Consult BAW Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen Vortrag im BAW-Kolloquium am...

Consult

BAW

Untersuchung der Untersuchung der Ankerkräfte an der Ankerkräfte an der

Weserschleuse BremenWeserschleuse Bremen

Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004

WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH

Hamburg www.wk-ing.de

Dr.-Ing. Hansjürgen SpankeDr.-Ing. Hansjürgen SpankeDipl.-Ing. Karsten HolsteDipl.-Ing. Karsten Holste

13. Mai 200413. Mai 2004 BAW-KolloquiumBAW-Kolloquium Folie Folie 22

BAW

ConsultFirmenteileFirmenteile

Berlin :

Hamburg :

WK Dr. Wachendorf & König

WKP König & Partner

WKP König, Stief & Partner

CPST Bauconsult- undProjektsteuerungs GmbH

Dresden :

WKP König, Stief & Partner

Dresden

Frankfurt

Nürnberg

Stuttgart

München

Kiel

Schwerin

HamburgBremen

HannoverMagdeburg

Berlin

Leipzig

Erfurt

KasselDortmund

KölnHauptsitz in Hamburg

www.wk-ing.dewww.wk-ing.de


BAW

ConsultVogelperspektiveVogelperspektive

Weserwehr

SchleuseninselBootschleuse

Mittel-Leitwand Kammer

UH

OH


BAW

Consult

Blick in die Blick in die SchleusenkammerSchleusenkammer

UH rechts

OH rechts

OH links

UH links


BAW

ConsultSchnittSchnitt

Mittel-Leitwand

RV-Pfähle

1,00

-10,00

MV-Pfähle

6,50

Gemischte WandPSp 600 mit

PZi 612

12,70 m(lichtes Maß)

1,802,00

PHP 400*122-Pfähleals Zuganker

UW-Beton

Sohle


BAW

Consult

Berechnung der Wände Berechnung der Wände (Bauzust.)(Bauzust.)

1. Vorbauzustand1. Vorbauzustand 2. Vorbauzustand2. Vorbauzustand

720 kN720 kN800 kN800 kN


BAW

Consult

4. Revisionszustand4. Revisionszustand

Berechnung der Wände Berechnung der Wände (Betrieb)(Betrieb)

3. Betriebszustand3. Betriebszustand

850 kN850 kN830 kN830 kN


BAW

Consult

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800A

ug

00

Se

p 0

0

Okt 0

0

No

v 0

0

De

z 0

0

Ja

n 0

1

Fe

b 0

1

Mrz 0

1

Ap

r 0

1

Ma

i 0

1

Ju

n 0

1

Ju

l 0

1

Au

g 0

1

Se

p 0

1

Okt 0

1

No

v 0

1

De

z 0

1

Ja

n 0

2

Fe

b 0

2

Mrz 0

2

Ap

r 0

2

Ma

i 0

2

Ju

n 0

2

Ju

l 0

2

Au

g 0

2

Se

p 0

2

Okt 0

2

No

v 0

2

De

z 0

2

Ja

n 0

3

Fe

b 0

3

Datum

An

ke

rk

ra

ft [

kN

]

Unterhaupt rechts

Oberhaupt rechts

Unterhaupt links

Oberhaupt links

ca. 560 kN

ca. 1480 kN

Messung der AnkerkräfteMessung der Ankerkräfte

530 kN 830 kN

Statische Berechnung :


BAW

ConsultWas ist zu tunWas ist zu tun

Ermittlung der richtigen Ankerkräfte :Ermittlung der richtigen Ankerkräfte : Überprüfung der MessdatenÜberprüfung der Messdaten Erstellen einer unabhängigen Erstellen einer unabhängigen

KontrollmessungKontrollmessung Überprüfung der statischen Überprüfung der statischen

BerechnungBerechnung Konsequenzen für weitere LastfälleKonsequenzen für weitere Lastfälle


BAW

Consult

Überprüfung der Überprüfung der MessdatenMessdaten

Aushub 12.08.97

Lenzung

Zeitsprung

Zeitsprung

Rechnung ca. 800 kN

Rg. ca. 720 kN

Betrieb:Betrieb:Messung Messung ~ 1490 kN~ 1490 kNRechnung ~ 830 kNRechnung ~ 830 kN

Rammarbeiten


BAW

Consult

Erstellen unabhängiger Erstellen unabhängiger KontrollmessungenKontrollmessungen

Entlastung durch Steifen (Holm verbunden)

Holm getrennt

Entlastung durch Rückverankerung

Entlastung durch Bypass


BAW

Consult

Überprüfung der statischen Überprüfung der statischen BerechnungBerechnung

Eingeprägte VorbelastungenEingeprägte Vorbelastungen (Vergrößerung der Ankerkraft)(Vergrößerung der Ankerkraft)

++

Stützensenkungen am FußpunktStützensenkungen am Fußpunktsowie Erddruckumlagerungensowie Erddruckumlagerungen (Vergrößerung der Ankerkraft)(Vergrößerung der Ankerkraft)


BAW

ConsultInklinometermessungenInklinometermessungen

z [cm] y

4,6 0

3,351 1

1,93 2

0,345 3

-1,035 4

-2,366 5

-3,46 6

-4,231 7

-4,672 8

-4,882 9

-5,007 10

-4,987 11

-4,763 12

-4,303 13

-3,693 14

-3,004 15

-2,274 16

-1,494 17

-0,745 18

-0,3 19

0 20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-10 -5 0 5 10


BAW

ConsultUnabhängige MessungUnabhängige Messung

W‘‘‘‘ = qW‘‘‘‘ = q


BAW

ConsultFormelnFormeln

e1

e2

d

= (e1 - e2) / d

P1 P2

P3

(P3z+P1z)/2-P2z

z

y

q

L

M2 M1

Q2 Q1

QLqL2

q QL) /

L2

L • EI


BAW

Consult

1-Feldsystem mit 1-Feldsystem mit GleichlastGleichlast

y0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00

10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00

20,00

z [cm]0

1,775593,500775,130056,623277,945659,067759,96547

10,6200811,0181911,1517911,0181910,62008

9,965479,067757,945656,623275,130053,500771,77559

0

M [kNm]0

188,35 358,31 508,36 638,31 748,31 838,36 908,34 958,37 988,29 998,34 988,29 958,37 908,34 838,36 748,31 638,31 508,36 358,31 188,35

0,00

q [kN / m]0

-18,38-19,91-20,10-19,95-19,95-20,06-19,95-20,10-19,88-20,10-19,88-20,10-19,95-20,06-19,95-19,95-20,10-19,91-18,38

0

M [kNm]

0,00

200,

00

400,

00

600,

00

800,

00

1000

,00

1200

,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

q [kN / m]

-25

-20

-15

-10

-5 0

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

M = 1000 kNmM = 1000 kNm

Q= 20 kN/mQ= 20 kN/m

L = 20 mL = 20 m


BAW

ConsultSystem der SpundwandSystem der Spundwand

y0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00

10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00

20,00

z [cm]2,791,78

0,7667-0,2577

-1,287-2,281-3,204-4,021-4,704-5,238-5,598-5,777-5,768

-5,57-5,19

-4,636-3,924-3,076-2,117-1,079

0

M [kNm]0

12,33 41,47 18,31

-131,89 -265,28 -396,05 -500,67 -556,71 -650,12 -676,27 -702,43 -706,16 -680,01 -650,12 -590,34 -508,14 -414,73 -295,17 -153,19

0,00

q [kN / m]0

16,81-52,31

-127,0316,81

2,6226,1548,57

-37,3667,25

0,0022,4229,89

3,7429,8922,4211,2126,1522,4211,21

0,00

2,75m

z [cm]

-2 0 2 4

M [kNm]

-800

,00

-7

00,0

0

-600

,00

-5

00,0

0

-400

,00

-3

00,0

0

-200

,00

-1

00,0

0

0,00

10

0,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

q [kN / m]

-150

-100

-50

0 50 100

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

-8 -6 -4M = 705 kNmM = 705 kNm

Q= 20 kN/mQ= 20 kN/m

LLgesges = 20 m = 20 m


BAW

ConsultDaten aus InklinometermessungDaten aus Inklinometermessung

y0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00

10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00

20,00

z [cm]4,6

3,3511,93

0,345-1,035-2,366

-3,46-4,231-4,672-4,882-5,007-4,987-4,763-4,303-3,693-3,004-2,274-1,494-0,745

-0,30

M [kNm]0

642,65 612,76

-765,95 -183,08 -885,51

-1206,83 -1232,99

-863,09 -317,59 -541,77 -762,21 -881,77 -560,45 -295,17 -153,19 -186,82 115,83

1135,84 541,77

0,00

q [kN / m]0

-672,54-1.348,811.961,57

-1.285,29381,10295,17396,05175,61

-769,683,74

100,88440,89-56,04

-123,30-175,61336,27717,37

-1.614,0952,31

0,00

2,75m

z [cm]

-2 0 2 4 6

M [kNm]

-150

0,00

-100

0,00

-500

,00

0,00

500,

00

1000

,00

1500

,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

q [kN / m]

-200

0-1

500

-100

0-5

000 50

010

0015

0020

0025

00

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

Poly

nom

-Poly

nom

-A

pp

roxim

ati

on

Ap

pro

xim

ati

on

-6 -4-8 -6 -4M = ?? kNmM = ?? kNm

Q= ?? kN/mQ= ?? kN/m

LLgesges = 20 m = 20 m


BAW

Consult

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

-1000,0 -500,0 0,0 500,0 1000,0

kote [mNN]

approximierte approximierte VerformungenVerformungen

x y Y-approx.MomentkNm/m

BelastungkN/m²

6,5 3,351 337,415743 97,2 -287,0

5,5 1,93 180,520469 -191,4 273,6

4,5 0,345 28,6960903 -454,7 581,4

3,5 -1,035 -111,069417 -661,4 699,2

2,5 -2,366 -233,261629 -799,3 682,8

1,5 -3,46 -334,180432 -869,6 580,5

0,5 -4,231 -411,917642 -882,3 433,1

-0,5 -4,672 -466,100921 -851,8 274,3

-1,5 -4,882 -497,513756 -793,7 130,4

-2,5 -5,007 -507,681589 -722,2 20,3

-3,5 -4,987 -498,494499 -648,4 -44,5

-4,5 -4,763 -471,917156 -578,6 -59,7

-5,5 -4,303 -429,817118 -514,4 -28,3

-6,5 -3,693 -373,922812 -452,7 39,1

-7,5 -3,004 -305,90292 -386,9 124,8

-8,5 -2,274 -227,539156 -308,7 203,7

-9,5 -1,494 -140,944794 -210,5 243,3

-10,5 -0,745 -48,7615873 -88,6 203,7

-11,5 0,753 45,7519388 52,6 38,0


BAW

ConsultVerarbeitung der WerteVerarbeitung der Werte

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00

10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00

3,3741571,8052050,286961-1,11069-2,33262-3,3418

-4,11918-4,66101-4,97514-5,07682-4,98494-4,71917-4,29817-3,73923-3,05903-2,27539-1,40945-0,48762

0,180,8

0-2.753,401.210,34

55,0667,7966,9557,3843,1927,7213,62

2,79-3,63-5,20-2,234,22

12,3919,75

1.059,95-1.930,58

594,020,00

-8M = ?? kNmM = ?? kNm

Q= ?? kN/mQ= ?? kN/m

LLgesges = 20 m = 20 mz [cm] M [kNm]

-100

0,0

0

-500

,00

0,0

0

50

0,0

0

10

00,0

0

15

00,0

0

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

q [kN / m]

-300

0

-250

0

-200

0

-150

0

-100

0

-500

0 50

0

10

00

15

00

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21


BAW

ConsultIterationIterationVergleich Rechnung und MessungVergleich Rechnung und Messung

Messungy z [cm]0,00 -4,61,00 -3,3512,00 -1,933,00 -0,3454,00 1,0355,00 2,3666,00 3,467,00 4,2318,00 4,6729,00 4,88210,00 5,00711,00 4,98712,00 4,76313,00 4,30314,00 3,69315,00 3,00416,00 2,27417,00 1,49418,00 0,74519,00 0,320,00 0

Rechnungz [cm]

3,551,610,32

-0,96-2,17-3,22-4,06-4,67-5,04-5,19-5,1

-4,81-4,34-3,72

-3-2,24-1,46-0,71

00

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-10 -5 0 5 10

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-100 0 100 200

VerformungenVerformungen BelastungBelastung

AA

hh


BAW

ConsultAnkerkraftAnkerkraft

Direkt gemessene Ankerkraft

Aus Inklinometermessung

berechnete Ankerkraft

ah = 487 kN/m

=> A = 1486 kN

A = 1480 kN

Sehr gute Übereinstimmung zwischen den Messdaten

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-100 0 100 200

AA

hh


BAW

ConsultKonsequenzKonsequenz

Die Messungen sind richtig Die Messungen sind richtig Revision ?Revision ?

Dank Vergrößerung der Anker-Dank Vergrößerung der Anker-kräfte kein Standsicherheitsrisiko kräfte kein Standsicherheitsrisiko

Vertiefte Angaben zu Verformungen Vertiefte Angaben zu Verformungen und Belastungen siehe 2. Teilund Belastungen siehe 2. Teil

Consult

BAW

Untersuchung der Untersuchung der Ankerkräfte an der Ankerkräfte an der

Weserschleuse BremenWeserschleuse BremenTeil IITeil II

Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004

WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH

Hamburg www.wk-ing.de

Dr.-Ing. Hansjürgen SpankeDr.-Ing. Hansjürgen SpankeDipl.-Ing. Karsten HolsteDipl.-Ing. Karsten Holste


BAW

ConsultMesskonzept SchleusenkammerMesskonzept Schleusenkammer

•InklinometerrohreInklinometerrohre• PegelrohrePegelrohre

• StahldehnungsaufnehmerStahldehnungsaufnehmer

M 51M 50

M 40 M 41

UH OH


BAW

ConsultMesskonzeptMesskonzept

Anordnung der MesseinrichtungenAnordnung der Messeinrichtungen

StahldehnungsaufnehmerStahldehnungsaufnehmer

GrundrissGrundriss SchnittSchnitt

Inklinometer- und PegelrohreInklinometer- und Pegelrohre


BAW

ConsultAnkerkraftmessungAnkerkraftmessung

Exemplarische Ankerkraftmessung Exemplarische Ankerkraftmessung


BAW

Consult

Auswertung der Auswertung der BautagebücherBautagebücher

Kammeraushub Messstelle Kammeraushub Messstelle UnterhauptUnterhaupt

Erste Kammerlenzung, bei NN –3,90m Erste Kammerlenzung, bei NN –3,90m abgebrochenabgebrochen

Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle OWOW

Einbringarbeiten Stahlpfähle Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle UWMessstelle UW

Kammeraushub Messstelle Kammeraushub Messstelle OberhauptOberhaupt

Zweite KammerlenzungZweite Kammerlenzung


BAW

ConsultBauablaufBauablauf

Auffüllung NN +1,50 mAuffüllung NN +1,50 m

BestandssituationBestandssituation

Einbringen der SpundwändeEinbringen der SpundwändeBetriebBetriebKammeraushub und AuffüllungKammeraushub und AuffüllungHerstellung der VerankerungHerstellung der VerankerungVerankerung der KammersohleVerankerung der KammersohleHerstellung der StahlbetonsohlplatteHerstellung der StahlbetonsohlplatteLenzen der BaugrubeLenzen der BaugrubeHerstellung der Herstellung der UnterwasserbetonsohlplatteUnterwasserbetonsohlplatte

Bauzustand IBauzustand IBauzustand IIBauzustand II


BAW

Consult

Herstellung der Herstellung der KammergründungKammergründung

Bauzustand I

M 51M 50

M 40 M 41

Pfahl 0 - 170

Pfahl 171 - 315

Pfahl 316 - 410

170


BAW

Consult

Ankerkraft und Ankerkraft und KammergründungKammergründung

Ankerkraftzunahme ΔA = 360 kNAnkerkraftzunahme ΔA = 360 kN

ΔAΔA


BAW

ConsultVerformungsentwicklung M 50Verformungsentwicklung M 50

Verformungszunahme im Bauablauf (Verschoben)Verformungszunahme im Bauablauf (Verschoben)


BAW

Consult

Verformungsentwicklung M 40 und M Verformungsentwicklung M 40 und M 5050

Verformungszunahme im BauablaufVerformungszunahme im Bauablauf


BAW

Consult

Verformung während der Verformung während der Rammarbeiten Rammarbeiten


BAW

ConsultBestandssituationBestandssituation

Einfluß der Bestandssituation auf die VerformungsentwicklungEinfluß der Bestandssituation auf die Verformungsentwicklung

BruchsteiBruchstein- pflastern- pflaster


BAW

ConsultVerformungen im BetriebVerformungen im Betrieb

Geringe Verformungsreduktion im FeldbereichGeringe Verformungsreduktion im Feldbereich


BAW

Consult

Statische Hauptberechnung Statische Hauptberechnung (1996)(1996)

Zugrundelegung der klassischen ErddruckverteilungZugrundelegung der klassischen Erddruckverteilung


BAW

ConsultVergleichsberechnungVergleichsberechnung

Berechnung unter Berücksichtigung Berechnung unter Berücksichtigung

• der aus den Bauzuständen eingeprägten der aus den Bauzuständen eingeprägten

VerformungenVerformungen

• der zusätzlichen Verformung aus den Rammarbeitender zusätzlichen Verformung aus den Rammarbeiten

Abschätzung des Einflusses der ZwangsgleitfugeAbschätzung des Einflusses der Zwangsgleitfuge


BAW

ConsultAnkerkraftberechnungAnkerkraftberechnung

Au

sh

ub

en

de

Ram

mu

ng

Len

zun

g

Au

ffü

llu

ng

Betr

ieb

Gw

+

2 S

w –

2 m

Bau

beg

inn

Betr

ieb

Gw

+

5 S

w –

2 m

An

kerk

raft

[kN

]

Gw NN +1,00 m

Hauptberechnung


BAW

Consult

Spundwandverformungen Spundwandverformungen (Verschoben)(Verschoben)


BAW

ConsultSpundwandbelastungSpundwandbelastung

Belastung am Stabwerk und FEM im VergleichBelastung am Stabwerk und FEM im Vergleich


BAW

Consult

Einflüsse auf die Einflüsse auf die AnkerkraftzunahmeAnkerkraftzunahme

• Rammarbeiten am SpundwandfußRammarbeiten am Spundwandfuß

• Eingeprägte Verformungen aus den BauzuständenEingeprägte Verformungen aus den Bauzuständen

• BestandssituationBestandssituation


BAW

ConsultVielen DankVielen Dank

Consult BAW Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen Vortrag im BAW-Kolloquium am...

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