Veränderung von tonigen Kippenböden

Werden Tagebaue aufgeschlossen und die Kohleflöze für den Braunkohlenbergbau freigelegt, müssen die überlagernden Deckschichten (das sogenannte „Hangende“) abgetragen werden. Die Lockergesteine werden dann in der umgekehrten Reihenfolge der geologischen Schichtung auch auf Flächen in der Nähe der Tagebaustandorte auf „Außenkippen“ abgelagert.

Dabei entsteht dann im Ablagerungsprozess eine ungleichmäßige Schichtung. Bei den Lagerstätten des Böhmischen Beckens sind dann von unten nach oben Hanglehme, eiszeitliche Ablagerungen geringer Mächtigkeit, tertiäre Süßwassersedimente und Tonsteine am Übergang zum Phyllit aufzuschichten. Im Kippprozess, der in der Regel anteilig mit Gurtbandförderer und Abwurf auf Kegel- und Linienkippe erfolgt, entsteht eine Kippenschüttung. Die Mächtigkeit liegt dann in der Regel bei 20m bis 100m. Ist ein Bereich im Tagebau ausgekohlt, wird die Verfüllung der Hohlform als Innenkippe begonnen.

Die Außenkippen werden zum Teil heute nach 20 bis 40 Jahren Liegezeit auch für eine höherwertige Nutzung mit Bebauung vorgesehen. Dann ist der Veränderungsprozess der Kippenböden für die Gründung von Gebäuden und Infrastrukturanlagen eine besondere Herausforderung für die Geotechniker.

Die abgelagerten Böden sind einerseits hochgradig wassergesättigte Sedimente geringer Dichte mit weicher und anteilig sogar breiiger Konsistenz. Andererseits sind im Schüttprozess Konglomerate (Klumpen) von etwa 50cm bis 60 cm Kantenlänge abgeworfen worden, die aus festem und halbfestem Ton bis hin zum Tonstein gebildet werden. Im Makrogefüge entstehen große Porenräume. Dieses Gefüge wird dann physikalisch und auch chemisch beansprucht und steht unter einem Auflastdruck aus dem Eigengewicht des Schüttmaterials. Die Eigensetzung der Kippe beginnt sofort nach Ablagerung. Nach Erfahrungswerten erreicht der kumulierte Setzungsbetrag der Oberfläche bis zu 8% der Kippenmächtigkeit.

Tonsteinkonglomerat im Zersetzungsprozess auf einer Außenkippe in Nordböhmen

Die Konglomerate sind folgenden Veränderungen ausgesetzt:

Zerkleinerung – Wegen des Anstiegs der Feuchtigkeit aus in die Kippe eindringende und sich aufkonzentrierendes Niederschlagswasser beginnt reduziert sich die Festigkeit der „Klumpen“. Die Kantenstabilität nimmt ab. Es kommt zum Bruch infolge der Überlagerungsspannung.

Plastische Deformation – Der Überlagerungsdruck presst Porenwasser aus und beschleunigt nichtreversible Umbildungsprozesse.

Rotation und Verschiebung – Die Konglomerate werden verschoben und gedreht. Dabei werden die Kanten gerundet. Die Kontaktflächen werden auf Reibung und Scherung beansprucht. Klumpen brechen und das Makrogefüge wird somit verändert.

Zunahme der Plastizität – Durch die Durchfeuchtung, das Walken und Kneten durch Bewegung der Brocken und Körner nimmt die Plastizität der Tonkonglomerate zu. An den Kontaktflächen entsteht ein negativer Porenwasserdruck als Saugspannung. Die Feuchtigkeit innerhalb der Tonkonglomerate wird weiter erhöht.

Einspülen von Feinmaterial – Die zerkleinerten Konglomerate werden durch die Wasserführung in der Kippe in tieferliegende oder benachbarte Hohlräume umgelagert. Es kommt zur sogenannten Eigenverdichtung bei hoher Plastizität und es entstehen Bereiche mit sehr geringer Druck- und Scherfestigkeit.

Gewölbebildung – Lokal können sich die Sackungsprozesse innerhalb der Kippe zu Geölben ausbilden. Es entstehen dann überbrückte Hohlräume, die später bei Erweiterung der Gewölbebreite zusammenfallen und sich als Sackungen bis an die Oberfläche einer Kippe durcharbeiten (hochpausen) können.

Chemische Veränderungen – Durch Wasser und Luft werden Mineralien umgebildet. Organische Anteile faulen und zersetzen sich. Salze werden gelöst und ausgewaschen.

Die aufgeführten Prozesse führen zu einer Neuordnung der Kornstruktur und des Makrogefüges der Kippe. Dadurch entstehen auch lokal verschiedene Wasserwegigkeiten im Kippenkörper. Es bilden sich Zonen geringer Scherfestigkeit aus, die dann auch zu aktiven Scherzonen werden. Es wird ein Kriechprozess mit gravitativer Anregung initialisiert. Die Kippe fließt also auch auseinander bzw. hangabwärts. Diese Bewegung führt auch zu einer ungleichförmigen Setzung der Kippenoberfläche. Diese Prozesse laufen langsam und über viele Jahre ab.

Oberflächennah oder bei Öffnung der Kippe für Einschnitte, Baugruben, Rohrgräben etc. werden die schwebenden Wasserreservoire angeschnitten und Transportvorgänge initialisiert, die eine Instabilität der hergestellten Böschungen bewirken können.

Werden die Kippenböden angeschnitten und der Witterung ausgesetzt, verwittern sie äußerst schnell. Es entsteht aus Tonsteinkonglomeraten innerhalb von Wochen ein flaseriges Gefüge, welches dann in Scheiben wie Blätterteig zerfällt. Bei Wasserzutritt werden die Blätter aufgelöst und zu Brei bzw. bei Austrocknung zu Ton- oder Schluffstaub zerfallen und unter Windeinwirkung und vom Niederschlagswasser schnell erodiert.

Das Bauen auf dieser Art von Böden und mit diesen Böden ist für uns als Geotechniker eine große Herausforderung. Eine umfassende Planung der Erdbauwerke und aller einzelnen technologischen Schritte der Baugrundverbesserung mit der dazugehörigen Qualitätssicherung ist essentiell für den Bauerfolg.

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Der Sachverständige und geotechnische Prognosen

Das tägliche Geschäft des Geotechnikers ist das Aufstellen von Prognosen zur Interaktion von Boden im weitesten Sinne, Locker- und Festgebirge, und Bauwerken. Wir denken dabei in der Regel in Dimensionen von Zentimetern, es sei nur an den vereinfachten Nachweis von Gründungen in bindigen Böden mit zu prognostizierenden Setzungen zwischen 2 cm ≤ s ≤ 4 cm erinnert. Bei Außenstehenden rufen diese Größenordnungen häufig Verwunderung hervor. Ein ehemaliger Kollege, seines Zeichens erfahrender Maschinenbauer mit bis dato Maßanforderungen im Bereich von zehntel Millimetern und weniger, hatte entsprechende „Eingewöhnungsprobleme“.

Hierzu muss darauf hingewiesen werden, dass es sich bei der in Prognosen eingehenden Eingangsgröße „Baugrund“ um ein Gemisch aus unterschiedlichsten Komponenten mit jeweils spezifischen Eigenheiten handelt. Es seien die verschiedenen möglicherweise auftretenden Korngrößen und deren Mengenverteilung, aber beispielsweise auch organische oder Kalkanteile, Grundwasser und Bodenluft genannt. In der Summe sind dann nur noch verallgemeinernde Angaben zum Verhalten des Stoffes „Boden“ möglich. Schon früh wurde hier der Begriff des „Homogenbereiches“ als Zusammenfassung von verschiedenen im weitesten Sinne ähnlichen Stoffgemischen zur Baugrundschicht geprägt. Weiter kommt hinzu, dass es sich beim Baugrund um eine hochgradig variable Größe handelt. Bereits geringfügig neben einem durchgeführten Aufschluss können sich vollkommen andere Verhältnisse, beispielsweise durch eine Kluft im Festgestein, ergeben.

Die Normung, aktuell allen voran der Eurocode 7 (EC7), müssen diese Unwägbarkeiten erfassen. Unter Punkt 2.4.1 des EC7 wird beispielsweise ausgeführt:     
„Es sollte berücksichtigt werden, dass die Kenntnis der Baugrundverhältnisse vom Umfang und von der Güte der Baugrunduntersuchungen abhängt. Deren Kenntnis und die Überwachung der Bauarbeiten sind im Allgemeinen wichtiger für die Einhaltung der grundsätzlichen Anforderungen als die Genauigkeit der Rechenmodelle und Teilsicherheitsbeiwerte.“

Die angewandten Rechenverfahren versuchen dem gleichfalls Rechnung zu tragen. Beispielsweise durch anzuwendende Teilsicherheitsbeiwerte. Auch früher schon wurden Korrekturfaktoren verwendet. Es sei auf die Korrekturbeiwerte für Setzungen nach DIN 4019-1 in den nicht mehr gültigen Fassungen verwiesen.

Im Gegenzug werden jedoch auch geotechnische Kennwerte entsprechend großzügig gefasst, um der Inhomogenität des Untergrundes – und auch unserem Unvermögen einer detailliert-genauen Beschreibung – gerecht zu werden.

Die Kunst des geotechnischen Sachverständigen ist es nun, einen den aufgezählten Randbedingungen angemessenen Kompromiss aus Kennwerten und Rechenwegen zu finden. Dabei zählt die Erfahrung mit der Materie sehr viel, zum anderen sind bei entsprechend anspruchsvollen Vorhaben statistische Methoden der Versuchsauswertung zunehmend von Belang. Um diese anwenden zu können wird aber auch eine ausreichende Datenbasis benötigt. Hier schließt sich damit wieder der Kreis zu oben aufgeführtem Zitat aus EC7. Grundlage für all unsere Arbeit ist zuallererst eine dem Vorhaben gerecht werdende Baugrunderkundung mit einer entsprechend des Schwierigkeitsgrades auch ausreichenden Zahl an laborativen Untersuchungen. Mit diesen Grundlagen lassen sich in der Regel auch zutreffende Prognosen über das Verhalten von Baugrund und Bauwerk erstellen.

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Wir sind präqualifiziert für öffentliche Aufträge

Als Ingenieurbüro für Erd- und Grundbau sind wir spezialisiert darauf, die Baugrund- und Grundwasserverhältnisse zu erkunden. Wir planen geotechnische Bauwerke und betreuen die Projekte in der Umsetzung auf den Baustellen. Unsere Stärke liegt in der Ausführungsplanung. Dabei setzen wir die Design-Planung im Detail-Engineering um und ergänzen auf der Basis der vorliegenden Geotechnischen Berichte dann Erkundungserkenntnisse und Planungen entsprechend der konkreten technischen und vor allem auch technologischen Erfordernisse der Baustelle und Abläufe der Bauausführung. Für Erd-, Tief- und Spezialtiefbauarbeiten erstellen wir regelmäßig im Rahmen der Ausführungsplanung auch die statischen Berechnungen, geotechnischen Standsicherheitsnachweise, Wasserrechtsanträge und die Ausschreibungsunterlagen für die Vergabe der Leistung an spezialisierte Bauunternehmen.

Unser PQ-Zertifikat

Unser Ingenieurbüro hat in den 4 Jahren des Bestehens mehr als 1000 Projekte bearbeitet. Es sind darunter Baugrundgutachten und Geotechnische Planungen für Vorhaben der Geotechnischen Kategorien GK1 bis GK3, Ausführungsplanungen für kleine und große Baugruben, Gründungsplanungen mit Bodenverbesserungen und Bohrpfählen, Stützbauwerke, Stahlbauplanungen für Aussteifungen, Konzeptionen für Bauwerksabdichtungen, Wasserhaltungsplanungen etc..

Wir stellen unsere Leistungsfähigkeit in den Dienst von Architektur- und Ingenieurbüros, privaten Bauherrn, Bauunternehmen und von öffentlichen Auftraggebern. Auch für große Projekte und bei Baumaßnahmen im Ausland stellen wir unsere Expertise zur Verfügung. Als Referenzen können wir die Arbeit für die LMBV Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbauverwaltungsgesellschaft mbH, für die RTLL Gruppe, die FAIR GmbH (Teilchenbeschleuniger in Darmstadt), für BMW Group (Testcenter FMDC in Sokolov – CZ), EUROVIA, STRABAG, GGS TerraCon etc. benennen. Viele gute Kunden werden hier nicht benannt, aber Ihnen allen danken wir für das ausgesprochene Vertrauen in unsere Leistungen.

Um unsere Leistungen noch besser darstellen und vermarkten zu können, haben wir uns einem Präqualifikationsprozess unterzogen. Mit dessen Abschluss durch die auditierende Stelle, IHK Dresden, haben wir das entsprechende Zertifikat erhalten und sind das Verzeichnis der präqualifizierten Unternehmen eingetragen. Wir können also auch bei öffentlichen Auftraggebern oder als Nachauftragnehmer einfach und klar nachweisen, dass wir alle Anforderungen der Vergabeverordnung (VgV) erfüllen.

Wir stehen für alle kleinen und großen Anfragen mit unseren Ingenieurleistungen gern zur Verfügung.

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Geologenkompass – ein Werkzeug der Feldaufnahme

Der Geologenkompass ist trotz der vielen anderen verfügbaren Hilfsmittel wie z.B. GPS, Drohnen, Iphone-Apps etc. ein unverzichtbares Werkzeug bei der Feldaufnahme. Dabei ist die Einmessung von Kluftflächen im Festgestein zur Aufnahme des Gebirges sicherlich die bekannteste Anwendung. Aber einen Geologenkompass dabei zu haben, kann auch z.B. bei der Interpretation von Rutschungen im Lockergesteinsbaugrund von Vorteil sein.

Die Neigung des Anrisses und seine Fallrichtung sind schnell und präzise zu bestimmen. Damit ergibt sich ein Bild über die Richtung der Rutschungsbewegung, die dann auch schnell übersichtlich in Karten, Planunterlagen oder Risswerken eingetragen werden kann. Die Bestimmung der Neigung von Böschungen und deren lokale Fallrichtungen sind mit dem Geologenkompass aufzunehmen und gutachterlich exakt darzustellen. Ein „teurer“ Geologenkompass ist für uns also nach wie vor ein unverzichtbares Arbeitswerkzeug.

Einmessung einer Rutschungsfläche mit dem Geologenkompass

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CPT – Drucksondierungen in Geo5-Stratigrafie

Für die Baugrunduntersuchung mit Interpretation der erkundeten Baugrundschichten eignet sich die Drucksondierung CPT nach DIN EN ISO 22476-1 (früher in der Norm DIN 4094-1). Es werden dabei mit dem Cone-Penetration-Test (CPT) der Spitzenwiderstand und die Reibung einer statisch in den Boden gedrückten Sonde aufgezeichnet und in jeder Tiefe auch der Porenwasserdruck am Spitzensensor gemessen. Die Daten werden in kleinen diskreten Schritten aufgezeichnet.

Ausdruck aus Geo5 – Stratigraphie

Nachfolgend ist eine Interpretation möglich, die neben den Scherparametern und Steifigkeiten im Lockergestein auch Rückschlüsse auf die jeweils in der Tiefe von der Sonde durchfahrene Bodenart zulässt. Wir nutzen zur Interpretation das Verfahren nach ROBERTSEN 2010 welches in der Geo5-Suite im Modul „Stratigrafie“ implementiert ist. Nach einer ersten automatischen Erstinterpretation können dann die Einzelschichten zusammengefasst werden. Besonders komfortabel ist es, dass im Vorfeld die Bodenarten mit ihren lokalen Namen (siehe oben baustellenbezogener Unterschied zwischen „braunem Ton“ und „grauem Ton“) zugeordnet werden können. Alle Ergebnisse werden in das 3D-Baugrundmodell integriert und sind dann mit Vermessungsdaten und anderen Interpretationshilfen wie z.B. Luftbildern aus den Befliegungen mit der hochgenauen Vermessungsdohne zu überlagern. Das 3D-Modell mit allen Interpretationen können wir auch als ifc-Modell für die BIM-Koordination auf der Baustelle zur Verfügung stellen.

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Praxistag GEORADO – Wir sind dabei

Sehr geehrte Damen und Herren,

Die Wissenskultur in unserer Gesellschaft ist ungebrochen. Es entstehen neue Formen der Innovation und des gemeinsamen Forschens. Wissen wird zunehmend zum Gemeingut, doch werden im gleichen Atemzug Anforderungen immer komplexer.

Georado strebt eine neue, kollaborative Form der Wissensaneignung an, um sich damit auf die neuen Gegebenheiten des Zeitgeistes anzupassen. Wir setzen den Fokus hin zum lebenslangen Lernen und zur Vermittlung von praktischen Methoden.

Auch das Prinzip der Vernetzung dominiert Georado. Ein Netzwerk aus Partnern, Forschung und Bildung hilft uns diesen Weg weiter zu verfolgen. Es macht uns stark in unserem Bestreben neue Wege in der digitalen Kommunikationstechnologie zu gehen, denn diese verändern unser Leben grundlegend.

Der Praxistag ist ein zentraler Baustein dieses Weges. Der Focus 2021 liegt auf Innovation und Nachhaltigkeit am Bau und in der Geotechnik. Wir werden diesen Praxistag Vorort gestalten und unsere geschaffene Netzwerkkompetenzen mit unseren Partnern weiter ausbauen.

Termin: 14./15.07.2021

Thema: „Zukunftsweisende Innovationen und Umweltverträglichkeit am Bau und in der Geotechnik“

Workshops:

  1. „Innovative Schutzbauten gegen Steinschlag, Muren und Lawinen“
  2. „Ressourcenschonendes und umweltbewusstes Bauen mit Geokunststoffen“
  3. „Smart Anchor – Echtzeitbeobachtung von Ankern, Pfählen und Bodennägeln“
  4. „Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten Hochwasserschutzsysteme und Hochwassersicherheit“
  5. „Intelligente Schutzsysteme – mehr als eine Alarmierung“
  6. „Sichtbarmachen von Injektionen – was passiert da eigentlich im Baugrund“
  7. „BIMDrill – Modulares Mess- und Datenverarbeitungssystem für Ankerbohrgeräte“
  8. „Flächenversickerungssysteme mit Grundwasserschutz“
  9. „Innovatives Stützwandsystem ALLAN BLOCK – Bauweise bewehrte Erde“
  10. „TITAN – selbstbohrende Mikropfähle“
  11. „Testsimulation – Flutung der ECOSAFE Testfläche“
  12. „Demo-Aufbau einer ALLAN BLOCK Stützwand inklusive Geogitter und Frostschutz“
  13. Innovative Methoden geotechnischer und drohnenbasierter Baugrunderkundung“
  14. „Seilzugangspositionierung und Anwendung bei Hang- und Felssicherungsarbeiten“

Ticketreservierung:  www.praxistag.online/ticketreservierung

Programm: www.praxistag.online/programm

Wir freuen uns Sie bei unserem Praxistag begrüßen zu dürfen und sagen Sie es weiter!

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Dammertüchtigung mit Rüttelstopfsäulen

Im Anschluss an ein Brückenbauwerk über ein Gewässer mit 9,00 m Bauwerkslänge sind die Anschlussdämme zu errichten. Diese sind mit max. 2,00 m Höhe über Gelände nicht wirklich hoch. Besonderheit ist jedoch, dass das tiefgegründete Bauwerk mit Schneidenlagerung der Widerlager auf Spundwänden errichtet wird. Diese tragen die Vertikallasten des Bauwerkes in die tragfähige Schicht aus Geschiebemergel in einer Tiefe von ca. 8,00 m unter Gelände ab, die von einer weichen Schicht aus Auelehm, Torf und Mudde überdeckt ist.

Wenn nun der Dammanschluss errichtet wird, ohne dass der Baugrund ertüchtigt wird, sind Setzungsdifferenzen vorprogrammiert. Der Damm sinkt dann unter Verkehrslast in den Untergrund ein. Das Brückenbauwerk steht quasi starr. Die Setzungsabschätzung nach Steifemoduln ergab ein Setzungsdifferenzmaß von ca. 140 mm dazu ist dann noch die Auswirkung der Konsolidation durch Entwässerung der weichen Schichten unter Auflast zu addieren.

Im Zuge der Bearbeitung zeigte sich auf, dass die Straßenkonstruktion trotz der geringen Höhe des Anschlussdammes nicht standsicher im Grenzzustand der Tragfähigkeit ULS in der Bemessungssituation BS-P nachweisbar ist. Daher wurde eine Planung der Untergrundertüchtigung mit Rüttelstopfsäulen aufgestellt, die gleichzeitig das Setzungsmaß verringert und den Scherwiderstand der anstehenden Böden in der Weichschicht erhöht. Die zugehörigen Berechnungen zur Tragsicherheit wurden mit den klassischen Lamellenverfahren der Böschungsbruchberechnung nach BISHOP und JANBU ausgeführt.

Für die Bestimmung der Wirksamkeit der Baugrundertüchtigung mit Rüttelstopfsäulen als Setzungsbremse kam zunächst in der Vordimensionierung das bekannte Verfahren nach PRIEBE zur Anwendung. Die Detailmodellierung und die Bestimmung der Eingangsgrößen für den Nachweis der inneren Tragfähigkeit der Säulen wurde mit numerischen Methoden der Geotechnik (FEM) an einem vertikal ebenen 2D-Schnitt vorgenommen. Damit konnten für alle einzelnen Bauphasen die Setzungsmaße und die zugehörigen Spannungen bestimmt werden. Auch für die Geokunststoffbewehrung im Damm über den Köpfen der Rüttelstopfsäulen ergaben sich die charakteristischen Spannungen bzw. Zugkräfte. Es wurde nachgewiesen, dass nach Verkehrsübergabe nur noch mit einer Nachsetzung von 12,5 mm zu rechnen ist. Damit ist die Planungsaufgabe erfüllt.

Eine Besonderheit ist die Verankerung der Geogitter über der Säulenkopfebene. Seitlich darf der Baubereich nicht erweitert werden. Der Abtrag der Verankerungskräfte der Geogitter im Damm ist also weder mit Umschlag (sehr steife Geogitter) noch über die Länge (keine Böschungsabflachung) zu erreichen. Daher wurde eine Reihe Frontelemente des Systems Bewehrte Erde angeordnet. Am Bodengitter dieser verzinkten Stahlelemente werden die Geogitter mit einer Steckschließe befestigt, die die Zugkräfte auf das Frontelement überträgt. Der Erddruck und die Bodensteife des Bankettmaterials halten das Frontelement in seiner Lage fest.

Für das Vorhaben wurden auch die Ausschreibungsunterlage, die Rasterpläne mit den Absteckwerten und die Tabellen mit den Säulenparametern in unserem Büro angefertigt. Während der Bauausführung stehen wir dem Bauherrn und den Bauunternehmen zur Konsultation und bezüglich der Qualitätssicherung gern zur Seite.

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Bemessung der Stahlbaudetails für den Baugrubenverbau

Die Auswahl und Bemessung eines Baugrubenverbaus beginnt mit der Feststellung der erforderlichen Geometrie der Baugrube, führt über die Aufklärung der Baugrundverhältnisse und verformungsseitigen Randbedingungen zu einem geotechnischen Bemessungsmodell. Dieses wird im Allgemeinen Berechnungsschnitt genannt, weil die Bemessung an einem vertikal-ebenen geotechnischen Schnitt erfolgt.

Mit Festlegung der Art des Verbaus und der Dimensionierung der Bauteile ist dieser erste Arbeitsschritt abgeschlossen. Wenn eine Aussteifung in einer Baugrube eingesetzt wird, dann ist nun der stahlbautechnische Nachweis nach EC 3 erforderlich. Die Auslegung der Bauteile auf Biegung und Querkraft ist dabei die kleinere Herausforderung. Die Anschlussbemessung des Stahlbaus mit den Aussteifungsrippen und Schweißnähten komplettiert die statisch konstruktive Bemessung.

Die Ausführung der Aussteifungsrahmen der Verbauten wird in der Regel auf der Baustelle erfolgen und ist eine Schweißkonstruktion der Ausführungsklasse EXC2 nach DIN EN 1090-2. Die dafür erforderliche Auslegung nach Umgebungsbedingungen ergibt die Anforderungen. Die konstruktive Durchbildung mit Führung der rechnerischen Nachweise und Einhaltung der Konstruktionsbedingungen wird bei uns mit einem Durchlauf über die Stahlbemessung in der Software DLUBAL mit nachfolgendem Nachweis der Anschlussdetails über IDEA Statica Connections erfolgen. Mit der Software Virtual Steel 3D sind wir in der Lage die Konstruktions- und Werkstattpläne zu fertigen. Die Objektplanung mit den Absteckwerten und den Schnittdarstellungen der Baugrube rundet die konstruktive Bearbeitung ab.

Die Bearbeitung der Stahlbaudetails, die Hinweise zur Bauausführung für die Übergabe aller Informationen vom Statiker an den Bauleiter und die ganzheitliche Beschreibung der Leistung in Vorbemerkungen und Leistungsverzeichnis sind neben einer zutreffenden Beschreibung des Baugrundes in einem geotechnischen Planungsmodell für die Umsetzung der Verbaumaßnahme wesentliche Erfolgsfaktoren.

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Earthrise für uns als Baugrubenmanager

Mittig im Bild und zentral und trotzdem etwas unscheinbar hängt das Bild „Earthrise“.

Wikipedia schreibt dazu:
Earthrise (englisch für ‚Erdaufgang‘) ist der Name des NASA-Fotos AS8-14-2383HR, aufgenommen von William Anders[2] während des Fluges von Apollo 8. Das Bild wurde am 24. Dezember 1968 während der vierten von zehn geplanten Umkreisungen des Monds[3] mit einer Hasselblad-500-Kamera, Brennweite 250 mm, fotografiert.“

Bild: Earthrise zentral

Doch was heißt das für mich und meine Mitarbeiter:

„Sich selbst nicht so wichtig nehmen.“
„Verantwortung übernehmen.“
„Dankbar das gebotene Glück genießen.“
„Ehrfurcht für das Wunder der Schöpfung fühlen.“
„Achtsam mit der Zeit umgehen.“
„Das Ganze verstehen lernen.“
….

Was fällt Ihnen/ Euch dazu ein?

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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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