strukturmodell vorgestellt, mit welchem das laterale Tragverhalten unbewehrter, hydraulisch gebundener, pfahlartiger Tragglieder untersucht wurde. Anhand systematischer Untersuchungen wird dargelegt, wie StS bei lateralen Gleitkörperbewegungen versagen und welche Versagensmechanismen zu erwarten sind. Die Aktivierung des Traggliedquerwiderstands wird für undrainierte Bedingungen anhand eines einfachen mechanischen Modells erläutert und es werden daraus grundsätzliche Hinweise zu Entwurf und Bemessung geotechnischer Konstruktionen mit StS abgeleitet. Schließlich werden zwei Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit im Gleitkreisverfahren nach Bishop vorgestellt und deren Anwendung anhand eines Schadensfalls aufgezeigt. x | |||||
Jürgens, Hauke; Henke, Sascha | Entwicklung eines Python-Skripts zur Festigkeitsreduktion mit numerischen Methoden | geotechnik | 4/2021 | 248-259 | Aufsätze |
KurzfassungDie Anwendung numerischer Methoden beschränkt sich in der Geotechnik derzeit zumeist auf die Prognose des Verformungsverhaltens von Bauwerken im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Der Grenzzustand der Tragfähigkeit wird unter Berücksichtigung numerischer Methoden, z. B. der Finite-Elemente-Methode bisher nur in Ansätzen (z. B. bei homogenen Böschungen und kombinierter Pfahl-Plattengründung) behandelt. In dem vorliegenden Beitrag wird daher die Grundlage für die Anwendung einer ganzheitlichen Methode zur parallelen Festigkeitsreduktion an Strukturelementen und einer Abminderung der Scherparameter des Bodens diskutiert. x | |||||
Regtop, John; Feddema, Antoine | Investigations on the sinking process of large pneumatic caissons | geotechnik | 4/2021 | 260-280 | Aufsätze |
KurzfassungIn order to keep the port of Amsterdam accessible for ocean-going ships, a new sea lock is under construction at the town of IJmuiden. The new sea lock will replace one of the nearly 100-year-old locks and will be the largest sea lock in the world upon completion. In order to prevent vibrations in the vicinity of the old locks and to prevent the need for deep building pits, the gate chambers are constructed as pneumatic caissons. Due to the open U-shape of the caissons for the gate chambers, they are particularly vulnerable to torsional deformations that can occur during the sinking process, as a result of differential settlements. This was the main reason the contractor OpenIJ (a joint venture of BAM and VolkerWessels) wanted to get a better insight into the behaviour of the soil during the sinking process in order to control the deformations of the caissons during sinking. Together with the Hamburg University of Technology (TUHH) advanced Finite Element calculations were performed using the Abaqus/Explicit model to get a better understanding of the behaviour of the soil under a caisson during failure of the supporting soil berms. With the results and the lessons learned from the Abaqus analyses, additional analyses were made with Plaxis 2D and the Brinch Hansen method in order to support the sinking process. During the sinking process a real-time monitoring system helped the operators to keep the deformations of the caissons within tolerances. The monitoring results showed that the soil behaved as predicted and both caissons were successfully sunk to their final position. x | |||||
Fenk, Jürgen | Zur Prognose von Tagesbrüchen | geotechnik | 4/2021 | 281-282 | Aufsätze |
KurzfassungIn Ergänzung zu den Empfehlungen des Arbeitskreises “Altbergbau” wird im Ergebnis langjähriger Erfahrungen eine vereinfachte Verfahrensweise zur Prognose von Tagesbrüchen über Hohlräumen im Lockergebirge vorgeschlagen. x | |||||
Tafur, Elias; Ziegler, Martin | Harmonisierung in der Geotechnik - ein einheitliches Nachweisverfahren | geotechnik | 3/2021 | 151-165 | Aufsätze |
KurzfassungDie in Europa angewendeten unterschiedlichen Nachweisverfahren der EN 1997 beruhen auf unterschiedlichen Traditionen und Philosophien in den einzelnen Ländern bei der Art und dem Zeitpunkt der Faktorisierung von Einwirkungen und Widerständen. Die dadurch entstandene Vielfalt der Nachweisformate wird auch in der zukünftigen Normengeneration beibehalten. Das Ziel eines harmonisierten Nachweisverfahrens mit einem einheitlichen Sicherheitsniveau wird damit wieder nicht erreicht. x | |||||
Kolymbas, Dimitrios | Barodesy with a new concept for critical void ratio | geotechnik | 3/2021 | 166-177 | Aufsätze |
KurzfassungWith a new concept for the critical void ratio, barodesy yields promising simulations of element tests. Some shortcomings of this theory hitherto when simulating the behaviour of sand can be overcome by generalizing the widespread assumption that the critical void ratio is a function of the mean stress. Barodesy deviates from established lines of thought in soil mechanics. The interested reader can judge from this article whether this paradigm shift is worthwhile. x | |||||
Fleischer, Petra; Gesing, Carolin; Stelzer, Oliver | Technisch-biologische Ufersicherungen - Bemessungskonzept für die Ingenieurpraxis an Binnenwasserstraßen | geotechnik | 3/2021 | 178-190 | Aufsätze |
KurzfassungZur Verbesserung des ökologischen Zustandes an Binnenwasserstraßen sind in den nächsten Jahren umfangreiche Uferumgestaltungen vorgesehen. Naturnahe Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen sollen dort, wo es möglich ist, die bisherigen Steinschüttungen ersetzen, um wieder mehr Lebensräume für Pflanzen und Tiere sowie mehr Strukturvielfalt zu schaffen. Mit diesen technisch-biologischen Ufersicherungen gibt es an Wasserstraßen mit der heutigen Schifffahrtsbelastung noch relativ wenig Erfahrungen. Auf der Grundlage von verschiedenen Forschungsergebnissen und Erkenntnissen aus einem groß angelegten Naturversuch am Rhein bei Worms wurde unter Einbeziehung der Erfahrungen an kleineren Fließgewässern ohne Schifffahrt ein erstes Bemessungskonzept für die Ingenieurpraxis der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung erarbeitet und in eine Software integriert. Damit können jetzt neben Schüttsteindeckwerken auch Ufersicherungen mit Pflanzen dimensioniert werden. Die Besonderheiten der lebenden Baustoffe, die hydraulischen Einwirkungen, die zu untersuchenden geotechnischen Versagensmechanismen und die einzelnen Dimensionierungsschritte werden im Folgenden vorgestellt. x | |||||
Berger, Simon; Hofmann, Robert; Wimmer, Lukas | Einwirkungen auf starre Barrieren durch fließähnliche gravitative Massenbewegungen | geotechnik | 2/2021 | 77-91 | Aufsätze |
KurzfassungDie klimawandelinduzierten Beeinflussungen der Umwelt stellen für die Bewertungen von fließähnlichen gravitativen Massenbewegungen eine zunehmende Bedeutung und Herausforderung dar. Extreme Bedingungen für Siedlungsräume im alpinen Raum ergeben die Notwendigkeit, Schutzbauwerke zu errichten. Gravitative fließähnliche Massenbewegungen führen dabei für die Siedlungs- und Wirtschaftsräume in alpinen Regionen vermehrt zur Bedrohung von Menschen und Infrastrukturbauwerken. Mithilfe von empirischen Modellen können Einflussgebiete, Ablagerungsort sowie die Fließtiefe grob abgeschätzt werden. Bei den verschiedenen numerischen Programmen, die auf der Grundlage der Kontinuumsmechanik beruhen, sind sehr unterschiedliche, meist unbekannte Eingangsparameter notwendig. Zur genaueren Definition der maßgebenden Parameter werden oft Modellversuche durchgeführt, um die verschiedenen Bemessungsmodelle zu validieren. Grundlage des vorliegenden Modellversuchs stellen der Versuchsaufbau und die Untersuchungen an der Universität British Columbia dar, die an der Universität Innsbruck repliziert und erweitert wurden. x | |||||
Tinat, Christopher; Kirstein, Johannes; Grabe, Jürgen | Zur Tragfähigkeit von granularen Lastverteilungsschichten über Stabilisierungssäulen | geotechnik | 2/2021 | 92-101 | Aufsätze |
KurzfassungEin Anwendungsgebiet von Stabilisierungssäulen (STS) stellt die Baugrundverbesserung für großflächige, setzungsempfindliche Strukturen, wie (faser-)bewehrte Bodenplatten von Logistikzentren und anderen Hallenkomplexen dar. Zur wirtschaftlichen Optimierung von Dicke und Bewehrung der Bodenplatte wird häufig eine Lastverteilungsschicht (LVS) oberhalb der Säulen eingebaut. Ziel der LVS ist es, die unbewehrten Säulen von dem Bauwerk zu entkoppeln und die Bemessung der aufgelagerten Platte mit dem Ansatz einer gleichmäßig flächigen Bettung auf der LVS zu ermöglichen. Dabei ist die Interaktion zwischen Säulen, LVS und Bodenplatte zu berücksichtigen, die zusätzliche Beanspruchungen in der LVS und in der Bodenplatte hervorrufen können. Im vorliegenden Aufsatz wird das Nachweisschema für granulare LVS über STS bei starrer Lasteinleitung z. B. aus bewehrten Bodenplatten nach den französischen ASIRI-Empfehlungen unter Berücksichtigung des konventionellen Grundbruchnachweises nach DIN 4017 vorgestellt. In einer Parameterstudie werden Einflussgrößen auf die Grenzspannung der LVS bewertet. Hierzu werden ergänzend die Ergebnisse von Finite-Elemente-(FE)-Berechnungen an einer rotationssymmetrischen Einheitszelle mit einer Steifigkeitsreduktion des Bodens zwischen den Säulen herangezogen. Die FE-Berechnungen zeigen, dass die Grenzspannung bei einer gering mächtigen LVS (H3 < H3 ) zunimmt. Jedoch sind bis zur kritischen Höhe H3 zusätzliche Biegemomente in der darüber liegenden Bodenplatte zu berücksichtigen. Das Biegemoment nimmt mit einer Verringerung der LVS-Mächtigkeit zu. x | |||||
Knopp, Julia; Moormann, Christian | Verwitterungsabhängige Zerfalls- und Entfestigungsvorgänge veränderlich fester Ton- und Schlufftonsteine am Beispiel des Keupers | geotechnik | 2/2021 | 102-113 | Aufsätze |
KurzfassungVeränderlich feste Gesteine sind sehr zerfallsempfindlich, da sie innerhalb kurzer Zeit u. a. durch Austrocknungs- und Wiederbefeuchtungs-Wechsel ihren Zusammenhalt verlieren können. In einer umfangreichen Laborstudie wurde ein neues Verfahren zur Klassifikation der Veränderlichkeit entwickelt, mit dem eine eindeutige Erfassung des Zerfallspotenzials möglich ist. In der hier vorliegenden Studie wurde näher untersucht, welche Gesteinseigenschaften die Zerfallsneigung der Gesteine beeinflussen. Festgestellt wurde dabei, dass der natürliche Verwitterungszustand die Veränderlichkeit stark beeinflusst. Ursache hierfür ist ein mit der Verwitterung abnehmender Sulfatgehalt und ansteigender Interaggregatporenanteil. x | |||||
Wiebicke, Max; Herle, Ivo; Andò, Edward; Viggiani, Gioacchino | Measuring the fabric evolution of sand - application and challenges | geotechnik | 2/2021 | 114-122 | Aufsätze |
KurzfassungThe behaviour of granular materials, such as sands, is controlled by the interaction of particles. This interaction can be described geometrically by orientations and statically by forces. Using x-ray &mgr;-tomography and image analysis, it is possible to determine the geometrical fabric at the grain-scale, whereas the forces still remain inaccessible in natural granular materials. This article shows how the fabric can be accessed using standard and recently proposed advanced image analysis techniques and elaborates which problems arise when describing the fabric quantitatively. These techniques were applied to a triaxial compression test on Hostun sand. The results are described in terms of a fabric tensor, a coordination number and an anisotropy and then related to the macroscopic behaviour of the sample. x | |||||
Kosmann, Benedikt; Perau, Eugen | Beschreibung der Festigkeit von Fels unter echten triaxialen Bedingungen mit der Grenzbedingung nach Mogi-Coulomb | geotechnik | 1/2021 | 2-13 | Aufsätze |
KurzfassungDurch Untersuchungen von Fels unter echten triaxialen Bedingungen kann der Einfluss der mittleren Hauptspannung auf das Versagen gezeigt werden. Für numerische Berechnungen von Tunneln und Bohrlöchern, bei denen die mittlere und kleinste Hauptspannung nicht identisch sind, wären Grenzbedingungen vorteilhaft, die den Einfluss der mittleren Hauptspannung berücksichtigen. Mit der in den Sonderfällen triaxialer Extension und Kompression mit Mohr-Coulomb identischen Grenzbedingung nach Mogi-Coulomb kann dieser Einfluss berücksichtigt werden. Um echte triaxiale Grenzzustände besser abbilden zu können, wird in diesem Aufsatz die modifizierte Grenzbedingung nach Mogi-Coulomb untersucht, in der die Grenzbedingungen nach von Mises, Drucker-Prager und Mohr-Coulomb als Spezialfälle enthalten sind. Um Anwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen, werden der Ursprung, die Fließfläche im Spannungsraum, der Einfluss der Parameter, die Konvexität und die Parametergewinnung aus Laborversuchen behandelt. x | |||||
Henke, Sascha | Numerische Untersuchungen zum Einfluss von Reaktionspfählen auf statische Pfahlprobebelastungen | geotechnik | 1/2021 | 14-23 | Aufsätze |
KurzfassungIn diesem Beitrag wird im Rahmen einer numerischen Variationsstudie der Einfluss von Reaktionspfählen auf das Last-Verformungs-Verhalten des Probepfahls im Rahmen von statischen Pfahlprobebelastungen untersucht. Hierbei werden die Einflussfaktoren lichter Abstand der Pfähle untereinander, Pfahllängen, Länge der Reaktionspfähle im Verhältnis zur Probepfahllänge sowie die Anzahl der Reaktionspfähle untersucht. Es zeigt sich, dass bei einigen Konfigurationen die Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfähle” (EA Pfähle) der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT) hinsichtlich des einzuhaltenden Mindestabstands der Pfähle zueinander nicht ausreichend sind, um einen Einfluss der Reaktionspfähle auf das Tragverhalten des Probepfahls zu vermeiden. x | |||||
Klobe, Berthold | The design of plane earthwork structures on pile foundations | geotechnik | 1/2021 | 24-32 | Aufsätze |
KurzfassungA newly developed design concept for plane earthwork structures on pile foundations is presented. This design concept is based on a complex mathematical background that has been derived using fundamental mechanical principles. The mechanical system comprises the arching effect in a plane earthwork structure on punctual supports. It incorporates the effect of an elastic membrane that is formed by orthogonal ribs of geogrids, the modulus of subgrade reaction between the piles and the elastic settling of the piles. Some practical design examples are shown. The important aspects of the analysis and the design are pointed out. The complete mathematical background and a comprehensive design tool for free use have been prepared and are provided through a download link: https://gft-pes.blogspot.com. x | |||||
Tynior, Roger; Meier, Thomas; von Wolffersdorff, Peter-Andreas | Neuartiger Nachweis für die Gebrauchstauglichkeit von Asphaltinnendichtungen in Staudämmen | geotechnik | 4/2020 | 224-236 | Aufsätze |
KurzfassungFür Staudämme sind Sicherheitsnachweise nach DIN 19700-11 zu führen. Dazu gehört auch der Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Asphaltinnendichtungen (AID). Danach dürfen nur begrenzte Verformungen auftreten, sodass es zu keinen Rissbildungen im Asphaltmaterial kommen kann. Für diese Dichtungsart liegt bisher kein allgemein verbindliches und in breiter Anwendung praktiziertes Berechnungsverfahren vor. Aufbauend auf dem Materialverhalten des Asphaltbetons wird als hinreichendes Hauptkriterium die Einhaltung definierter Grenzhauptspannungsverhältnisse formuliert, die nicht unterschritten werden dürfen. Als Zusatzkriterium sind definierte Grenzverformungen der Volumenänderung einzuhalten. Unter Verwendung eines vereinfachten Stoffmodells für den Asphaltbeton wird anhand eines adäquaten Finite-Elemente-(FE)-Modells für einen Damm mit AID dieser Nachweis für die AID bei den maßgeblichen Belastungsfällen geführt. x | |||||
Rosenzweig, Tino; Szczyrba, Sebastian; Kudla, Wolfram | Spannungszustände in Abraumförderbrückenkippen | geotechnik | 4/2020 | 237-247 | Aufsätze |
KurzfassungIm Lausitzer Braunkohlerevier sind infolge des Braunkohlentagebaus ausgedehnte Innenkippenflächen entstanden, in denen unter bestimmten Voraussetzungen eine Gefährdung durch Bodenverflüssigung besteht. Eine spontane Bodenverflüssigung kann eintreten, wenn der ursprünglich herrschende Gleichgewichtszustand durch ein Initial gestört wird. Die nötige Initialenergie ist dabei direkt vom Spannungszustand abhängig. Durch die Verkippungstechnologie mit schrägen Schüttscheiben kann sich der Spannungszustand in Innenkippen vom Spannungszustand natürlich abgelagerter Böden unterscheiden. In einem aktiven Tagebau wurde daher ein umfangreiches Messprogramm umgesetzt, um den Spannungszustand in Innenkippen beim Überschütten und Fortschreiten des Tagebaus zu erfassen. Hierfür wurden 16 Spannungsmessstationen in vier Geberlagen und vier Messquerschnitten installiert und von einer F60-Abraumförderbrücke (AFB) überschüttet. Dabei wurde an jeder Spannungsmessstation die Horizontalspannung in Strossenrichtung &sgr;xx und senkrecht zur Strossenrichtung &sgr;yy sowie die Vertikalspannung &sgr;zz gemessen. Die Messergebnisse wurden mit numerischen Berechnungen nachvollzogen. Die Messergebnisse und die Ergebnisse der numerischen Berechnungen zeigen, dass in Innenkippen kein homogener Spannungszustand vorherrscht, der allein über einen Erdruhedruckbeiwert beschrieben werden kann. x | |||||
Nuber, Thomas; Pohl, Martin | Zur Ermittlung von resultierenden Wasserdrücken auf Uferwände in Tidegebieten | geotechnik | 4/2020 | 248-261 | Aufsätze |
KurzfassungBei der Bemessung von Uferwänden sind die aus den Grund- und Oberflächenwässern resultierenden Druck- und Strömungskräfte als Einwirkungen zu berücksichtigen. Für Tidegebiete sind in den EAU 2012 Näherungsansätze enthalten. Anhand dieser Näherungsansätze können für die einzelnen Bemessungssituationen die anzusetzenden Wasserstände abgeschätzt werden. Die Näherungsansätze sind allgemeingültig, sodass bei bestimmten hydraulischen Randbedingungen und örtlichen Verhältnissen die resultierenden Wasserdrücke weit auf der sicheren Seite liegen können. Vor diesem Hintergrund kann es sinnvoll sein, die resultierenden Wasserdrücke auf der Grundlage von Grundwasserstandsmessungen festzulegen. An einem Beispiel wird gezeigt, welche Auswerteansätze für die Verhältnisse in den norddeutschen Tidegebieten zu verfolgen sind, um die resultierenden Wasserdrücke zu ermitteln und zudem die hydrogeologischen Verhältnisse genauer zu erfassen. Hierbei liegen die resultierenden Wasserdrücke, die über eine Auswertung der Grundwasserstände und eine Grundwassermodellierung ermittelt wurden, weit unterhalb der Werte, die sich aus den EAU-Näherungsansätzen ergeben. Somit wird über Messungen und Auswertungen von Grundwasserstandsdaten eine wirtschaftlichere Bemessung von Uferwänden in Tidegebieten ermöglicht, sodass für die norddeutschen Tidegebiete Grundwassermessungen grundsätzlich zu empfehlen sind. x | |||||
Bode, Manuel; Medicus, Gertraud; Fellin, Wolfgang | Erweiterte Anwendung der Barodesie für Finite-Elemente-Berechnungen | geotechnik | 4/2020 | 262-274 | Aufsätze |
KurzfassungIn diesem Aufsatz werden erweiterte Anwendungsmöglichkeiten der Barodesie bei Finite-Elemente-Berechnungen aufgezeigt. Dabei wird zum einen die Anwendung des Konzepts der intergranularen Dehnung zur Berücksichtigung der Steifigkeitserhöhung im Bereich kleiner Verzerrungen mit der dazugehörigen FE-Implementierung vorgestellt. Durch die Verwendung der sog. asymptotischen State Boundary Surface (ASBS) der Barodesie können die Effekte des Überschreitens zulässiger Zustände mit der intergranularen Dehnung reduziert werden, womit eine realistischere Verformungsprognose möglich ist. Zum anderen wird ein verbesserter Ansatz zur Standsicherheitsberechnung mittels Parameterreduktion für die Barodesie präsentiert. Anhand einfacher FE-Anwendungen werden die vorgestellten Erweiterungen verifiziert und deren Einfluss auf das Berechnungsergebnis untersucht. x | |||||
Aulbach, Benjamin; Ziegler, Martin; Ruoff, Markus | Prognosemodell für sümpfungsbedingte Bodenbewegungen - Entwicklung und bisherige Anwendung im Rheinischen Braunkohlerevier | geotechnik | 3/2020 | 135-146 | Aufsätze |
KurzfassungZur Abbildung aktueller und zur Prognose weiterer sümpfungsbedingter Bodenbewegungen wurde ein auf bodenmechanischen Grundsätzen basierendes Modell entwickelt. Das Modell wurde bis dato sowohl im Rahmen bergrechtlich erforderlicher Nachweise durch die RWE Power AG als auch im Rahmen umweltrelevanter Untersuchungen durch das Landesamt für Umwelt, Natur und Verbraucherschutz NRW an mehr als 30 Punkten im Rheinischen Braunkohlerevier angewandt. Dabei können das seit den 1950er-Jahren beobachtete und gemessene Bodenbewegungsverhalten qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet und darauf basierend zukünftige Bodenbewegungen prognostiziert werden. Aktuell in Bezug auf das Hebungsverhalten bindiger Böden noch vorhandenen Unsicherheiten können durch fortlaufende Messungen und Nachkalibrierungen weiter reduziert und so die Prognose stetig verbessert werden. Weiterhin lässt sich das Modell bei neuen Randbedingungen etwa infolge des durch die Bundesregierung beschlossenen Kohleausstiegs einfach anpassen und ist zudem prinzipiell auf andere Braunkohleabbaugebiete übertragbar oder auch für sonstige Anwendungen adaptierbar. x | |||||
Achmus, Martin; Schmoor, Kirill Alexander; Herwig, Volker; Matlock, Benjamin | Lateral bearing behaviour of vibro- and impact-driven large-diameter piles in dense sand | geotechnik | 3/2020 | 147-159 | Aufsätze |
KurzfassungMonopiles are the preferred foundation solution for offshore wind turbines in sandy soils below shallow and moderate water depths. The piles are commonly installed using impact driving. A severe disadvantage of this installation method is that high noise levels occur in the water, which are a risk to animals living in the sea. Approval authorities are known to impose statutory requirements to mitigate this risk, placing a financial burden on installation. Vibratory driving is an alternative installation method that reduces noise emission levels significantly. However, the effect of vibro-driving on the bearing behaviour of piles under lateral loading is largely unknown. Full-scale load tests were conducted in predominantly dense, non-cohesive, saturated soil to investigate the differences between impact-driven piles and vibrated piles regarding their lateral bedding behaviour. CPTs and pile head load-displacement curves were recorded and evaluated. In general, it was determined that the bearing behaviour of vibro-driven piles is heavily dependent on the parameters of the installation process. For the installation parameters used in the test campaign, two vibro-driven piles showed a weaker bedding reaction in comparison to the impact-driven piles, although one vibrated pile installed with unintentionally different parameters showed an only slightly weaker behaviour under primary loading and even increased unloading and reloading stiffness. Furthermore, it was observed that an indication regarding the differences in the bedding resistance can be obtained via CPT measurements before and after installation, since the installation procedure considerably affects the relative density of the soil around the pile. x | |||||
Marte, Roman; Choosrithong, Kamchai; Schweiger, Helmut F. | Numerische Studien zur Sicherung von Baugruben und Geländesprüngen mit Stützscheiben | geotechnik | 3/2020 | 160-172 | Aufsätze |
KurzfassungIn diesem Beitrag wird die innere und äußere Tragwirkung von Sicherungen von Geländesprüngen mittels Stützscheiben bzw. schalenartig wirkenden Tragwerken numerisch untersucht. Solche Lösungsansätze zur Sicherung, z. B. von Baugrubenböschungen, können zum Einsatz kommen, wenn der Einbau von Zugelementen wie Anker oder Nägel, z. B. aufgrund von eingeschränkter Nutzbarkeit von Nachbargrundstücken, nicht möglich oder gewollt ist. Stützscheiben können durch überschnittene Großbohrpfähle, DSV-Säulen oder Einmischelemente hergestellt werden. Der Nachweis der äußeren Tragfähigkeit erfolgt dabei im Allgemeinen durch ein vereinfachtes analytisches Verfahren, der sog. Palisadentheorie. Ein Nachweis der inneren Tragfähigkeit ist mit analytischen Verfahren praktisch kaum möglich. In den in diesem Beitrag diskutierten numerischen Untersuchungen wird das große Optimierungspotenzial derartiger Tragsysteme in Bezug auf die äußere Tragfähigkeit aufgezeigt, und auf Basis geeigneter Stoffmodelle für Boden und Baumaterial für die Stützscheiben wird die innere Tragwirkung derartiger Systeme eingehend diskutiert. Zusammenfassend wird aufgezeigt, dass bei Anwendung dreidimensionaler numerischer Berechnungsmethoden mit geeigneten Stoffmodellen, ein großes Einsparungspotenzial in der Dimensionierung derartiger Stützsysteme möglich ist. x | |||||
Melsbach, Manuel; Birle, Emanuel; Kellermann-Kinner, Christine | Modellierung des Wasserhaushalts von Straßenböschungen in Lysimetern | geotechnik | 3/2020 | 173-185 | Aufsätze |
KurzfassungZur Ermittlung des Wasserhaushalts von ungesättigten Erdbauwerken wurden bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Lysimeteruntersuchungen unter Laborbedingungen durchgeführt. Dazu wurden Böschungsausschnitte mit kiesigem und bindigem Boden, Hausmüllverbrennungsasche, Recycling-Materialien und industriellen Nebenprodukten errichtet. Die Lysimeter wurden mit unterschiedlichen Intensitäten beregnet und Sickerwasser sowie Zwischen- und Oberflächenabfluss quantifiziert. So werden typische, mit natürlichen Dammschüttmaterialien und mineralischen Ersatzbaustoffen errichtete Straßenböschungen abgebildet. Zudem wurden auch Bauweisen untersucht, bei denen in Anlehnung an das Merkblatt für Technische Sicherungsmaßnahmen im Erdbau oberhalb des Dammschüttmaterials zur Ableitung des eindringenden Sickerwassers eine Dränmatte angeordnet wurde. x | |||||
Beuße, Jannik; Grabe, Jürgen | Messtechnische Begleitung der Einbringung einer Tragbohle mittels Vibration und Schlagrammung | geotechnik | 2/2020 | 61-76 | Aufsätze |
KurzfassungDie lagegetreue Installation kombinierter Stahlspundwände ist weiterhin eine Herausforderung. Deformierte oder von ihrer geplanten Lage abweichende Tragbohlen können zu einem Systemversagen führen. Es gibt nur vereinzelt Empfehlungen, wie das Einbringgerät und die Rammführung passend zum Boden und der einzubringenden Tragbohle zu wählen ist. Zusätzlich wird der Nachweis für kombinierte Wände nur für den Endzustand erbracht, obwohl das Tragverhalten durch den Installationsprozess beeinflusst wird, sodass Richtlinien für die Auswahl einer zielführenden Rammkonfiguration sowie ein Nachweisverfahren unter Berücksichtigung der Einflüsse aus dem Einbringverfahren benötigt werden. Um die Dynamik des Installationsprozesses von Tragbohlen genauer zu untersuchen, wird die Einbringung einer Tragbohle mittels Vibration und Schlagrammung im Rostocker Hafen untersucht. Dabei werden die Beschleunigungen, Dehnungen und Neigungen an der Tragbohle gemessen. Zusätzlich werden die Beschleunigungen an der Rammführung und am Einbringgerät gemessen, um deren Einfluss auf das Bewegungsverhalten der Tragbohle zu untersuchen. Die resultierende Verformung und die Lage der Tragbohle im Endzustand kann ermittelt werden. x | |||||
Karcher, Christian; Imposimato, Silvia; Herle, Ivo | Auswirkungen von Strömungen auf lokale hydraulische Sicherheiten - Beispiele mit der FEM | geotechnik | 2/2020 | 77-83 | Aufsätze |
KurzfassungÜblicherweise werden in der Praxis hydraulische Sicherheiten für vordefinierte Versagensmechanismen und ohne Berücksichtigung einer bodenmechanischen Vorgeschichte berechnet. Die mathematische Analyse der durch Strömung reduzierten effektiven Spannungen, verbunden mit lokalen hydraulischen Sicherheiten, lässt Schlussfolgerungen auf den Gesamt- und örtlichen Zustand im Untersuchungsgebiet vergleichsweise einfach zu. Dazu werden unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-(FE)Methode Porenwasserdruckverteilungen und Effektivspannungen bewertet. Bei FE-Programmen, die Berechnungen mit Porenwasserdrücken anbieten, genügen für diese Analyse Anpassungen im Post-Processing. x |