Geotechnik - Einführung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. Ziegler

geotechnik.rwth-aachen.de

Geotechnik im Bauwesen

Zusammenfassung + Schlagwörter

Geotechnik in interdisziplinärer Interaktion

• Verkehrswegebau: z.B. Dämme, Tunnel, Einschnitte

• Konstruktiver Ingenieurbau: z.B Gründungen Bauproben

• Wasserbau /Siwawi: z.B Staudammbau, Deponiebau

• Geologie: z.B Gesteins-u. Gebirgseigenschaften

• Baurecht: z.B. Baugrundrisiko, Systemrisiko

• Baubetrieb: z.B. Bohrverfahren

Arbeitsfelder der Geotechnik

Boden als Baugrund, Baugrunderkundung

• Grundbau

Bauhilfsmaßnahmen
Gründungen
Baugrundverbesserung

Boden als Baustoff, Bodenprüfung

• Erdbau

Verkehrswegebau
Damm-und Deichbau
Deponiebau

Bauwerke im Boden, Baugrunderkundung

• Hohlraumbau

Leitungsbau
Tunnelbau
Kavernen

Boden als Baugrund
Baugrunderkundung

Lageplan mit nadelstichartigen Erkundungsmaßnahmen des Baugrunds

Lageplan:

• Hallenerweiterung,
• unterkellerter Bereich
• Bohrungen

Rammsondierung mit schwerer Rammsonde

Schichten

• NN + 7,75m
• Mittelsand, grobsandig, schwach feinsandig
• Feinsand,
• Schluff u. Feinsand
• Feinsand, mittelsandig

• je tiefer, desto höher ist die Schlagzahl => sie fäng bei 2-3 an und kann in einer Tiefe von 16m bis zu 25 Schlägen varriieren

Rammsonde

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Frage: GOK + N10(DPH)

Siebmaschine für den Siebversuch
nach DIN 18123

Siebung

• bei einem Korndurchmesser von 3 - 0,06 mm mit einem Masseanteil von 100-30 %

Schlämmung

• bei einem Korndurchmesser von 0,09 bis 0,006 mm mit einem Masseanteil von 32 - 5 %

Kosten

Ordinate:

• Kosten: 0-100%

Abzisse

• Zeit: Planung, , Ausführung, Nutzung

Verlauf

• Die Kostenbeeinflussbarkeit sinkt über die Zeit von 100 % auf 5 %

• Der Kostenverlauf steigt über die Zeit von 0 auf 100 %

• in der Mitte der Ausführung schneiden sich die stetig abfallende Kostenbeeinflussbarkeit und der stetig ansteigende Kostenverlauf

Grundbau: Bauhilfsmaßnahmen
Gründungen: Baugrundverbesserung

Bauhilfsmaßnahmen

Verankerte Bohrpfahlwand

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Unterfangung

Definition Unterfangung:

• Fundament- oder Gebäudeunterfangungen sind dann notwendig, wenn die Gründung direkt benachbarter Neubauten tiefer als die bestehenden Gründungen geführt werden soll. Je nach den örtlichen Verhältnissen sind folgende Verfahren als Alternativen in Betracht zu ziehen:
  
  - Tieferlegung des Grenzfundaments des Altbaus auf ganzer Länge, in kurzen Abschnitten und bis auf die Sohle des Neubaufundaments. Die Grenzwand des Altbaus ist gegen Kippen abzustreben.
  
  - Abfangung der Altfundamente in kurzen Abständen und Absetzen auf Pfähle.
  
  - Unterfangung durch seitliche Pfähle mit Querbalken.
  
  - Bodenverfestigung unter dem Altbau.

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Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch

Definition hydraulischer Grundbruch

• Ein Grundbruch ist ein Versagen des Bodens unter dem Fundament eines Bauwerkes in der Weise, dass der Boden entlang einer Gleitfuge seitlich verdrängt wird. Er tritt ein, wenn die Scherfestigkeit des Bodens und damit die Belastbarkeit der Gründung überschritten wird. Ein Grundbruch kommt in der Regel nur bei Flachgründungen vor.
  

• Spundwand

• Baugrube

Lehrfilm Hydraulischer Grundbruch

• In Bildmitte befindet sich eine fixierte Wand, die unten im Sand einbindet aber nicht bis zum Boden des Behälters reicht. Auf der linken Seite steht das Wasser deutlich höher an als auf der rechten Seite. Es kommt daher zu einer Unterströmung der Wand. Das Wasser strömt von der linken Seite unter die Wand hindurch und steigt auf der rechten Seite durch den Boden wieder nach oben.

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• wie war das: keine Baggerarbeiten ohne "Sondagebohrung" ?!

• sehr interessante Story, mehr unter: teammanor.ch

• Zitat: "Wen ich daran denke wie eine solche Baustelle in Frankreich behandelt wird, oder was man dort machen würde das man das Wasser Stoppen kann, so denke ich wirklich das wir hier noch Zeitlich im Rückstand sind. In Frankreich würde man mit Hilfe von Stickstoff den Boden rund um die Baugrube einfrieren. Dies Becken währe dann hundertprozentig Wasserdicht. Bist der Boden wieder auftauen würde, währe man mit dem Gebäude schon längst aus der Wasserzone raus. Doch ja auf die einfachen Leute hört man ja nicht. Ja andere Länder, andere Sitten. Doch ich habe auch schon von Baustellen hier in der Schweiz gehört wo man mit Hilfe von Stickstoffe das Wasser gestaut hat. Also währe diese Variante auch nicht neu. Aber super"

• Stickstoffbehandlung => hört sich interessant an, aber warum sollten deutsche Bauarbeiter oder -ingenieure blöder sein als Franzmänner oder Schweizer ?
  

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Bodenverbesserung:

Rütteldruckverdichtung

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Standsicherheitsbeurteilungen

• von Locker- und Festgesteinsböschungen,

• von natürlichen Hängen,

• Tagebauen und Halden,

• Begutachtung und Sanierung von Rutschungen,

• Langzeitkontrolle von Rutschungen im Lockergestein

• und Fels zur Prüfung der geotechnischen Sicherheit und Gefahrenabwehr an Verkehrswegen

• und im Bereich von Wohngebieten sind bundesweit Standardaufgaben der Ingenieurgeologie an den Landesämtern

• s.a. Katastrophen in Slumgebieten, die an Hängen gebaut werden: Südamerika, Afrika, Asien
  

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• Zur Beseitigung von Gefahren müssen gefährdete Böschungen im Rahmen von Sanierungsmaßnahmen stabilisiert werden, wobei unterschiedliche Verdichtungsverfahren zum Einsatz kommen:

• Rütteldruckverdichtung (RDV)

• Rüttelstopfverdichtung (RSV)

• dynamische Intensivverdichtung (DYNIV)

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• Rütteldruckverfahren, Schema
  

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Boden als Baustoff: Bodenprüfung
Erdbau: Verkehrswegebau, Damm-und Deichbau, Deponiebau

Dammbau:

Erddämme im Verkehrswegebau

Lokale Rutschung bei einer Abraumhalde

Böschungsbruchberechnung


Bauwerke im Boden: Baugrunderkundung
Hohlraumbau: Leitungsbau, Tunnelbau, Kavernen



Hohlraumbau:

Tunnelbau in Spritzbetonbauweise

Schildvortriebsmaschine

Durchschlag mitSchildvortriebsmaschine


Felsstatik mit Finite Elemente-Berechnungen

Spannungkonzentration nach Berechung am verfeinerten Modell

• Krafthaus
• Spannungsspitzen in den Turbinenschächten
  
• Spannungskonzentration entlang der Sammelschienentunnel
• Transformatorenkaverne
• Spannungskonzentration entlang der Turbinenausläufe
• hohe Beanspruchung des Felspfeilers in der Schwallkammer

Umweltgeotechnik

Deponiebau

• -Basisabdichtung
• -Oberflächenabdichtung

Altlastensicherung

• -Einkapselung mit Dichtwänden
• -Grundwasserabwehrbrunnen

Altlastensanierung

• -Bodenwäsche
• -Mikrobiologische Reinigung
• -Thermische Verfahren
• -Elektroosmose

Umweltgeotechnik:

Einbau Deponiebasisabdichtung

In-Situ-Hochdruckbodenwäsche


Bauhilfsmaßnahmen:

Baugrube „Trianon“ –Hochhaus in Frankfurt am Main

„Trianon“ –Hochhaus in Frankfurt am Main

Informationen zur Klausur GdG I

Termine:

• Klausur: 13.02.2009 (alle)

• Wiederholungsklausur: xx.yy.2009 (nur B.Sc.)

• Die Klausurdauer beträgt 75 min

An-/Abmeldung (B.Sc.)

• Anmeldungzur Klausur und zur Wiederholungsklausur automatisch mit Anmeldung zur Veranstaltung

• Abmeldungbis eine Woche vor der Prüfung ohne Grund (EI)

• Abmeldungbis eine Woche vor der Prüfung ohne Grund, jedoch nur einmal pro Modul (WI)

• ohne Vorleistung (HÜ+Kolloquium) keine Zulassung