Global- und Teilsicherheitskonzept bei der Ankerbemessung · DIN EN 14199 (2001) DIN 1054 (1976 /...

BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Ilmenau

BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 1

Global- und Teilsicherheitskonzept bei der Ankerbemessung

Bundesanstalt für Wasserbau – Dienststelle HamburgDr.-Ing. Martin Pohl


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 2

Gliederung

• Normen

• Vergleich der Bemessungsansätze und Nachweise nach alter und neuer Norm

für: VerpressankerVerpresspfähle (Mikropfähle)

• Berechnungsbeispiele & -ergebnisse

• Zusammenfassung


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 3

Normen

• Verpressanker: DIN 4125 (1990)DIN EN 1537 (2001) lt. BMVBS nicht anzuwenden !

• Verpresspfähle: DIN 4128 (1983)DIN EN 14199 (2001)

DIN 1054 (1976 / 2005) + EN 1997-1 (2005)

EAU (1990 / 2004)


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Bemessungsansatz

Verpressanker: Verpresspfahl:

Verspannung + MantelreibungMantelreibung

A

Ea

Ep

A

45°+φ/2 45°+φ/2

A

Ea

Ep

A


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Bemessungsansatz

Nachweise:

Äußere TragfähigkeitVerpresskörper-Boden (Mantelreibung, Verspannung)

Innere Tragfähigkeit Stahlzugglied (Anker), Rissbreite (Pfahl)

Standsicherheit des GesamtsystemsTiefe Gleitfuge

Knicksicherheitsnachweis (Pfahl), wenn cu < 10 bzw. 15 kN/m²(DIN 4128) (DIN 1054)


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 6

Bemessungsansatz - Verpressanker

[Quelle: Grundbautaschenbuch, 6. Auflage]

Stahlzugglied

Bemessung: StahlzuggliedVerpresskörperlänge

in situ: EignungsprüfungAbnahmeprüfung

freigespültes Bohrloch

Verpesskörper


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Kraftübertragung: Ankerkopf – Stahlzugglied – Verpresskörper

DIN 4125 DIN 1054 (2005)

Bemessungsansatz – Verpressanker

zul A ≤ Fs / ηs Ek . γG ≤ Rik / γM

1,35

1,15

1,75


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Bemessungsansatz – Verpressanker

Kraftübertragung: Verpresskörper - Boden

DIN 4125 DIN 1054 (2005)

zul A ≤ Fk / ηk Ek . γG ≤ Rak / γA

1,50

1,35

1,10


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Krafteintragungslänge l0 [m]

Gre

nzla

st b

eim

Bru

ch F

ult[k

N]


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BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 11

Prüfkraft (LF 1) nach :DIN 4125bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Fw)ks ≤ 2 mm ⇒ Grenzkraft Fk

DIN 1054bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Ek)ks ≤ 2 mm ⇒ Herausziehwiderstand Rak

DIN EN 1537Mindestforderung in Abhängigkeit der Stahlgüte


[Quelle: DIN 4125]

Eignungsprüfung: an mindestens 3 Ankern je Hauptbodenart


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DIN 1054 (2005) / DIN EN 1537


[Quelle: Ziegler, 2004]

DIN 4125

Prüfverfahren 1 Prüfverfahren 2 Prüfverfahren 3

Eignungsprüfung :


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Abnahmeprüfung: jeder Anker mit anschließender Vorspannung (F0 ≈ 0,8 - 0,9 Fw)(hier: Permanentanker, LF1)

Prüfkraft nach DIN 4125:bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Fw)

Prüfkraft nach DIN 1054:bis zur 1,5-fachen Gebrauchslast (1,5 Ek)

Prüfkraft nach DIN EN 1537:Stärkere Begrenzung der erlaubten Stahlspannung



BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 14

Bemessungsansatz - Verpresspfahl

Bewehrung (Tragglied)

Bemessung: Verpresskörperlänge

Nachweis der: Brauchbarkeit der Bewehrung / TraggliedBeschränkung der Rissbreite

in situ: Eignungsprüfung

Verpresskörper


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 15

DIN 4128 DIN 1054 (2005) / DIN EN 14199

Bemessungsansatz - Verpresspfähle

zul A ≤ F / η Ek . γG ≤ Rtk / γP

2,0

1,35

1,301,40

3,0


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DIN 4128 DIN 1054 (2005) / DIN EN 14199




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DIN 4128: an mindestens 2 Pfählen bzw. 3 % aller Pfähledort, wo für Tragfähigkeit ungünstigstes Bodenprofilzu erwarten ist

DIN EN 14199: an 2 Pfählen bei ersten 25 Pfählen und jeweils 1 für die nächsten 25 Pfähle (Zugpfähle)

Pfahlprobebelastung (Eignungsprüfung):

0

1

2

3

4

5

6

1

Anz

ahl d

er E

ignu

ngsp

rüfu

ngen

DIN

412

8

DIN

105

4bei 100 Pfählen:


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EAU 1990mögliche Ankerkraft muss größer sein als vorhandene Ankerkraft

5,1AA

vorh

mögl >=η

Ep

k,möglGk,G

AA

γ<γ⋅

Ep

k,möglQk,QGk,G

AAA

γ<γ⋅+γ⋅

EAU 2004 (GZ 1B)

Nachweis der Standsicherheit in der Tiefen Gleitfuge



BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 19

Verpressanker: Verpresspfahl:

A

45°+φ/2

Nachweis der Standsicherheit in der Tiefen Gleitfuge

EaG

E1

Q

EaG

E1

Q

A

45°+φ/2


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 20

Berechnungsquerschnitt

Wasserstraßen + Häfen an der Küste

Sande mittlerer Festigkeitγ/γ´= 19/11 kN/m³φ´ = 35°c´ = 0

5,5 m

??

1,0 m

1,5 m

10 kN/m² Sande geringer Festigkeitγ/γ´= 18/10 kN/m³φ´ = 30°c´ = 0

Klei / Muddeγ/γ´= 14/4 kN/m³φ´ = 30° φu = 0°c´ = 5 kN/m² cu = 20 kN/m²

Lastfall 1

1,0 m


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 21

aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 220 kN [Ankerabstand = 4,0 m, erf. A = 55 kN/m]

gewählt:Bohrlochdurchmesser = 150 mmAnkerneigung gegenüber Horizontalen = 40°

⇒ freie Stahllänge ≥ 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht)

Stahlgüte 1570/1770 N/mm² (βs / βz bzw. fy,k / ft,k)

Berechnungsergebnisse Verpressanker

Eingangsgrößen:


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 22

Berechnungsquerschnitt

Wasserstraßen + Häfen an der Küste

Sande mittlerer Festigkeitγ/γ´= 19/11 kN/m³φ´ = 35°c´ = 0

1,5 m

10 kN/m²

Sande geringer Festigkeitγ/γ´= 18/10 kN/m³φ´ = 30°c´ = 0

Lastfall 1

5,5 m

??

1,0 m

1,0 m


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 23

aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 240 kN [Ankerabstand = 4,0 m, erf. A = 60 kN/m]


⇒ freie Stahllänge ≥ 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht)


Berechnungsergebnisse Verpressanker

Eingangsgrößen:


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Berechnungsergebnisse Verpressankervorwiegend bindiger Querschnitt


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 25

Berechnungsergebnisse Verpressankernicht bindiger Querschnitt


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 26

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

4

Prüf

kraf

t [kN

]

DIN

412

5

DIN

105

4

DIN

412

5

DIN

105

4

Herausziehwiderstand Stahlzuggliedwiderstand

Berechnungsergebnisse VerpressankerPrüfkraft - vorwiegend bindiger Querschnitt

Prüfkraft = 330 kN


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0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

4

Prüf

kraf

t [kN

]

DIN

412

5

DIN

105

4

DIN

412

5

DIN

105

4

Herausziehwiderstand Stahlzuggliedwiderstand

Berechnungsergebnisse VerpressankerPrüfkraft - nicht bindiger Querschnitt

Prüfkraft = 360 kN


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Berechnungsergebnisse Verpresspfähle

aus erdstatischer Berechnung (frei aufgelagerte Wand): erf. A = 220 kN bzw. 240 kN [Ankerabstand = 4,0 m]


≥ 8,6 m (Verpresskörper in unterer Sandschicht)


Eingangsgrößen:


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 29

Berechnungsergebnisse Verpresspfählevorwiegend bindiger Querschnitt


BAW - DH / 2006-11 K1 Folie-Nr. 30

Berechnungsergebnisse Verpresspfählenicht bindiger Querschnitt


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Zusammenfassung

Verpressanker: Abweichungen zwischen DIN EN 1537 und DIN 1054 ⇒ DIN Bericht abwarten !!

Verpresspfähle: DIN 1054 größere Mantelreibung für tragfähige Böden

Sicherheitsniveau bleibt erhalten !!


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