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Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO), 2. Auflage

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Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO), 2. Auflage

Geotechnik (Editor)

ISBN: 978-3-433-60187-7 January 2012 349 Pages

Description

The Recommendations deal with the basics of performing verifications and the application of geotextiles for the reinforcement of various foundation systems and ground improvement measures, in road construction, for slopes and retaining structures and in landfill operation.

Vorwort vii

Benutzerhinweise xxi

1 Einleitung und Anwendungsgrundlagen der Empfehlungen 1

1.1 Nationale und internationale Vorschriften 1

1.2 Nachweisformen und Grenzzustände nach dem Teilsicherheitskonzept 2

1.2.1 Neue Normengeneration und Übergangsregelungen 2

1.2.2 Beanspruchungen und Widerstände 3

1.2.3 Grenzzustände 3

1.2.4 Anwendung der EBGEO im Zusammenhang mit DIN EN 1997-1 5

1.3 Beispiele für bewehrte Erdkörper 8

1.4 Allgemeine Begriffe 9

2 Anforderungen an die Baustoffe 11

2.1 Boden 11

2.1.1 Erkundung des Baugrundes11

2.1.2 Füllboden 11

2.1.3 Hinterfüll- und Überschüttboden 13

2.2 Geokunststoffe 13

2.2.1 Allgemeines 13

2.2.2 Rohstoffe 13

2.2.3 Produkteigenschaften und Anforderungen 14

2.2.4 Prüfungen und Abminderungsfaktoren 15

2.3 Literatur 36

3 Grundlagen der Nachweisführung 39

3.1 Allgemeine Grundsätze 39

3.2 Zuordnung von geokunststoffbewehrten Bauwerken zur Geotechnischen Kategorie 41

3.3 Bemessungswiderstände 42

3.3.1 Materialwiderstand der Geokunststoffe 42

3.3.2 Bestimmung der Abminderungsfaktoren 43

3.3.3 Herausziehwiderstand der Geokunststoffe 43

3.3.4 Dehnsteifigkeit der Geokunststoffe im GZ 2 44

3.4 Teilsicherheitsbeiwerte – Ergänzende Regelungen zu DIN 1054 45

4 Dämme auf wenig tragfähigem Untergrund 47

4.1 Allgemeines 47

4.2 Nachweis gegen Geländebruch 48

4.2.1 Allgemeines 48

4.2.2 Versagensmechanismen 48

4.2.3 Einwirkungen 53

4.2.4 Widerstände 53

4.3 Nachweis gegen „Ausquetschen“ des Untergrundes 54

4.4 Nachweis gegen Grundbruch 56

4.5 Konstruktive Hinweise56

4.6 Literatur 56

4.7 Beispiel für einen Damm auf weichem Untergrund 57

4.7.1 Versagen auf kreisförmigen Gleitflächen 58

4.7.2 Vorgegebene Gleitfläche im wenig tragfähigen Untergrund 60

4.7.3 Gleitfläche zwischen Geokunststoff und Füllboden bzw Geokunststoff und wenig tragfähigem Untergrund unter Berücksichtigung des Umschlages der Bewehrung 64

4.7.4 Nachweis gegen „Ausquetschen“ des Untergrundes 67

4.7.5 Nachweis gegen Grundbruch 68

4.7.6 Auswahl des Geokunststoffes 69

5 Bewehrte Gründungspolster 75

5.1 Begriffe 75

5.2 Anwendungsbereich und Wirkungsweise 75

5.3 Entwurfs- und Konstruktionshinweise 75

5.3.1 Konstruktionsprinzip 75

5.3.2 Bewehrungsanordnung 76

5.3.3 Bewehrungslängen 76

5.3.4 Abmessungen des Gründungspolsters 76

5.3.5 Baustoffe 77

5.4 Einwirkungen und Widerstände 77

5.5 Berechnung des bewehrten Gründungspolsters 77

5.5.1 Allgemeines 77

5.5.2 Beanspruchungen 78

5.6 Nachweis und Bemessung 78

5.6.1 Nachweise der Tragfähigkeit 78

5.6.2 Nachweise der Gebrauchstauglichkeit 85

5.7 Hinweise für die Bauausführung 85

5.8 Literatur 85

5.9 Beispiel eines bewehrten Gründungspolsters unter einem Streifenfundament 86

5.9.1 Geometrie, Belastung und bodenmechanische Kennwerte 86

5.9.2 Grundbruchnachweise 87

5.9.3 Gleitsicherheitsnachweis 94

5.9.4 Nachweise der Gebrauchstauglichkeit 94

6 Verkehrswege 95

6.1 Allgemeines 95

6.2 Verkehrsflächen mit ungebundenem Oberbau und großen zulässigen Verformungen 96

6.2.1 Anwendungsbereich 96

6.2.2 Bemessungskonzept 96

6.3 Verkehrsflächen im Eisenbahnbau 98

6.4 Hinweise für den Einbau und die Verlegung 99

6.5 Literatur 99

7 Stützkonstruktionen 101

7.1 Begriffe 101

7.2 Entwurfshinweise 102

7.2.1 Anforderungen und Randbedingungen 102

7.2.2 Geometrie 102

7.3 Grundlagen der Nachweisführung 102

7.3.1 Allgemeine Grundsätze 102

7.3.2 Gleitlinien und Bruchmechanismen 103

7.3.3 Nachweisübersicht 104

7.4 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZ 1) 108

7.4.1 Allgemeines 108

7.4.2 Einwirkungen und Beanspruchungen 108

7.4.3 Widerstände 109

7.4.4 Nachweis der Sicherheit gegen Geländebruch/Böschungsbruch (GZ 1C) 109

7.4.5 Nachweis der Grundbruchsicherheit (GZ 1B) 109

7.4.6 Nachweis der Gleitsicherheit (GZ 1B) 110

7.4.7 Lage der Sohldruckresultierenden 111

7.4.8 Spezielle Regelungen 111

7.5 Nachweise der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2) 112

7.5.1 Allgemeines 112

7.5.2 Nachweis der Lage der Sohldruckresultierenden 114

7.5.3 Verschiebungen in der Sohlfläche 114

7.5.4 Setzungen des Untergrundes vU 114

7.5.5 Eigensetzung des Füllbodens vE 115

7.5.6 Horizontale Verschiebungen der Böschungsfront vHi 115

7.5.7 Scherverformung der Stützkonstruktion vS 117

7.5.8 Vertikale Verschiebungen der Oberfläche vO 117

7.5.9 Numerische Verfahren 117

7.6 Nachweise zur Frontausbildung 117

7.7 Literatur 122

7.8 Bemessungsbeispiel Stützkonstruktion 123

7.8.1 Geometrie, Bodenkennwerte und Lastannahmen 123

7.8.2 Ermittlung der charakteristischen Einwirkungen 124

7.8.3 Nachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZ 1) 125

7.8.4 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2) 135

8 Deponiebau – Bewehrung oberflächenparalleler geschichteter Systeme 137

8.1 Allgemeines 137

8.2 Entwurfs- und Konstruktionshinweise 139

8.3 Nachweise 139

8.3.1 Grundlagen 139

8.3.2 Nachweis der Standsicherheit des geneigten Dichtungssystems 141

8.4 Literatur 148

8.5 Beispiel für die Oberflächenabdichtung einer Deponie mit Geokunststoffbewehrung 149

8.5.1 Geometrie, bodenmechanische Kennwerte, Eigenschaften der Geokunststoffe und Kenndaten eines gewählten Baufahrzeuges 149

8.5.2 Nachweis der Standsicherheit 150

8.5.3 Nachweis gegen Bruch der Bewehrung 152

8.5.4 Bemessung des Verankerungsgrabens 153

9 Bewehrte Erdkörper auf punkt- oder linienförmigen Traggliedern 157

9.1 Begriffe 157

9.2 Anwendungsbereiche und Wirkungsweise 159

9.2.1 Anwendungsbereiche 159

9.2.2 Wirkungsweise 160

9.3 Entwurfs- und Konstruktionsempfehlungen 161

9.4 Einwirkungen und Widerstände 164

9.5 Punkt- und linienförmige Tragglieder 164

9.6 Berechnung des bewehrten Erdkörpers 165

9.6.1 Allgemeines 165

9.6.2 Beanspruchungssituationen 166

9.6.3 Charakteristische Beanspruchungen 166

9.6.4 Berechnung der Beanspruchung der Geokunststoffbewehrung mit numerischen Verfahren 180

9.6.5 Berechnung der Beanspruchung der Geokunststoffbewehrung bei nicht ruhenden Einwirkungen 181

9.7 Nachweise und Bemessung 181

9.7.1 Nachweise der Tragfähigkeit 181

9.7.2 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 183

9.8 Hinweise für die Bauausführung 184

9.8.1 Vorbereitende Arbeiten 184

9.8.2 Punkt- und linienförmige Tragglieder 185

9.8.3 Bewehrter Erdkörper 185

9.9 Literatur 186

9.10 Bemessungsbeispiel: Bewehrte Erdkörper auf punkt- oder linienförmigen Traggliedern 187

9.10.1 Geometrie, Belastung, bodenmechanische Kennwerte, Kennwerte der Bewehrung und Beanspruchungssituationen 187

9.10.2 Beanspruchungssituation 1: Bauzustand (t1 = 10 h) 190

9.10.3 Beanspruchungssituation 2: Bauzustand (t2 = 500 h) 196

9.10.4 Beanspruchungssituation 3: Endzustand (t3 = 1.000.000 h) 200

9.10.5 Sonderfall: Ausfall der Bettungswirkung (t4 = 1.000.000 h) 203

9.10.6 Bemessungswerte der Beanspruchungen in der Geokunststoffbewehrung 205

9.10.7 Bemessungswerte der Widerstände 206

9.10.8 Nachweis der Tragfähigkeit 207

10 Gründungssystem mit geokunststoffummantelten Säulen 209

10.1 Begriffe 209

10.2 Wirkungsweise und Anwendungsbereiche 211

10.2.1 Wirkungsweise 211

10.2.2 Anwendungsbereiche 213

10.3 Herstellungsverfahren 214

10.3.1 Allgemeines 214

10.3.2 Aushubverfahren 215

10.3.3 Verdrängungsverfahren 215

10.3.4 Verfahrensauswahl 216

10.4 Entwurfsempfehlungen und Konstruktionshinweise 218

10.5 Baustoffe 218

10.6 Hinweise zur Berechnung und Bemessung 219

10.6.1 Allgemeines 219

10.6.2 Einwirkungen und Widerstände 220

10.6.3 Bemessung der horizontalen Geokunststoffbewehrung 220

10.6.4 Säulenbemessung 221

10.6.5 Nachweis der Gesamtstandsicherheit 227

10.6.6 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 228

10.7 Prüfkriterien, Toleranzen und Qualitätssicherung230

10.8 Literatur 232

10.9 Berechnungsbeispiel: Geokunststoffummantelte Säulen 232

10.9.1 Eingangswerte 232

10.9.2 Berechnung 234

11 Überbrückung von Erdeinbrüchen 237

11.1 Allgemeines 237

11.2 Entwurf 238

11.2.1 Grundsätze und Begriffe 238

11.2.2 Hinweise für den Entwurf 241

11.2.3 Baugrund und Baustoffe 245

11.2.4 Lastannahmen und Lastfälle 246

11.2.5 Zulässige Verformungen 246

11.2.6 Tragwerksmodelle 247

11.3 Nachweise 250

11.3.1 Grundlagen der Nachweisführung 250

11.3.2 Bemessung 254

11.3.3 Sicherheitstheoretische Analyse 264

11.4 Anwendung der Beobachtungsmethode 265

11.5 Hinweise zur Bausführung 266

11.6 Literatur 267

11.7 Berechnungsbeispiel 1 268

11.7.1 Vorgaben 268

11.7.2 Zulässiger Durchhang und zulässige Dehnung der Bewehrung 269

11.7.3 Vorauswahl des Geokunststoffes 269

11.7.4 Ermittlung der Einwirkungen 270

11.7.5 Ermittlung der Bemessungswerte der Widerstände in Produktions- und Querrichtung 271

11.7.6 Nachweis der ausreichenden Zugfestigkeit 272

11.7.7 Nachweis der Verankerungen 272

11.7.8 Nachweis der Überlappungen 273

11.8 Berechnungsbeispiel 2 273

11.8.1 Vorgaben 273

11.8.2 Zulässiger Durchhang und zulässige Dehnung der Bewehrung 274

11.8.3 Ermittlung der Einwirkungen 274

11.8.4 Ermittlung der Bemessungswerte der Widerstände in Produktionsrichtung 275

11.8.5 Nachweis der ausreichenden Zugfestigkeit 276

11.8.6 Nachweis der Verankerungen 277

11.8.7 Nachweis der Überlappungen 277

12 Dynamische Einwirkungen auf geokunststoffbewehrte Systeme 279

12.1 Allgemeines 279

12.2 Dynamische Einwirkungen 279

12.3 Dynamische Beanspruchungen 281

12.4 Widerstände 281

12.5 Dynamische Bemessungsfälle 281

12.6 Dynamische Einwirkungen 285

12.6.1 Dynamische Einwirkungen – Verkehrsbelastungen 285

12.6.2 Dynamische Einwirkungen – Explosionen, Anprall, Lawinen 289

12.6.3 Dynamische Einwirkungen – Erdbebenbelastungen 289

12.7 Ermittlung der dynamischen Beanspruchung der Geokunststoffe 291

12.7.1 Dynamischer Bemessungsfall 1 291

12.7.2 Dynamischer Bemessungsfall 2 291

12.7.3 Dynamischer Bemessungsfall 3 291

12.8 Ermittlung der Widerstände bei dynamischer Einwirkung 291

12.8.1 Herausziehwiderstand der Bewehrung 291

12.8.2 Materialwiderstand der Bewehrung 293

12.9 Anforderungen an die Baustoffe bei dynamischer Beanspruchung 294

12.9.1 Füllboden 294

12.9.2 Geokunststoffe 295

12.10 Literatur 298

12.11 Diagramme 301

13 Bildverzeichnis 319

14 Tabellenverzeichnis 325

Inserentenverzeichnis 327