Grundlagen der Geotechnik

Frontmatter

1. Allgemeines

Zusammenfassung

Es wird eine kurze Übersicht über das Fachgebiet der Geotechnik mit seinen Teildisziplinen Boden- und Felsmechanik sowie Erd- und Grundbau gegeben. Da das Bauen in der Öffentlichkeit geschieht, sind Gesetze und Vorschriften, z. B. das Bürgerliche Gesetzbuch (BGB) und anerkannte Regeln der Technik von Bauherren, Planern und Bauunternehmern zu beachten. Tritt beim Bauen oder durch Bauwerke eine Gefährdung von Leib und Leben von Menschen ein, werden sogar strafrechtliche Gesetze relevant. Des Weiteren wird auf die Definition von „Anerkannten Regeln der Technik“ und damit zusammenhängende rechtliche Gesichtspunkte eingegangen. Eine ausführliche Darstellung der Technischen Regeln für Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau erfolgt in Kap.​ 8.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

2. Baugrunderkundung, Geotechnischer Bericht

Zusammenfassung

Zunächst werden die Entstehungen der Fest- und Lockergesteine erklärt sowie die Begriffe Boden, Fels und Grundwasser definiert. Die Pflicht zur Baugrunderkundung ist ein wichtiges Thema. Daher werden Erkundungsmethoden und insbesondere Aufschlussverfahren ausführlich beschrieben und der Erkundungsumfang gemäß den Technischen Regeln erläutert. Dazu sind Beispiele von Erkundungen mit aufgenommen. Die Grundwassererkundung und -beobachtung wird gesondert beschrieben, auf Labor- und Feldversuche wird verwiesen. Die Ergebnisse der Baugrund- und Grundwasseruntersuchung sind schließlich in einem Geotechnischen Bericht gemäß DIN 4020 darzulegen, der zum Geotechnischen Untersuchungsbericht und zum Geotechnischen Entwurfsbericht der DIN EN 1997-2 abzugrenzen ist. In Abschn. 2.6 sind typische Kennwerte von Böden und Fels für erdstatische sowie geohydraulische Berechnungen aufgeführt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

3. Eigenschaften von Böden und Fels

Zusammenfassung

Böden und Fels müssen in ihrem mechanischen Verhalten eindeutig beschrieben und klassifiziert werden können. Dafür stehen neben der visuellen und manuellen Ansprache vor Ort oder von Proben signifikante Indexversuche zur Verfügung, mit deren Hilfe Zustandsgrößen und Klassifikationsmerkmale auf einfache Weise quantifiziert werden können. Sie werden nachfolgend erläutert. Für viele Bauaufgaben sind im Hinblick auf den Einfluss von Wasser die Durchlässigkeit, die Kapillarität und die Filterregeln von Wichtigkeit. Frosteinwirkungen und ihre Folgen haben für den Erd- und Straßenbau eine Bedeutung, so dass auch darauf eingegangen wird. Die Bodenverdichtung wird am Schluss dieses Kapitels behandelt. Die Formänderung und die Festigkeit von Böden und die dazugehörigen Versuche sind gesondert im Kap.​ 4 behandelt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

4. Formänderungs- und Festigkeitseigenschaften

Zusammenfassung

Für Bemessungsaufgaben des Grundbaus werden in der Regel Rechenmodelle herangezogen, die das Verhalten des Bodens bei mechanischer Beanspruchung mathematisch beschreiben. Deshalb werden 2D- und 3D-Spannungszustände und deren Zusammenhang mit Verformungen dargestellt. Dies erfolgt zunächst allgemein und für elastisch-isotropes Verhalten, wie es vielen Lösungen der klassischen Bodenmechanik zugrunde liegt, bevor auf spezielle, versuchstechnisch relevante Randbedingungen eingegangen wird. Die entsprechenden Versuche zur Bestimmung der Verformbarkeit einerseits und der Scherfestigkeit andererseits werden beschrieben. Bezüglich der Verformbarkeit steht die einaxiale Kompression im Oedometerversuch, einschließlich Zeit-Setzungsverhalten, im Mittelpunkt; zum Thema Scherfestigkeit werden der Triaxial- und der Direkte Scherversuch ausführlich behandelt. Daneben werden weitere Versuche wie Plattendruck-, Einaxialer Druck- und Flügelscherversuch beschrieben. Schließlich wird auf allgemeinere Stoffgesetze, wie sie heute in numerischen Berechnungen Verwendung finden, exemplarisch eingegangen.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

5. Erd- und Verkehrswegebau

Zusammenfassung

Erdbau wird betrieben beim Aushub einer Baugrube, beim Verfüllen derselben, beim Herstellen eines Einschnittes bzw. Dammes für einen Verkehrsweg sowie beim Bau von Abfalldeponien und Staudämmen. Beim Erdbau wird Boden und Fels vorrangig als Baustoff betrachtet. Daher stehen hierbei die Bestimmung der Eigenschaften von Boden und Fels und deren Eignung als Baustoff für die jeweilige Maßnahme im Vordergrund. Im Folgenden werden Erdbaugeräte beschrieben. Weiter wird auf die Auflockerung und Verdichtung beim Erdbau eingegangen. Besonderheiten beim Bau von Dämmen und erdbautechnische Aspekte bei der Verkehrswegeentwässerung sowie Abdichtungsmaßnahmen werden dargestellt. Besonders wird auf die Anforderungen hinsichtlich der Kornverteilungen von Böden und Verdichtung im Straßenbau eingegangen. Abschließend werden Methoden zur Bodenbehandlung vorgestellt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

6. Methoden zur Baugrundverbesserung

Zusammenfassung

Wenn der Baugrund keine ausreichende Festigkeit bzw. Steifigkeit aufweist oder sich während und nach der Baumaßnahme zu stark (und auch zu langsam) verformt, stehen im Erd- und Grundbau vielfältige Methoden für eine Verbesserung des Baugrunds zur Verfügung. Auch kann durch Veränderung der Kornverteilung und der Dichte die Durchlässigkeit von Böden verändert werden. Als Alternative zu Tiefgründung mit Pfählen haben diese Methoden in den vergangenen Jahren an Bedeutung gewonnen. Es werden die gängigen praktizierten Methoden mit Vor- und Nachteilen erläutert und ausgeführte Beispiele gezeigt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

7. Geokunststoffe

Zusammenfassung

In der Geotechnik und im Wasserbau finden zunehmend Baumaterialien aus Kunststoffen ihre Anwendungsbereiche. Sie ersetzen herkömmliche Baustoffe und erschließen neue Möglichkeiten, z. B. die Bodenbewehrung. Die Einsatzbereiche von Geokunststoffen sind durch ständige Weiterentwicklungen der Hersteller und damit verbundenen Erfahrungen gekennzeichnet. Aufgrund technischer und wirtschaftlicher Vorteile gegenüber Bauweisen mit mineralischen Materialien nimmt ihre Verbreitung stetig zu, wobei auch die Umweltauswirkungen bei den Entscheidungen zu berücksichtigen sind. Nachfolgend wird auf die Materialien, die Wirkungsweise, Einsatzbereiche und Prüfungen mit den in bautechnischer Hinsicht wichtigsten Parametern eingegangen.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

8. Technische Regeln für Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau

Zusammenfassung

Mit dem geotechnischen Entwurf, der Berechnung und der Bemessung von Bauwerken des Erd- und Grundbaus sollen für den geplanten Nutzungszeitraum standsichere, gebrauchstaugliche und umweltverträgliche Bauwerke wirtschaftlich errichtet und betrieben sowie negative Einflüsse auf die Umgebung vermieden werden. Die für diese Aufgabe erforderlichen, hier behandelten Regelwerke dienen dazu, diese Ziele zu erreichen und eine einheitliche Grundlage sowohl für die Planung und Bauausführung als auch für die damit verbundenen Verträge zu schaffen. Zur Harmonisierung des europäischen Binnenmarktes wurden seit den 1980er Jahren europäische Normen entwickelt, die durch nationale Normen ergänzt werden können. Die grundlegenden Sicherheitskonzepte sowie Spezifica der nationalen Normung werden hier zusammengefasst. Für einen geotechnischen Entwurf gemäß DIN EN 1997 (EC 7) werden Begriffe erklärt und Grundsätze der Nachweisführung dargelegt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

9. Spannungen im Baugrund und Sohlspannungen

Zusammenfassung

Für die Auswirkung von Bauwerkslasten auf benachbarte oder im Baugrund befindliche Bauwerke sowie für Setzungsberechnungen muss man die räumliche Verteilung von Spannungen im Baugrund kennen. Dabei sind auch die Spannungen infolge des Bodengewichtes von Bedeutung. Diese sind, obwohl direkt nicht setzungsverursachend, wegen der Spannungsabhängigkeit der maßgeblichen Verformungsparameter i. A. relevant. Zentrale Bedeutung haben vertikale Normalspannungen im sog. Halbraum, der für die praktische Spannungs-Verformungsanalyse als elastisch-isotrop angenommen wird. Auf der Grundlage der bekannten Lösung nach Boussinesq für eine senkrechte Einzellast auf dem Halbraum lassen sich für verschiedene Last- und Grundrissformen Spannungsverteilungen angeben, die als Formeln oder in Diagrammform wesentliche Hilfsmittel für die im folgenden Kapitel behandelte Setzungsberechnung darstellen. Für die Bemessung von Gründungselementen ist außerdem die Größe und Verteilung der Spannungen in der Fläche zwischen Gründung und Baugrund, der sogenannten Sohlfuge, von Interesse.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

10. Setzungen und andere Verformungen

Zusammenfassung

Die Vertikalverschiebung \(v_{\mathrm{z}}\) der freien Oberfläche oder eines Punktes im Inneren des Halbraums als Folge einer Spannungsänderung stellt in der Grundbaupraxis i. A. die wichtigste Verschiebungskomponente dar und wird als Setzung \(s\) bezeichnet. Sie lässt sich, ausgehend von der im vorigen Kapitel behandelten Spannungsanalyse, mit Hilfe weiterer, in diesem Kapitel angegebenen Formeln und Diagramme ermitteln. Diese üblichen, konventionellen Berechnungsverfahren gehen näherungsweise davon aus, dass die seitliche Dehnung der Volumenelemente unterhalb der Belastung vollständig behindert ist – wie beim Oedometerversuch. Dementsprechend wird der aus diesem Versuch, oder aber aus Rückrechnungen gewonnene, Steifemodul (oft in Abhängigkeit der Spannung) verwendet. Im Wesentlichen wird bei der Setzungsberechnung unterschieden zwischen indirekter und direkter Methode, beide werden ausführlich beschrieben und für einige in der Praxis besonders relevante Flächenlasten Lösungen angegeben. Es wird weiter eingegangen auf die Treffsicherheit der darauf basierenden Prognosen, auf zulässige Setzungen bzw. Setzungsunterschiede und konstruktive Maßnahmen sowie die zeitliche Entwicklung von Setzungen. Kurz angesprochen werden auch andere Ursachen für Verformungen des Untergrundes.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

11. Grenztragfähigkeit und weitere Stoffmodelle

Zusammenfassung

Die Analyse von Grenzzuständen hat beim Nachweis der Grenztragfähigkeit (Standsicherheit) im Sinne der Normen, aber auch bei der Ermittlung des Erddrucks (Einwirkung; Widerstand) zentrale Bedeutung. Es werden daher die Grundlagen der Plastizitätstheorie erläutert und die gängigen Rechenverfahren (auch Näherungen) mit Bezug auf die damit in Verbindung stehenden Schrankentheoreme dargestellt. Das in der Bodenmechanik etablierte Kriterium von Mohr/Coulomb ist dabei als Fließbedingung anzusehen, wobei auch der Einfluss der Dilatanz diskutiert wird. Darüber hinaus wird auf elastisch-plastische Stoffmodelle eingegangen, die heute bei Berechnungen nach der FEM große Bedeutung haben und mit denen sich allgemeine Spannungs-Verformungsprobleme bis hin zum Grenzzustand zuverlässig analysieren lassen. Exemplarisch wird dazu das Cam-Clay-Modell etwas detaillierter erläutert.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

12. Flach- und Flächengründungen

Zusammenfassung

Bauwerkslasten (Einwirkungen) werden durch Gründungen in den Baugrund übertragen. Flach- und Flächengründungen sind dadurch charakterisiert, dass in der Sohlfläche neben normal einwirkenden auch geneigte und ausmittige Lasten übertragen werden. Für die Gründungskörper ist gemäß der geltenden Regelwerke nachzuweisen, dass der Baugrund durch geotechnische Maßnahmen nur soweit beansprucht wird, dass Bauwerke nicht versagen (Grenzzustand ULS) oder sie nicht ihre Gebrauchstauglichkeit (Grenzzustand SLS) einbüßen. Die erforderlichen Nachweise werden detailliert beschrieben, und es werden sämtliche erforderliche Kennwerte angegeben. Für einen vereinfachten Nachweis mit Tabellenwerken sind für nichtbindigen und bindigen Boden als auch für Fels die einzuhaltenden Voraussetzungen und Annahmen aufgeführt. Die Tabellenwerte dafür sind gelistet und für Ausnahmen anzusetzende Faktoren erläutert.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

13. Pfähle

Zusammenfassung

Pfähle werden verwendet, um Bauwerkslasten in tieferliegenden, tragfähigen Baugrund zu übertragen. In den Regelwerken wird zwischen Bohrpfählen, Verdrängungspfählen und Mikropfählen unterschieden. Das axiale Tragverhalten von Einzelpfählen ist in der Regel durch die Widerstände aus Spitzendruck und Mantelreibung geprägt. Die Durchführung statischer und dynamischer Probebelastungen wird beschrieben und es sind Erfahrungswerte für den Widerstand der jeweiligen Pfahltypen in Tabellen zusammengestellt. Die auf diesen Werten beruhende Ermittlung der Tragfähigkeit für den Grenzzustand der Tragfähigkeit ULS und den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit SLS wird ausführlich erläutert. Bezüglich der Einwirkungen sind neben Gründungslasten ggfs. negative Mantelreibung und Seitendruck auf Pfähle anzusetzen. Während im vorliegenden Kapitel Herstellungsmerkmale und Tragverhalten von Einzelpfählen im Mittelpunkt stehen, werden Pfahlgründungen im Sinne des Zusammenspiels mehrerer Pfähle oder Pfahlgruppen in Verbindung mit Pfahlkopfplatten in Kap.​ 20 separat behandelt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

14. Bau unterirdischer Leitungen

Zusammenfassung

Das Verlegen von Leitungen und Kanälen kann entweder in offenen, temporären Gräben oder mit Hilfe sogenannter grabenloser Verfahren erfolgen. Bei der Planung sind neben technischen und wirtschaftlichen Fragestellungen vor allem auch die Arbeitssicherheit und der Umweltschutz zu beachten. Es wird auf Grabenböschungen und Grabenverbauten nach DIN 4124, auf die Techniken und Anwendungsgebiete der Verfahren des grabenlosen Leitungsbau sowie auf Arbeitsschutzmaßnahmen eingegangen. Bei den grabenlosen Verfahren werden insbesondere Horizontalbohrungen, Rohrvortrieb und Mikrotunnelbau erläutert.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

15. Böschungen und Geländesprünge – Gesamtstandsicherheit

Zusammenfassung

Im Zusammenhang mit Baumaßnahmen entstehende Böschungen und Geländesprünge müssen – wie alle anderen Bauwerke – standsicher und gebrauchstauglich sein. Im Mittelpunkt des Kapitels steht das Thema Gesamtstandsicherheit. Nach der Beschreibung möglicher Versagensformen werden für verschiedene Randbedingungen geeignete und in der Praxis gängige Berechnungsverfahren im Detail dargestellt, wobei im Wesentlichen Bezug auf DIN 4084 genommen wird. Wegen der besonderen Bedeutung werden in speziellen Abschnitten die Auswirkungen von Verankerungen und Grundwasser behandelt. Da überschaubare, praxisgerechte Rechenmodelle zur Verformungsberechnung nicht verfügbar sind, wird auf die Möglichkeit numerischer Analysen bzw. einfacher Abschätzungen zur Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit verwiesen. Hinweise und Empfehlungen für Böschungsneigungen runden das Kapitel ab.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

16. Erddruck

Zusammenfassung

Zunächst wird der Erddruck physikalisch und per Definition erklärt sowie seine Abhängigkeiten von der Scherfestigkeit des Bodens und von Wand- bzw. Bauteilbewegungen erläutert. Die Erddrucktheorien von Rankine und Coulomb werden ausführlich mit Abbildungen behandelt. Auf die Theorien anderer Autoren wie Ohde, Streck, Caquot/Kerisel und Gudehus wird ebenfalls eingegangen. Es folgen die kinematischen Methoden zur Ermittlung des Erddrucks. Umfangreich werden die Inhalte der DIN 4085 zur Ermittlung des Erddrucks mittels Formeln, Tabellen und Graphiken zum praktischen Gebrauch dargestellt und erläutert. Des Weiteren werden besondere Aspekte, wie der teilmobilisierte Erdwiderstand, Zusatzerdrücke infolge von Verdichtung des Bodens bei Hinterfüllungen, Erddrücke infolge dynamischer Einwirkungen, Erddrücke bei sackender Hinterfüllung und Drücke auf Silowände sowie Erddrücke infolge Hangbewegungen beschrieben.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

17. Entwurf und Berechnung von Stützbauwerken und Böschungssicherungen

Zusammenfassung

Stützbauwerke sind Konstruktionen zur vorübergehenden und langfristigen Sicherung vertikaler oder steiler Geländesprünge. Gemäß DIN EN 1997-1 umfassen Stützbauwerke alle Arten von Mauern, Wänden oder Stützsystemen, bei denen Bauteile durch Kräfte aus dem zu stützenden Erdkörper beansprucht werden. Hierbei wird unterschieden zwischen Gewichtsstützwänden, bei denen das Wandgewicht einschließlich stabilisierender Hinterfüllmassen für die Stützwirkung eine wesentliche Rolle spielt, schlanke Wände, die maßgeblich auf Biegung beansprucht werden, und zusammengesetzte Stützkonstruktionen, die typischerweise aus schlanken Frontelementen mit Zuggliedern zur Verankerung bestehen. Bewehrte Bodensysteme, die durch eine Zusammenwirken von Bewehrungselementen, Boden und Frontelementen geprägt sind, werden sowohl zur Sicherung von Geländesprüngen als auch als Böschungssicherungen eingesetzt. Verschiedene Bauweisen werden beschrieben und die Berechnungsverfahren für die Bemessung bzw. Nachweise nach aktuellen Regelwerken erläutert.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

18. Verankerungen

Zusammenfassung

Zum Rückverhängen von Zugkräften werden in der Geotechnik u. a. Verankerungen eingesetzt. In diesem Kapitel werden Verpressanker ausführlich behandelt, Anwendungsbeispiele aufgezeigt und Wirkungsprinzipien erläutert, auf Anker mit Ankerplatten wird ebenfalls eingegangen. Pfähle und Nägel als weitere Zugglieder werden im Buch an anderer Stelle beschrieben. Insbesondere für Verpressanker werden die Herstellung, das Tragverhalten und die Prüfungen erklärt. Zu erwartende Grenzkräfte in Abhängigkeit von der Bodenart und der Lagerungsdichte bzw. der Konsistenz sind in Diagrammen angegeben. Die nach dem Regelwerk bzw. der bauaufsichtlichen Zulassung erforderlichen Prüfungen und Nachweise der zu erreichenden Widerstände sind gesondert beschrieben. Auf die gegenseitige Beeinflussung hinsichtlich der Widerstände, in Abhängigkeit der geometrischen Anordnungen, wird eingegangen. Für verformungsarme Stützwände wird die Notwendigkeit der Vorspannung aufgezeigt. Auch sind die erforderlichen Ankerlängen und die dazugehörigen Nachweise Inhalt dieses Kapitels.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

19. Sonderfälle der Wechselwirkung Bauwerk – Baugrund

Zusammenfassung

Da jedes Bauwerk im Baugrund gegründet ist, ergibt sich aus den Eigenschaften des Bauwerks und des Bodens in jedem Fall eine Wechselwirkung. Eine besondere Bedeutung hat diese bei Flächengründungen in Form von längeren Fundamentbalken oder ausgedehnten Gründungsplatten. Zunächst erfolgen einige grundsätzliche Überlegungen zu Größe und Verträglichkeit von Setzungsunterschieden anhand zweier statisch unbestimmt gelagerter Balken, wobei die Steifigkeit unter Rissbildung im Beton berücksichtigt wird. Nach Diskussion möglicher Modellbildungen wird ausführlich auf das Bettungsmodulverfahren eingegangen. Differenzialgleichung, allgemeine Lösung und Lösungen für spezielle Randbedingungen des elastisch gebetteten Balkens werden abgeleitet, diskutiert und für die Anwendung aufbereitet. Es wird auch verdeutlicht, dass der Bettungsmodul im Einzelfall per Setzungsberechnung bestimmt werden muss und keine Bodenkonstante darstellt. Dem gegenüber stellt das Steifemodulverfahren ein Halbraumverfahren mit \(E_{\mathrm{s}}\) als maßgeblichem Bodenkennwert dar. Es wird wiederum am einfachen Balken erklärt und dem Bettungsmodulverfahren vom Ansatz her und in den Ergebnissen gegenübergestellt. Schließlich wird auch auf Gründungskörper, deren seitliche Bettung relevant ist, etwas näher eingegangen (Gründungspfeiler).

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

20. Pfahlgründungen

Zusammenfassung

In Kap.​ 13 wird allgemein auf Pfähle als Gründungselemente eingegangen, wobei die verschiedenen Pfahltypen und das Tragverhalten axial belasteter Pfähle näher beschrieben werden. Nachfolgend werden nun der Entwurf und die Berechnung von Pfahlsystemen behandelt. Hierbei werden hinsichtlich des Tragverhalten klassische Pfahlroste mit schlanken, in der Regel nur axial belasteten Pfählen von Pfahlsystemen mit großen Pfahldurchmessern und hohen Biegesteifigkeiten unterschieden. Erstere können im Sinne der Statik als elastische Pendelstützen idealisiert werden. Mit der Annahme einer starren Kopfplatte lässt sich so das Rechenverfahren von Schiel ableiten. Bohrpfähle mit großem Durchmesser, die überwiegend senkrecht hergestellt werden, können infolge des großen Querschnitts und der Bewehrungsmöglichkeit außer großen Vertikallasten auch Einwirkungen aus Horizontalkräften und Momenten aufnehmen und in den Boden abtragen. Schließlich wird als neuere Gründungsform die kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP) beschrieben.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

21. Sicherung bestehender Bauwerke

Zusammenfassung

Ausschachtungen und Gründungsarbeiten neben bestehenden Bauwerken sowie Unterfangungen bestehender Bauwerksteile müssen so geplant und ausgeführt werden, dass die Standsicherheit dieser Gebäude gewährleistet bleibt und dass diese keine schädlichen Bewegungen erleiden. Es müssen also für die bestehenden Bauwerke die Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit vom Planenden der neuen Baumaßnahme nachgewiesen werden. Zunächst wird auf die Regelausführungen bei unmittelbarer Nachbarbebauung gemäß DIN 4123 und die dabei erforderlichen Nachweise eingegangen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Unterfangungen bestehender Gebäude. Im Weiteren werden Unterfangungen mittels Injektionen und dem Düsenstrahlverfahren sowie Unterfangungen mit Verbauten und Pfählen behandelt.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

22. Bauen im Grundwasser

Zusammenfassung

Zunächst werden die Grundlagen einer Strömung des in den Poren des Bodens vorhandenen freien Wassers anhand der ebenen, stationären Grundwasserströmung dargestellt. Damit im Zusammenhang lässt sich bereits eine Vielzahl an Fragen beantworten, die entstehen, wenn Bauwerke ins Grundwasser eingreifen, sei es, dass Grundwasser ausgesperrt oder teilweise bzw. ganz abgesenkt wird. So werden die Themen Aufschwimmen, hydraulischer Grundbruch, Auftrieb, Strömungskräfte, Wasserdruck auf Bauwerksflächen (z. B. Sohldruck), Setzung infolge Auftriebsverlustes sowie Grundwasserabsenkung in offener Form oder mit Brunnen in diesem Kapitel behandelt. In diesem Zusammenhang werden auch Feldversuche zur Bestimmung der maßgeblichen Bodeneigenschaft, der Durchlässigkeit, beschrieben.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

23. Baugrunddynamik

Zusammenfassung

Nach einem kurzen Umriss dynamischer Fragestellungen und Probleme in der Bodenmechanik und im Grundbau werden zunächst die grundlegenden Zusammenhänge der Dynamik anhand des Einmassenschwingers dargestellt. Nach der Beschreibung der Wellenausbreitung im Untergrund und deren verschiedener Formen wird auf Messungen von Schwingungen eingegangen. Darauf folgt die Beschreibung und Bewertung von Erschütterungseinwirkungen auf Menschen und Bauwerke. Die für die Analyse von dynamischen Vorgängen im Baugrund relevanten Stoffparameter werden in einem weiteren Abschnitt ausführlich behandelt, wobei Besonderheiten und Zusammenhänge dargestellt und durch Erfahrungswerte ergänzt werden. Danach werden dynamische Einwirkungen auf Gründungen diskutiert. Schließlich wird auf Einwirkungen durch Erdbeben und die daraus resultierenden Bemessungsgrößen sowie auf erdbebengerechtes Konstruieren näher eingegangen.

Hans-Henning Schmidt, Roland Fritz Buchmaier, Carola Vogt-Breyer

Backmatter