Die Beobachtungsmethode und das Monitoring in der Geotechnik 1... · 2017. 10. 16. · | Normative...

Hamburg, 26. September 2017

Die Beobachtungsmethode und das Monitoring in der

Geotechnik

Dr.-Ing. Martin Pohl

BAWKolloquium

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Normative Anforderungen

Beobachtungsmethode und Monitoring in der Geotechnik | Martin Pohl

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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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


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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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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Handbuch EC 7 Band 2

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Seite 7 26.09.2017

Sand

Ton / Schluff

Muscheln

(Nest)

100 cm

Probe GK 3

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Seite 8 26.09.2017

Bohrungen Spitzendrucksondierungen

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Seite 9 26.09.2017

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Grundwasser- / Außenwasserstand



Seite 10 26.09.2017

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Seite 11 26.09.2017

Probe GK 1 für hochwertige bodenmechanische Untersuchungen

30 cm

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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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Herleitung höherwertiger Stoffparameter

Obere / untere Bandbreite Versuchsspuren

physikalische Stoffparameter

charakteristische Stoffparameter (gem. geot. Bericht)



Seite 14 26.09.2017

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Herleitung höherwertiger Stoffparameter

Spannungs-Dehnungsverhalten Triax.

Dilatanzverhalten im Triaxialversuch

Kompressionsverhalten



Seite 15 26.09.2017

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Gesamtmodell

Höherwertiges Stoffgesetz

Kein Mohr-Coulomb !!



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Simulation: A-prediction / B-prediction / C, D, … = Anpassung an Messergebnisse

Hinterlegtes analytisches Modell

(normkonforme Nachweisformate)



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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“



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Pinto (2017)

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Messtechnik / -konzept / Messungen


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



Seite 20 26.09.2017

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Messgrößen:

Verformungen

Inklinometer

Extensometer

Geodätische Einmessungen (Tachymeter)

Schlauchwaagen



Seite 21 26.09.2017

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Messgrößen:

Spannungen / Drücke

Porenwasserdrücke

Kraftmessdosen

Dehnungsmessstreifen

Faseroptische Messverfahren

Eigenentwicklungen



Seite 22 26.09.2017

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Zeitnahe Visualisierung & Bewertung



Seite 23 26.09.2017

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Kriterien: Robustheit & Zeit

Auflast (mit Geotextil)

Flutung

Aussteifung

Sicherheitstore

…

Gegenmaßnahmen / Havariekonzept


Seite 24 26.09.2017

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Kriterien: Robustheit & Zeit

Keine Gefährdung von Menschenleben !

Mannkorb

Evakuierung

…

Gegenmaßnahmen / Havariekonzept


Seite 25 26.09.2017

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ohne geplante Gegenmaßnahmen

ÖBÜ - Beobachtungen

Dokumentation Herstellparameter

Messsysteme Schlitzwandarbeiten

Monitoring / Überwachungsprogramme


Seite 26 26.09.2017

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Dokumentation Herstellparameter

Rückverankerungen

Verpressdrücke, -mengen

Eindringwiderstand

…



Seite 27 26.09.2017

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Pfahl-Probebelastungen / Anker-Prüfungen

statisch / dynamisch

Probebelastungen (Tragreserve Zukunft)

GW-Messungen

…



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)



Seite 29 26.09.2017

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Beispiel: Hang Schleuse Lauenburg


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


Seite 31 26.09.2017

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Beispiel: Schiffshebewerk Niederfinow


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)


Seite 34 26.09.2017

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Grundwasserstände, PWD

Tachymeter

Schlauchwagen (an Gebäuden)

Herstellüberwachung:

Schlitzwand

TBM

HDI

…

Beispiel: Rohrvortrieb Mitteldüker Brunsbüttel


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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Bundesanstalt für Wasserbau

22559 Hamburg

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