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Hamburg, 26. September 2017
Die Beobachtungsmethode und das Monitoring in der
Geotechnik
Dr.-Ing. Martin Pohl
BAWKolloquium
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Normative Anforderungen
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Seite 2 26.09.2017
A 2.1.1 – Grenzzustände
A 2.1.2.4 – GK 3
2.4.1 – Grenzzustände
2.4.8 – Gebrauchstauglichkeit
2.7 – Beobachtungsmethode
2.8 – Geotechnischer Entwurfsbericht
6.6 – Flachgründungen
9.4 – Stützbauwerke
11.6 – Gesamtstandsicherheit
12.7 – Erddämme
A Anhang AA – GK 3
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Anwendung der Beobachtungsmethode
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Seite 3 26.09.2017
Boden- / Bauwerksverhalten schwierig zu prognostizieren
Unsicherheiten für Endzustand minimieren
Erfassung des Bauwerksverhaltens in Bauzuständen
stufenweises Angleichen der rechnerischen Prognosen während Herstellung
Beobachtungsmethode = kein Ersatz für ausreichende rechnerische Sicherheiten
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EC 7 Abschnitt 2.7 / Bausteine der Beobachtungsmethode
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Seite 4 26.09.2017
Verhalten schwierig vorhersehbar Entwurf prüfen & anpassen
„Übliche geotechnische
Untersuchungen und
Berechnungen“
Baugrunderkundung
Baugrunduntersuchungen
(in situ, Labor)
Baugrundmodell
Analytische Berechnungen
Numerische Simulationen
Prognosen:
Verformungen
Spannungen
„laufende messtechnische
Kontrolle … Bauwerk und
Baugrund“
„geeignete technische
(Gegen-)Maßnahmen“
Bandbreite von
Grenzwerten
Messtechnik
Messkonzept
Messungen
Gegenmaßnahmen
Havariekonzepte
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EC 7 Abschnitt 2.7
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Seite 5 26.09.2017
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Baugrundaufschlüsse in Abhängigkeit des Bauwerks
Lage, Tiefe, Art (direkt, indirekt)
Ausreichende Probenqualität
Entnahmekategorie
Übliche Laboruntersuchungen
(KV, Vca, Vgl, wL/wP/ws, …)
Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 6 26.09.2017
Handbuch EC 7 Band 2
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Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 7 26.09.2017
Sand
Ton / Schluff
Muscheln
(Nest)
100 cm
Probe GK 3
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Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 8 26.09.2017
Bohrungen Spitzendrucksondierungen
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Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 9 26.09.2017
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Grundwasser- / Außenwasserstand
Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 10 26.09.2017
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Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 11 26.09.2017
Probe GK 1 für hochwertige bodenmechanische Untersuchungen
30 cm
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Baugrunderkundung / -untersuchungen / -modell
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Seite 12 26.09.2017
Proben GK 1 aus relevanten Bereichen (Verformungen, Spannungen)
schematisch
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Analytische Berechnung mit Erfahrungswerten (φ, c, E)
Berücksichtigung nicht-lineares Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Bodens kritisch
Abbildung Boden-Bauwerks-Interaktion teilweise kritisch
Numerische Simulation mit Versuchsergebnissen / -spuren
Herleitung Stoffparameter
Aufstellen Gesamtmodell
Simulation: A-prediction / B-prediction / C, D, … = Anpassung an Messergebnisse
Hinterlegtes Analytisches Modell (normkonforme Nachweisformate)
Grenzwerte
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 13 26.09.2017
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Herleitung höherwertiger Stoffparameter
Obere / untere Bandbreite Versuchsspuren
physikalische Stoffparameter
charakteristische Stoffparameter (gem. geot. Bericht)
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 14 26.09.2017
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Herleitung höherwertiger Stoffparameter
Spannungs-Dehnungsverhalten Triax.
Dilatanzverhalten im Triaxialversuch
Kompressionsverhalten
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 15 26.09.2017
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Gesamtmodell
Höherwertiges Stoffgesetz
Kein Mohr-Coulomb !!
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 16 26.09.2017
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Simulation: A-prediction / B-prediction / C, D, … = Anpassung an Messergebnisse
Hinterlegtes analytisches Modell
(normkonforme Nachweisformate)
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 17 26.09.2017
Clavellina-Miller (2017)
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Grenzwerte (nach EAB)
Schwellenwert
definierter Abstand Messwert zu Eingreifwert
erhöhte Beobachtung bei Erreichen
Eingreifwert
sofortige Zusatzmaßnahmen
Alarmwert
Havariekonzept
„rette sich wer kann“
Berechnungen / Prognosen / Grenzwerte
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Seite 18 26.09.2017
Pinto (2017)
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Messtechnik / -konzept / Messungen
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Seite 19 26.09.2017
robuste Messverfahren
Messgrößen
Verformungen Spannungen
Visualisierung
Bewertung
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Robuste Messverfahren
Genauigkeit / Messauflösung
Zuverlässigkeit
Automatische Erfassung
Automatische Visualisierung
Redundanz !! (Dauerhaftigkeit, Messverfahren)
Kombination von Verfahren
Messtechnik / -konzept / Messungen
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Seite 20 26.09.2017
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Messgrößen:
Verformungen
Inklinometer
Extensometer
Geodätische Einmessungen (Tachymeter)
Schlauchwaagen
Messtechnik / -konzept / Messungen
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Seite 21 26.09.2017
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Messgrößen:
Spannungen / Drücke
Porenwasserdrücke
Kraftmessdosen
Dehnungsmessstreifen
Faseroptische Messverfahren
Eigenentwicklungen
Messtechnik / -konzept / Messungen
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Seite 22 26.09.2017
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Zeitnahe Visualisierung & Bewertung
Messtechnik / -konzept / Messungen
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Seite 23 26.09.2017
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Kriterien: Robustheit & Zeit
Auflast (mit Geotextil)
Flutung
Aussteifung
Sicherheitstore
…
Gegenmaßnahmen / Havariekonzept
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Seite 24 26.09.2017
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Kriterien: Robustheit & Zeit
Keine Gefährdung von Menschenleben !
Mannkorb
Evakuierung
…
Gegenmaßnahmen / Havariekonzept
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Seite 25 26.09.2017
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ohne geplante Gegenmaßnahmen
ÖBÜ - Beobachtungen
Dokumentation Herstellparameter
Messsysteme Schlitzwandarbeiten
Monitoring / Überwachungsprogramme
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Seite 26 26.09.2017
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Dokumentation Herstellparameter
Rückverankerungen
Verpressdrücke, -mengen
Eindringwiderstand
…
Monitoring / Überwachungsprogramme
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Seite 27 26.09.2017
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Pfahl-Probebelastungen / Anker-Prüfungen
statisch / dynamisch
Probebelastungen (Tragreserve Zukunft)
GW-Messungen
…
Monitoring / Überwachungsprogramme
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Seite 28 26.09.2017
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Beobachtungen Böschungen / Hänge – Brandl (GBTB-T3)
In der WSV:
Herleitung realistischer Bodenkenngrößen und Boden-Bauwerks-Interaktionen (FEM)
Monitoring / Überwachungsprogramme
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Seite 29 26.09.2017
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Beispiel: Hang Schleuse Lauenburg
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Seite 30 26.09.2017
ELK
tertiärer Sand
Auffüllung
Beckensediment
B209
W22_1
W22_2
W22_3
W22_4
Grundwasser-
messstellen Baustellen-
pegel
Ankerkräfte
Bauwerksinklinometer
Lauenburger
Ton
Baugrundtagung 2006
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Beispiel: Hang Schleuse Lauenburg
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Seite 31 26.09.2017
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Beispiel: Schiffshebewerk Niederfinow
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Seite 32 26.09.2017
Prismen an Seilrollenträgerstützen
und Pylonen, Einmessung 14-tägig
Baugrundtagung 2014
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Beispiel: Schiffshebewerk Niederfinow
Seite 33 26.09.2017
Anforderungen an Lagegenauigkeit des Hebewerks:
senkrechte Lage der Seilrollenträgerstützen und Pylone zum Endzeitpunkt, horizontale
Abweichung von +/- 20 mm am Stützenkopf
Stahl-Einbauteile im Erstbeton, Toleranz von +/- 10 mm
Prognose:
Beobachtung der Verformungen Bodenplatte
ab Herstellung
vertikale Verformungsanteile der Bodenplatte
(Eigengewicht, Grundwasser)
in Interaktion mit Baugrube und Baugrund
AN-Modell mittels FE (Abaqus) prognostiziert
Verformungen (Modellierung der
Massivbauteile, Bauphasen)
Prognose Vertikalverformungen Bodenplatte in
Bauwerkslängsachse ab Einbau der Bodenplatte
(ARGE Neues SHW Niederfinow)
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Monitoring Numerik Bemessungsgrundlagen
Beispiel: FuE Deckwerksbemessung (Elbinsel Lühesand)
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Seite 34 26.09.2017
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Grundwasserstände, PWD
Tachymeter
Schlauchwagen (an Gebäuden)
Herstellüberwachung:
Schlitzwand
TBM
HDI
…
Beispiel: Rohrvortrieb Mitteldüker Brunsbüttel
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Seite 35 26.09.2017
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Regelmäßige Anwendung des Monitorings in der WSV
rechnerischen Nachweise sind erfüllt
Überprüfung der Bemessungsergebnisse
Seltene Anwendung der Beobachtungsmethode in der WSV
rechnerischen Nachweise sind erfüllt
Unsicherheiten in der Nachweisführung
Anpassung des Entwurfs aufgrund Messergebnissen
Fazit
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Seite 36 26.09.2017
Bundesanstalt für Wasserbau
22559 Hamburg
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