Elastische Bettung einer Verbauwand

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.

Nach DIN 1054 darf im Fuß einer Verbauwand eine verformungsabhängige Bodenreaktion angesetzt werden. Hierfür wird das Bettungsmodulverfahren genannt. Die Bodenreaktion σ_h,k ergibt sich aus der horizontalen Wandverschiebung s_h mit dem charakteristischen Wert des Bettungsmoduls k_s,k zu

σ_h,k = k_s,k . s_h

Die charakteristische Spannung σ_h,k  aus der verformungsabhängigen seitlichen Bodenreaktion darf den sich aus dem charakteristischen passiven Erddruck e_ph,k  ergebenden größtmögliche Widerstand dabei nicht überschreiten:

σ_h,k  ≤ e_ph,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 z_e kann sich eine Bettungsreaktion des anstehenden Bodens ausbilden.

Die unterhalb des Schnittpunkts von Erdruhedruck als Ausgangsspannung e_0g,k und Erdwiderstand e_ph,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 σ_Bh,k den passiven Erddruck e_ph,k nicht überschreiten darf.

Die Summe aus Erdruhedruck e_0gh,k und Bettungsspannung σ_Bh,k muss also kleiner sein als der passive Erddruck e_ph,k:

e_0gh,k + σ_Bh,k ≤ e_ph,k

Nach EAB, EB 102, darf der Bettungsmodul k_sh,k näherungsweise aus dem Steifemodul E_Sh,k abgeleitet werden, wobei t_B die statisch erforderliche Einbindetiefe ist:

Für Ortbetonwände und Spundwände gilt näherungsweise:

k_sh,k = E_Sh,k / t_B

Für Bohlträger gilt in Anlehnung an DIN 1054 mit der Flanschbreite b:

k_sh,k = E_Sh,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.

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: