Stützbauwerk = GABIONEN inclusive Bodenverbesserung

Für ein Stützbauwerk als Gabionenkonstruktion neben einer Kreisstraße wurde eine Lösung mit Integration einer Bodenverbesserung als Bestandteil des Tragwerks untersucht. Dabei stand die Prämisse, dass bauzeitlich nur die Fahrspur am Geländesprung gesperrt werden kann. Ein Eingriff in den Straßenoberbau sollte aus Kostengründen nicht erfolgen. Es wurde eine übersteile Böschung mit Böschungswinkel von 58° als standsicher nachgewiesen.

Die Kreisstraße fungiert auch als Umleitungsstrecke für die Autobahn. Insofern muss auch die volle Verkehrslast auf Hinterfüllungen nach EC 1 Teil 2 abgetragen werden. Die Konstruktion wäre mit den benannten Randbedingungen nicht herstellbar, wenn das Aushubmaterial des Verkehrsdammes bzw. des Untergrundes als Verfüllstoff eingesetzt würde.

Hier greift die Integration der Bodenverbesserung ins Tragwerk an. Der vorhandene Erdstoff, angesprochen als schluffiger Fein- bis Mittelsand (Bodengruppe SU nach DIN 18196), mit suboptimalen geotechnischen Parametern könnte z.B. entsorgt und dafür optimales Felsbruchmaterial geliefert werden. Aber auch bei Ansatz von Reibungswinkel phi = 40° ist der Nachweis der Äußeren Standsicherheit nicht erfolgreich zu erbringen.

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Berechnungsbild aus der Software Geo5-Gabione

Eine weiter Variante der Baugrund- bzw. Bodenverbesserung ist die gezielte Veränderung der bodenmechanischen Eigenschaften des Bodens als Baustoff. Hier wird eine Mischung mit einem Tragschichtbinder mit Anteil von 50% Zement und 50% Weißfeinkalk eingesetzt. Dabei kann bei kleinen Mengen ein Anbauseparator als Baggeranbaugerät zur Mischung genutzt werden. Für die hier zu verbauende größere Menge lohnte sich im Zusammenhang mit einer Verkehrsbaumaßnahme die Ausbreitung des Erdstoffes auf einem Fräsbeet.

Für die optimale Einstellung der Parameter wurde der optimale Wassergehalt des Gemisches bei Zugabe von 5,5-Masse-% des Bindemittels auf der nassen Seite des Astes der Proctorkurve eingestellt.

Das Material wurde an die Einbaustelle mit Radlader gefördert und die gesamte aufgestellte Gabione mit Überladung mit einem Bagger lagenweise verfüllt. Die Ausbreitung erfolgte mit kleiner handgeführter Technik und die Verdichtung wurde mit Handstampfer und kleiner Vibrationsverdichterplatte vorgenommen. Die Gabione erhiehlt eine Neigung in der Front von 5° und einen leichten Durchhang beim Aufsetzen, damit bei lokalem Verdichtungserdruck keine Ausbauchung auf der Luftseite entstehen kann.

Gern übernehmen wir als Geotechniker auch für Sie die Ausführungsplanung für Stützkonstruktionen und natürlich die Planung von Baugruben, Verbau und Gründungselementen …

 

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Baugrubenverbau – Gurtung im Detail

Für den Baugrubenverbau sind die Nachweise der Äußeren Standsicherheit und die Bestimmung der maßgeblichen Länge der Spundwand schnell erledigt. Auch die Festlegung der grundlegenden Dimensionierung einer Gurtung und Rückverankerung sind mit einer guten Software, z.B. DC-Baugrube, in kurzer Zeit erstellt.

Wird jetzt aber der Nachweis der Ausführungsdetails für die Krafteinleitungen in die vertikalen Träger eines Trägerbohlverbaus gefordert und ist die Schweißnahtdimensionierung z.B. an einer Gurtung nochmals wirtschaftlich auszulegen, dann kostet es den Statiker richtig viel Kraft die zugehörigen Stahlbaunachweise nach DIN 18800 bzw. EC3  detailliert aufzustellen. Einbaurippen mit Abschrägungen, Fahnenbleche, Anschlussbleche, Ankerplatten mit Öffnungen etc. sind dann detailliert zu betrachten. Dazu braucht es ein aufwendiges Formelwerk.

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Anschlussmodell aus unserer Spezialsoftware für Stahlbau-Anschlüsse IDEASTATICA

Eine große Hilfe für Rahmenecken, Krafteinleitungen und Gurtanschlüsse sind bei unserer Arbeit die Modelle für die Detailpunkte. Für jeden Prüfingenieur eine besondere Freude ist das dazugehörige Bemessungsverfahren. Es vereint alle klassischen Nachweise nach dem Formelwerk des EC3 mit den Spannungsnachweisen nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) an den Einzelplatten der Stähle, an den Verbindungen, Schweißnähten und an den Schrauben.

Zu der Detailbemessung liegen mit den Berechnungen dann bereits auch die Schneideskizzen für alle Bleche vor. Schlussendlich erstellen wir daraus eine Werkstattzeichnung z.B. für die Gurtung in unserer Software VIRTUAL STEEL 3D.

Baugruben- und Gründungsplanung sind unsere Leidenschaft. Gern erstellen wir diese Planungen auch für Sie.

 

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Setzungsbegrenzung von Gleisanlagen beim Rohrvortrieb

Für querende Rohrleitungen im Baugrund unter Bahnanlagen der DB Netz AG ist in der Richtlinie RiL 836 im Modul 4505 ff. eine Begrenzung der Setzungen der Gleisanlage gefordert. Manchmal reicht die Abschätzung nach SCHERLE aus. Für alle anderen Fälle führen wir die Berechnungen mit numerischen Methoden der Geotechnik aus.

Auszug aus einer Ausführunhsplanung für Baugrubenverbau und Rohrvortrieb

Die Baugrubensicherungen für die Start- und Zielgruben werden von uns geplant und bemessen. Für eine Beschränkung des Aushubvolumens und der Auflockerungen in Richtung der Gleisanlage arbeiten wir dabei gern mit dem technologisch vorgegebenen kleinsten Grundriss. Aussteifungsrahmen werden dann oberirdisch in der Rücklage der Verbauträger angeordnet. Das ist im Stahlbau minimal komplizierter. Einige Vollrippen sind zusätzlich nachzuweisen.

Gern erstellen wir die Baugrubenplanungen auch für Sie.

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Hamburg Hafentor

Die Tätigkeit für die Baustelle in Hamburg ist in jeder Hinsicht spannend. Es gibt eine Baustelle mit historischen Wallanlagen direkt am Hafen. Auf der einen Seite die Hochbahn, auf der anderen Seite ein S-Bahn-Tunnel.

Foto FRT: Blick vom Hafen zur Baustelle

Die Baugrubenumschließung besteht aus Bohrpfahlwänden mit Kopfbalken und Schrägsteifen mit Bohrpfahlgründung, Spundwänden mit Gurtung und Aussteifungsrahmen mit und ohne Rückverankerungen. Spezialität ist der Abtrag der Horizontallasten in der Spundwandebene mit Fachwerkrahmen.

Die Gründung besteht aus Bohrpfählen und Fundex-Verdrängerpfählen. Die Hochbaukonstruktion wird schwingungsentkoppelt auf die Gründung aufgesetzt.

Die Baugrubenmanager liefern die Ausführungsplanung und unterstützen den Generalübernehmer und den Bauherrn auch bei der Umsetzung der Lösungen vor Ort.

Klasse Team …

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Kunststoffbewehrte Erde

Mit Freude erstellen wir Ausführungsplanungen für geotechnische Arbeiten des Spezialtiefbaus. Hier ist ein Bauwerk für eine Kreisstraße fertig geworden. Eine Brücke wurde obsolet. Ein großer Durchlass gegründet auf ein Stahlbetonfundament führt das Gewässer nun durch einen Damm mit 70° steilen Böschungen. Die Böschungen werden mit Frontelementen aus Stahl gehalten. Geogitterbewehrung sichert die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Verkehrsanlage. Die Erosionsschutzmatten in der Front mit integrierter Saatgutmischung sorgen für eine schnelle Begrünung auch bei trockenem Wetter.

Abb.: Ansicht KBE-Konstruktion

Da wir sehr gern an dieser Art von Aufgaben arbeiten, freuen wir uns bereits über einige weitere Projekte, bei denen wir als schnelles agiles Planungsteam für diese Spezialaufgaben die Wirksamkeit unserer Arbeitsmethodik unter Beweis stellen dürfen.

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Spezialtiefbauhandwerk – Pfahlbewehrung

Wir erstellen Ausführungsplanungen im Spezialtiefbau. Dabei kommt es auf solides Detailwissen der Ingenieure und Techniker an. Das Mikro-Engineering umfasst auch die Abstimmung der baulichen Lösung nach der statischen Berechnung der geprüften Grundbaustatik auf die Erfordernisse der Bautechnologie. Dabei ist für den Bohrpfahl auch die Abstimmung auf das Einbringverfahren und den Bohrgerätetyp für die Herstellung der Bohrpfähle vorzunehmen. Die Körbe sind dann auch nach den Bedingungen des Lieferanten und der Transportlogistik zu optimieren. Damit es am Ende passt ist auch die klare Kommunikation mit dem Bauleiter ein Erfolgsfaktor.

Abb.: Auszug aus der Bewehrungszeichnung für Bohrpfahlkorb für das Doppelkopfbohrverfahren, steifer Korb mit Rüttelklinge

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Stahlbau – Fachwerkknoten mit IDEA-Statica-Connection

Ab und an braucht auch der Spezialtiefbau-Statiker besondere Lösungen für den Abtrag von Lasten aus großen Steifen oder wie im aktuellen Fall für den Abtrag von Kräften längs einer Spundwand in den Baugrund. Für diese Aufgaben ist dann das „große Stahlbaubesteck“ in der Statik einzusetzen. Es wird also ein Fachwerkträger mit RFEM/R-Stab berechnet, gelagert und bemessen. Auch die Stabilitätsnachweise nach EC3 sind dann absolviert. Anschließend sind aber die Einzelteile der Stahlkonstruktion zu verknüpfen. Dann sind i.d.R. die Nachweise für Schweißnähte, Verbindungen, Aussteifungsbleche etc. zu führen. Diesen Aufwand vermindert für uns die Software IDEA-Statica-Connection. Die Knoten und Anschlüsse sind damit zu konstruieren und klassisch in Formeln sowie mit FEM nachzuweisen. So können wir arbeiten …

Bild aus Idea Statica, Fachwerkknoten aus HEB240 und HEB200

 

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Talsperrendammfuß – Staffelverbau

Für die Verlegung einer Rohrleitung und die Anordnung eines Schachtbauwerkes als Kontrollschacht sind am Fuße eines 25 m hohen Dammes einer Talsperre (Talsperrenklasse 1) Baugruben herzustellen. Als Lösung wurde eine Trägerbohlwand gewählt. Die Träger selbst sind in verrohrte Bohrungen einzustellen, da der Baugrund ein Einrütteln nach Lockerungsbohrungen nicht zulässt. Die Sickerlinie aus dem Talsperrenreservoire liegt über der Baugrubensohle. Der anstehende Felszersatz ist allerdings gering wasserdurchlässig und suffosionssicher. In der Baugrube muss nur eine Restwasserhaltung betrieben werden.

Trägerbohlverbau, Ausschnitt aus dem Ausführungsplan

Ausführungsplanungen im Spezialtiefbau mit zugehöriger statischer Berechnung sind unsere Leidenschaft. Wir finden auch die passende Lösung für die Grundwasserabsenkung und schreiben die Leistungstexte und die Baubeschreibung für die Vergabe der geotechnischen Arbeiten.

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Begriff Spezialtiefbau

Immer wieder steht die Frage, was sich eigentlich alles unter dem Begriff SPEZIALTIEFBAU zusammenfassen lässt. Der Begriff Spezialtiefbau umfasst nach den „Einheitliche Angebots- und Vertragsbedingungen im Deutschen Spezialtiefbau
– Stand 2. September 2010“ einen oder mehrere der nachfolgenden Vertragsinhalte in der Bauausführung:

  • komplette Baugruben oder Teile davon,
  • Verbauwände und Böschungssicherungen,
  • Verankerungen,
  • Sohlen,
  • Erdaushub für Baugruben,
  • Gründungen,
  • Pfähle,
  • Bodenverbesserungen,
  • Abdichtungen,
  • Unterfangungen,
  • Wasserhaltung, Grundwasserabsenkung,
  • Injektionen, Düsenstrahlarbeiten.

Für genau diese Gewerke werden auch Planungsleistungen erforderlich. In unserem Ingenieurbüro übernehmen wir für diese Bauaufgaben die Objektplanung, Tragwerksplanung, Ausschreibung, Abrechnung bzw. die Rechnungsprüfung.

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Baugrube mitten in Dresden (eigenes Foto)

Dipl.-Ing. Thomas Fröhner ist Sachverständiger für Geotechnik und übernimmt in dieser Rolle auch die Leistungsbewertung für Planungs- und Bauleistungen des Spezialtiefbaus als Gutachter für die Moderation von konfliktären Betrachtungen der Vertragspartner bzw. zur Erschließung von gemeinsamen Optimierungspotenzialen in der Planung und der Bauausführung.

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Drohnenflug / Erdbaumodell

Auf einem innerstädtischen bebauten Standort wurde zur Vorbereitung der Neubebauung eine klassische Entwurfsvermessung ausgeführt und dann die Planung für die Errichtung eines Wohn- und Gewerbekomplexes begonnen. Es erfolgte bereits der Abbruch der vorhandenen Bausubstanz. Das zur Geländeprofilierung wiederverwendbare  Material wurde örtlich aufgehaldet. Nachdem Keller und Bodenplatten der Bestandsgebäude abgebrochen waren, verblieben örtlich Gruben. Die Entwurfsvermessung spiegelte die Realität nicht mehr wider.

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Abb. 1: Erdbaumodell aus Drohnenaufnahme

Für die Profilierung des Geländes zur Herstellung der Gründungsebenen für die neuen Gebäude, Außenanlagen und Verkehrsflächen sollte ein neues Geländemodell erstellt und eine Mengenberechnung ausgeführt werden. Dazu wurde das Gelände durch IFU GmbH Privates Institut für Umweltanalysen / Abt. Geophysik aus Lichtenau das Gelände mit einer DROHNE beflogen. Die Daten wurden in das geodätische Landes- und Höhensystem umgerechnet und die Vermessungsgrundlage ergänzt. Mit eingefügten 3D-Flächen für das herzustellende Planum wurden Auftrags- und Abtragsbereiche bestimmt und eine Mengenberechnung ausgeführt. Die Daten können auch in eine mit GPS gesteuerte Flachbaggereinheit eingelesen und so dann das geplante Gelände in situ realisiert werden.

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