Elastische Bettung einer Verbauwand
Inhaltsverzeichnis
1. Elastische Bettung einer Verbauwand, Bettungsmodulverfahren
Nach DIN 1054 und EAB können die Nachweise der erforderlichen Einbindetiefe und der Gebrauchstauglichkeit und die Bestimmung der Schnittgrößen mit Hilfe des Bettungsmodulverfahrens durchgeführt werden. Gemäß EAB können damit „die Interaktion von der Verbauwand und anstehendem Boden, das tatsächliche Tragverhalten und die zu erwartenden Verschiebungen und Verformungen besser erfasst werden als bei Annahme einer vorgegebenen Verteilung der Bodenreaktion und einer vorgegebenen Verschiebung des Wandfußes“. Der Bettungsmodul ist hierfür vor der Berechnung realitätsnah zu ermitteln.
2. Berechnungsansatz, Nachweisführung
Nach DIN 1054 darf im Fuß einer Verbauwand eine verformungsabhängige Bodenreaktion angesetzt werden. Hierfür wird das Bettungsmodulverfahren genannt. Die Bodenreaktion σh,k ergibt sich aus der horizontalen Wandverschiebung sh mit dem charakteristischen Wert des Bettungsmoduls ks,k zu
σh,k = ks,k . sh
Die charakteristische Spannung σh,k aus der verformungsabhängigen seitlichen Bodenreaktion darf den sich aus dem charakteristischen passiven Erddruck eph,k ergebenden größtmögliche Widerstand dabei nicht überschreiten:
σh,k ≤ eph,k
Nach EAB, EB 102, darf auf der Baugrubenseite trotz Entlastung durch den Baugrubenaushub als Ausgangsspannungszustand der ab der Geländeoberkante berechnete Erdruhedruck angesetzt werden. Dies beinhaltet die Vorstellung, dass während des Aushubs die Vorspannung im Boden erhalten bleibt. Die Ausgangsspannung ab Baugrubensohle wird dabei auf den passiven Erddruck begrenzt. Erst ab der Tiefe ze kann sich eine Bettungsreaktion des anstehenden Bodens ausbilden.
Die unterhalb des Schnittpunkts von Erdruhedruck als Ausgangsspannung e0g,k und Erdwiderstand eph,k über den Erdruhedruck hinausgehende Bodenreaktion darf als Funktion der Verschiebung der Verbauwand als Bettungsspannung angesetzt werden. Im nachfolgenden Bild sind die Entwicklungen des Erdruhedrucks, des Erdwiderstands und des aktiven Erddruck (hier nur für ständige Einwirkungen aus Bodeneigengewicht) dargestellt.
Bei großen Einbindetiefen und verformungswilligen Verbauwänden kann es unterhalb eines Verschiebungsnullpunkts zu einer Rückdrehung der Verbauwand kommen, so dass es sinnvoll ist, die Bettungsreaktion nur oberhalb dieses Verschiebungsnullpunkts anzusetzen und unterhalb des Verschiebungsnullpunkts auf der Erdseite den Erdruhedruck anzusetzen.
Es ist der Nachweis zu führen, dass die unterhalb des Schnittpunkts von Erdruhedruck und Erdwiderstand hervorgerufene Bettungsspannung σBh,k den passiven Erddruck eph,k nicht überschreiten darf.
Die Summe aus Erdruhedruck e0gh,k und Bettungsspannung σBh,k muss also kleiner sein als der passive Erddruck eph,k:
e0gh,k + σBh,k ≤ eph,k
3. Bettungsmodul
Nach EAB, EB 102, darf der Bettungsmodul ksh,k näherungsweise aus dem Steifemodul ESh,k abgeleitet werden, wobei tB die statisch erforderliche Einbindetiefe ist:
Für Ortbetonwände und Spundwände gilt näherungsweise:
ksh,k = ESh,k / tB
Für Bohlträger gilt in Anlehnung an DIN 1054 mit der Flanschbreite b:
ksh,k = ESh,k / b
Aufgrund des nichtlinearen Verhältnisses zwischen dem Spannungsniveau und der Größe des Steifemoduls ist dieser für die zu erwartende Spannungshöhe zu bestimmen. Für die Horizontalbeanspruchung ist der für Vertikalbeanspruchungen ermittelte Steifemodul mit dem Faktor 0,5 ≤ f ≤ 1,0 abzumindern.
In der Tabelle EB 102-1 werden Anhaltswerte für mittlere Bettungsmoduli für durchlaufende Wände in nichtbinidigen Böden unter Wasser für einen Ausnutzungsgrad des Erdwiderstands μ ≈ 1,0 für die Bemessungssituation BS-T gegeben:
Für nichtbindige Böden über Wasser dürfen die genannten Werte verdoppelt werden. Für steife bis halbfeste bindige Böden dürfen Bettungsmoduli zwischen 3 und 9 MN/m² angesetzt werden.
4. Berechnungsbeispiel, im Fuß gebettete Spundwand
Für das unten gezeigte Beispiel einer im Fuß gebetteten und im Kopf einfach rückverankerten Spundwand wird im nachfolgenden Video gezeigt, wie mit dem Programm GGU-RETAIN notwendige Material- und geotechnische Nachweise geführt werden:
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