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Erddruck

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Erddruck

Achim Hettler, Karl-Eugen Kurrer

ISBN: 978-3-433-60982-8 March 2019 1000 Pages

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Vorwort xi

1 Einführung 1

2 Geschichte der Erddrucktheorie 3

2.1 Stützmauern im Festungsbau 5

2.2 Erddrucktheorie als Gegenstand des Militaringenieurwesens 9

2.2.1 Am Anfang war die schiefe Ebene 10

2.2.2 Von der schiefen Ebene zur Keiltheorie 19

2.2.3 Charles Augustin Coulomb 23

2.2.4 Ein Magazin für Ingenieuroffiziere 34

2.3 Erweiterungen der Coulomb’schen Erddrucktheorie 36

2.3.1 Die Trigonometrisierung der Erddrucktheorie 36

2.3.2 Der geometrische Weg 44

2.4 Der Beitrag der Kontinuumsmechanik 54

2.4.1 Das hydrostatische Erddruckmodell 55

2.4.2 Die neue Theorie des Erddrucks 57

2.5 Die Erddrucktheorie von 1875 bis 1900 67

2.5.1 Coulomb oder Rankine? 68

2.5.2 Erddrucktheorie als Gewölbetheorie 69

2.5.3 Erddrucktheorie à la francaise 71

2.5.4 Kötters mathematische Erddrucktheorie 75

2.6 Experimentelle Erddruckforschung 78

2.6.1 Vorlaufer der experimentellen Erddruckforschung 79

2.6.2 Erddruckversuche an der Versuchsanstalt für Statik der Baukonstruktion der TH Berlin 82

2.6.3 Fehlerdiskussionen in der Endlosschleife 85

2.6.4 Entstehung der Bodenmechanik 87

2.7 Erddrucktheorie in der Disziplinbildungsperiode der Geotechnik 94

2.7.1 Terzaghi 97

2.7.2 Rendulic 99

2.7.3 Ohde 100

2.7.4 Irrungen und Wirrungen 101

2.7.5 Ein publizistischer Schnellschuss 103

2.7.6 Grundbau und Bodenmechanik =Geotechnik 104

2.8 Erddrucktheorie in der Konsolidierungsperiode der Geotechnik 109

2.8.1 Neue Subdisziplin der Geotechnik 110

2.8.2 Erddruckbestimmung in der praktischen Baustatik 112

2.9 Erddrucktheorie in der Integrationsperiode der Geotechnik 116

2.9.1 Computergestützte erdstatische Berechnungen 118

2.9.2 Geotechnische Kontinuumsmodelle 119

2.9.3 Von der Kunst des Schatzens 123

2.9.4 Die Geschichte der Geotechnik als Gegenstand der Bautechnikgeschichte 125

3 Methoden zur Ermittlung des Erddrucks 145

3.1 Übersicht und Schrankentheoreme 145

3.1.1 Übersicht über Methoden 145

3.1.2 Obere und untere Schranken 146

3.2 Kinematische Methoden beim aktiven Erddruck 147

3.3 Kinematische Methoden beim passiven Erddruck 150

3.4 Statische Methoden 154

3.4.1 Grundlagen 154

3.4.2 Rankine-Lösung 155

3.4.3 Theorie von Boussinesq/Résal/Caquot 157

3.4.4 Lösung von Pregl/Sokolowski 157

3.4.5 Verfahren von Goldscheider 157

3.4.6 Ansatz von Patki/Mandal/Dewaikar 159

3.5 Versuche und Messungen 161

3.5.1 Grundlagen und Modellgesetze 161

3.5.2 Auswertung von Versuchsergebnissen und Anwendung von Modellgesetzen 163

3.5.3 Beispiel: Ebener aktiver Erddruck aus Bodeneigengewicht 165

3.5.4 Beispiel: Ebener passiver Erddruck aus Bodeneigengewicht 166

3.5.5 Beispiel: Raumlicher Erdwiderstand vor Bohltragern 170

3.5.6 Beispiel: Raumlicher Erdwiderstand vor quadratischen Ankerplatten 170

3.5.7 Weitere Beispiele 172

3.6 Finite-Elemente-Methode 174

3.6.1 Allgemeines 174

3.6.2 Beispiele 175

4 Ebener aktiver Erddruck 193

4.1 Grundsatzliche Überlegungen 193

4.2 Bodeneigengewicht, großflachige Gleichlasten und Kohasion 195

4.2.1 Senkrechte Wand, waagerechtes Gelande, waagerechter Erddruck 196

4.2.2 Senkrechte Wand, waagerechtes Gelande, geneigter Erddruck 196

4.2.3 Allgemeiner Fall 197

4.3 Kohasion, rechnerische Zugspannungen und Mindesterddruck 197

4.3.1 Ermittlung des klassischen Erddrucks 198

4.3.2 Mindesterddruck bei Vergleich der Erddruckresultierenden 199

4.3.3 Mindesterddruck bei Vergleich der Erddruckordinaten 200

4.3.4 Mindesterddruck und Auflasten 200

4.4 Vertikale Linien- und Streifenlasten 201

4.4.1 Einführung 201

4.4.2 Gleitflache aus Bodeneigengewicht maßgebend 202

4.4.3 Untersuchung bei beliebigem Gleitflachenwinkel 204

4.5 Horizontale Linien- und Streifenlasten 207

4.6 Geschichteter Boden 207

4.7 Geknickter Gelandeverlauf 209

4.8 Geknickte Wandflachen 210

4.9 Verteilung des aktiven Erddrucks 211

5 Erdruhedruck 213

5.1 Bodeneigengewicht und großflachige Gleichlasten 213

5.1.1 Waagerechtes Gelande 213

5.1.2 Geneigtes Gelande 215

5.2 Punkt-, Linien- und Streifenlasten 217

6 Ebener passiver Erddruck 223

6.1 Grundsatzliche Überlegungen 223

6.2 Eigengewicht, großflachige Gleichlasten und Kohasion bei Parallelbewegung 225

6.2.1 Ebene Gleitflachen 225

6.2.2 Pregl/Sokolowski 227

6.2.3 Vergleich 228

6.3 Drehung um den Kopf- oder den Fußpunkt 228

6.4 Verteilung des passiven Erddrucks 230

7 Raumlicher aktiver Erddruck 233

7.1 Grundsatzliche Überlegungen 233

7.2 Kreiszylindrische Flachen 235

7.3 Stützwande quer zur Böschung 237

8 Raumlicher passiver Erddruck 243

8.1 Übersicht 243

8.2 Fußwiderstand vor Bohltragern nach Weißenbach 244

8.3 Verfahren nach DIN 4085 für begrenzte Wandabschnitte 246

9 Einfluss des Grundwassers auf den Erddruck 249

9.1 Ruhendes Grundwasser 249

9.2 Strömendes Grundwasser 249

9.3 Spaltwasserdrücke 251

10 Verdichtungserddruck 253

11 Winkelstützwande 257

12 Silodruck 261

13 Dynamische Beanspruchungen 263

14 Sonderfalle 265

14.1 Wiederholte quasistatische Beanspruchungen 265

14.2 Rohrleitungen 267

14.3 Fließdruck auf Pfahle 268

14.4 Kriechdruck 268

14.5 Quelldruck 268

14.6 Stark geklüfteter Fels 269

14.7 Aktiver Erddruck in Erdkörpern 269

15 Mobilisierung des Erddrucks 273

15.1 Übersicht 273

15.2 Grenzwerte der Verschiebung bei Erreichen des aktiven Erddrucks 274

15.3 Grenzwerte der Verschiebung bei Erreichen des passive Erddrucks 274

15.4 Mobilisierungsfunktionen 274

15.4.1 Mobilisierter aktiver Erddruck 274

15.4.2 Mobilisierter passiver Erddruck 277

15.4.3 Raumlicher mobilisierter passiver Erddruck 280

16 Anwendungshinweise 283

16.1 Erddruckneigung und Wandreibungswinkel 283

16.2 Ansatz des Erddrucks in Abhangigkeit der Verschiebung 285

16.3 Erddruckumlagerung 288

16.4 Erddruck als günstige Einwirkung 289

17 Kommentar zu DIN 4085:2017-08 291

17.1 Übersicht 291

17.2 Aktiver Erddruck 291

17.3 Passiver Erddruck 293

17.4 Erddruck aus Verdichtung 294

17.5 Raumlicher Erddruck 294

17.6 Hinweise zu Beiblatt DIN 4085:2018-12 295

18 Vierzig ausgewahlte Kurzbiographien 297

Anhang A Begriffe, Formelzeichen und Indizes 383

Anhang B Erddrucktabellen 387