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Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt Studienunterlagen Geotechnik Seite XI-1

XI Baugrubensicherungen 10.03.2014

XI Baugrubensicherungen

Die Dimensionierung einer Baugrube sowie die Art der Baugrubenumschließung sind auf

die örtlichen Gegebenheiten und das geplante Bauwerk so abzustimmen, dass folgende

Faktoren bereits im Planungsprozess berücksichtigt werden:

Abmessungen des geplanten Gebäudes

Gründungstiefe

Platzbedarf in der Gründungsebene

vorgesehene Gründungsart

Grundwasserstand

Kennwerte und Eigenschaften des anstehenden Bodens

Nachbarbebauung

Belastungen im Bau- und Endzustand

Aus den technisch möglichen Baugrubensicherungen wird i.d.R. die wirtschaftlichste

Variante gewählt. Soweit es die örtlichen Gegebenheiten zulassen, werden Baugruben mit

geringen Tiefen mit Böschungen anstelle von Verbauwandsystemen hergestellt.

1 Geböschte Baugruben

Baugruben, die nicht mit Hilfe von Verbauwänden gesichert werden, fallen in den

Gültigkeitsbereich der DIN 4124 „Baugruben und Gräben. Böschungen, Verbau und

Arbeitsraumbreiten“. In dieser Norm sind zulässige Aushubtiefen und Böschungs-

neigungen für beispielsweise

Rohrleitungsgräben,

Baugrundaufschlüsse oder

archäologische Grabungen

festgelegt.



Die Anwendung der DIN 4124 ist an folgende Voraussetzungen gekoppelt:

Im auszuhebenden Bereich steht kein Grundwasser an.

Auf der Böschungsschulter dürfen keine Auflasten auftreten.

Ohne rechnerischen Nachweis darf der Böschungswinkel unter den o.g.

Voraussetzungen wie folgt angesetzt werden:

bei nichtbindigen und weichen bindigen Böden: 45°

bei steifen und halbfesten bindigen Böden: 60°

bei Fels: 80°

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die gesamte Baugrubentiefe nicht mehr als 5 m

betragen darf. Unverbaute Gräben dürfen bis 1,25 m, in Sonderfällen bis 1,75 m,

ausgeschachtet werden (siehe Abb. XI-1), wobei angrenzende Oberflächenbelastungen

mehr als 0,60 m Abstand halten müssen. Hierbei ist zu beachten, dass bei der Herstellung

von unverbauten Gräben und den darin stattfindenden Arbeiten die meisten Todesopfer im

gesamten Bausektor zu verzeichnen sind!

Abb. XI-1 Zulässige Abmessungen für unverbaute Gräben



2 Verbauwandsysteme

Trägerverbau

(Berliner Verbau)

Spundwand

Aufgelöste Bohrpfahlwand

Tangierende Bohrpfahlwand

Schlitzwand

Bodenvernagelung

Spundwand

Überschnittene Bohrpfahlwand

Schlitzwand Injektionswand

2.1 Bohrpfahlwände

Bei Bohrpfahlwänden wird je nach Anordnung der Bohrpfähle zwischen folgenden

Ausführungsarten unterschieden (siehe Abb. XI-2):

überschnittene Bohrpfahlwände

tangierende Bohrpfahlwände

aufgelöste Bohrpfahlwände ohne Zwischengewölbe

aufgelöste Bohrpfahlwände mit Zwischengewölbe

Nachgiebiger Verbau

VerformungsarmerVerbau

Wasserdurchlässiger Verbau

Wasserundurchlässiger Verbau

VerformungsarmerVerbau

Nachgiebiger Verbau



Überschnittene Bohrpfahlwand

Tangierende Bohrpfahlwand

Sekundärpfahl (bewehrt)Primärpfahl (unbewehrt)

Aufgelöste Bohrpfahlwandmit Zwischengewölben

Aufgelöste Bohrpfahlwandohne Zwischengewölben

Abb. XI-2 Ausführungsarten von Bohrpfahlwänden

Überschnittene Bohrpfahlwände eignen sich bei anstehendem Grundwasser als

wasserdichter Verbau. Üblicherweise bestehen sie abwechselnd aus bewehrten und

unbewehrten Bohrpfählen mit einer Überschneidung von 10 cm bis 15 cm. Bei der

Herstellung von überschnittenen Bohrpfahlwänden werden in einem 1. Schritt die

unbewehrten Pfähle (Primärpfähle) hergestellt. Anschließend werden die bewehrten Pfähle

(Sekundärpfähle) in einem 2. Arbeitsschritt so hergestellt, dass die Primärpfähle

angeschnitten werden. Die Herstellung von Bohrpfählen erfolgt entweder im Schutze einer

Verrohrung oder mittels Suspensionsstützung unverrohrt.

Tangierende Bohrpfahlwände werden hauptsächlich für Verbauwände oberhalb des

Grundwasserspiegels eingesetzt. Hierbei kann jeder Pfahl bewehrt hergestellt werden.

Bei aufgelösten Bohrpfahlwänden werden die Pfähle mit einem Zwischenraum hergestellt,

der im Allgemeinen während des Aushubes der Baugrube mit einer Ausfachung

(Spritzbeton) gesichert wird.

Vorteile:

Verformungsarmer Verbau – Bei Rückverankerung können die

Horizontalverformungen bis auf 1-2 ‰, bezogen auf die freie Wandhöhe,

begrenzt werden.

Wasserdichtigkeit

Umweltfreundlich – Bei Herstellung einer Bohrpfahlwand mit Hilfe einer

Verrohrung entfällt der Einsatz einer Stützflüssigkeit mit den damit

verbundenen Entsorgungsproblemen.



Wirtschaftlich – Die Bohrpfahlwand kann als konstruktives Element mit in

das Bauwerk einbezogen werden.

Flexibel anzuordnen – Es lässt sich praktisch jede beliebige Grundrissform

mit Hilfe einer Bohrpfahlwand umschließen. Des Weiteren lassen sich auch

Aussparungen, z.B. für die Durchführung von Leitungen oder Kanälen

herstellen.

Nachteile:

Die Kosten für die Herstellung einer Bohrpfahlwand liegen über denen einer

Trägerbohlwand oder einer Spundwand.

Die Ausführungstiefe bei verrohrten Bohrpfählen ist aufgrund des am

Bohrgerät benötigten Drehmoments begrenzt.

Für die Bemessung und Herstellung von Bohrpfahlwänden existieren folgende

Vorschriften:

DIN EN 1536: „Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau - Bohrpfähle“ (Dezember

2010)

DIN 18301: „VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C:

Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) -

Bohrarbeiten“ (April 2010)

2.2 Schlitzwände

Schlitzwände werden in flüssigkeitsgestützten Schlitzen im Boden hergestellt. Sie können

sowohl statische als auch abdichtende Funktion (Dichtwände) haben. Als Baustoffe

werden Stahlbeton, Beton oder zementgebundene Suspensionen verwendet. Weiterhin

wird bei der Herstellung der Schlitzwände zwischen Einphasen- und

Zweiphasenverfahren unterschieden.

Bei Einphasenschlitzwänden wird als Stützflüssigkeit zur Sicherung des Schlitzes während

des Aushubs eine selbsterhärtende Zementsuspension eingesetzt, die im Boden verbleibt,

abbindet und gegebenenfalls z.B. mit Spundwandelementen bewehrt bzw. abgedichtet

wird.



Bei Zweiphasenschlitzwänden wird der Schlitz im Schutze einer Betonitsuspension

ausgehoben. Diese Suspension dient nur der Stützung des Schlitzes und wird nach

Erreichen der Endteufe der Schlitzwand durch den im Kontraktorverfahren eingebrachten

Beton verdrängt und rückgewonnen.

Voraushub Fräsen desPrimärschlitzes

Fräsen des Mittelstichesdes Primärschlitzes

Einbau desBewehrungskorbs

Betonieren desPrimärschlitzes

Fräsen desSekundärschlitzes

Einbau desBewehrungskorbs

Betonieren desSekundärschlitzes

Abb. XI-3 Arbeitsabläufe bei der Herstellung einer Schlitzwand mit Schlitzwandfräse im

Pilgerschrittverfahren

Die Herstellung einer Schlitzwand erfolgt in mehreren Arbeitsschritten (siehe Abb. XI-3).

Vor Beginn dieser Arbeiten werden Leitwände zur Führung des Aushubwerkzeugs und zur

Sicherung des oberen Randes des Schlitzes vor etwaigen Nachbrüchen hergestellt. Der

Aushub des Schlitzes wird mit Hilfe von Schlitzwandgreifern oder -fräsen realisiert.

Bereits während des Aushubs wird die Stützflüssigkeit in den Schlitz eingebracht. Beim

Zweiphasenverfahren werden nach Erreichen der Endteufe die Abstellkonstruktionen (wie

z.B. Fugenrohre) zur seitlichen Begrenzung und als Voraussetzung für ausreichend dichte

Anschlüsse der Nachbarelemente sowie der Bewehrungskorb eingestellt.

Der Anwendungsbereich von Schlitzwänden beschränkt sich nicht nur auf die Sicherung

von Baugruben und Schächten. Sie werden aufgrund der großen erreichbaren Teufe auch



als horizontal und vertikal belastbare Tiefgründungselemente (Schlitzwandbarrettes) und

zur Aufnahme von Zugkräften verwendet. Darüber hinaus finden sie auch Anwendung als

Dichtwände zur Abdichtung des Untergrunds von Dämmen und Deichen sowie zur

Einschließung von Altlasten und Deponien. Die üblichen Wanddicken von Schlitzwänden

liegen zwischen 0,4 m und 3,0 m. Mit entsprechenden Aushubwerkzeugen können Tiefen

von 100 m bis 150 m erreicht werden. Die Abweichung vom Lot beträgt bei der

Herstellung von Schlitzwänden in der Regel nur etwa 0,5 %.

Vorteile:

Schlitzwände sind verformungsarm.

Schlitzwände sind bei ordnungsgemäßer Ausführung wasserdicht.

Schlitzwände können erschütterungsarm hergestellt werden.

Es bestehen praktisch keine Einschränkungen bei der Anordnung von

Bewehrung und Rückverankerung.

Schlitzwände können nahezu ohne Zwischenraum vor Gebäuden oder

Fundamenten hergestellt werden.

Nachteile:

Hinsichtlich Baustelleneinrichtung und Materialverbrauch ist die Schlitzwand

recht aufwändig. Der Einsatz der Schlitzwand amortisiert sich daher erst bei

relativ großen Verbauwandflächen.

Aussparungen für querende Leitungen und Kanäle sind i.d.R. problematisch.



Abb. XI-4 Schlitzwandgreifer

Für die Bemessung und Herstellung von Schlitzwänden existieren folgende Vorschriften:

DIN 4126 (Entwurf): „Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden“ (August 2004)

DIN 4126 Beiblatt 1 „Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden - Erläuterungen“

(Entwurf): (September 2004)

DIN 4127: „Schlitzwandtone für stützende Flüssigkeiten; Anforderungen,

Prüfverfahren, Lieferung, Güteüberwachung“ (August 1986)

DIN EN 1538: „Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten im

Spezialtiefbau – Schlitzwände“ (Dezember 2010)

DIN 18313: „VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C:

Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen

(ATV) - Schlitzwandarbeiten mit stützenden Flüssigkeiten“ (April

2010)



2.3 Spundwände

Spundwände bestehen aus einzelnen vertikalen Elementen (Spundbohlen), die analog zum

„Nut- und Feder-System“ aneinandergekoppelt werden. Die Kopplung der Spundwände

(„Schloss“) kann wasserdicht ausgeführt werden, so dass Spundwände auch im

Grundwasser ausgeführt werden können.

Als Spundbohlen werden in der Regel Stahlprofile eingesetzt, die augrund ihrer Geometrie

trotz der relativ geringen Querschnittsfläche große Flächenträgheitsmomente und damit

eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen. Sie dienen nicht nur der Aufnahme großer

Horizontallasten, sondern können ebenfalls große Vertikallasten in den Untergrund

abtragen. Beim dauerhaften Einsatz von Spundwänden im Grundwasser ist zu beachten,

dass wechselnde Wasserstände Korrosionserscheinungen am Stahl verursachen. Neben

Stahlbohlen werden seltener auch Stahlbeton- und Holzspundbohlen eingesetzt.

Spundwände können auch als Bewehrungselemente für Einphasenschlitzwände verwendet

werden („eingestellte Spundwand“). Gängige Spundwandprofile sind in Tab. XI-1

zusammengestellt.

Vorteile:

Spundwände können kostengünstig hergestellt werden.

Mit Schlossabdichtungen können Spundwände wasserdicht hergestellt

werden.

Die Spundwandbohlen können wieder gezogen und demnach wiederverwertet

werden.

Nachteile:

Das Einbringen kann problematisch sein. Werden die Bohlen gerammt, führt

das zu starken Lärm- und Erschütterungsemissionen. Große Steine und

Findlinge behindern bzw. verhindern das Einbringen.

Aussparungen für querende Leitungen und Kanäle sind i.d.R. problematisch.

Im Schwankungsbereich des Grundwassers ist mit Korrosionserscheinungen

zu rechnen.

Für die Herstellung von Spundwänden existiert folgende Vorschrift:

DIN EN 12063: „Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau)

- Spundwandkonstruktionen“ (Mai 1999)



Tab. XI-1 Spundwandprofile (Beispiele)



2.4 Trägerbohlwände

Trägerbohlwände bestehen aus senkrechten Traggliedern, für die i.d.R. Stahlprofile

verwendet werden, und aus waagrechten Ausfachungselementen, die im Allgemeinen aus

Holz bestehen. Der auf die Wand einwirkende Erddruck wird durch die horizontale

Ausfachung auf die Tragglieder übertragen, die den Erddruck über eine Rückverankerung

oder Aussteifung und über das Erdwiderlager in den Baugrund eintragen.

Abb. XI-5 Trägerbohlwand (Baugrube Tunnel Frankfurter Kreuz der

NBS Köln-Rhein / Main am Frankfurter Flughafen)

Bei der Herstellung einer Trägerbohlwand (siehe Abb. XI-6) werden in einem ersten

Arbeitsschritt die Tragglieder in den Baugrund gerammt oder in vorgebohrte Löcher

eingestellt, wobei der Raum zwischen Bohrlochwandung und Träger wiederverfüllt wird.

Bei dem Trägereinbau in vorgebohrte Löcher muss der Trägerfuß zur Ableitung der

Horizontal- und Vertikalkräfte i.d.R. ausbetoniert werden. Mit fortschreitendem

Baugrubenaushub erfolgt sukzessive die Ausfachung der Wand. Die Steifen oder Anker

werden parallel zum Baufortschritt an den vorgesehnen Stellen eingebaut.

Trägerbohlwände lassen sich in nahezu allen Bodenarten oberhalb des

Grundwasserspiegels einsetzen. Die Trägerbohlwand ist vor allem wegen der nur schwer



zu vermeidenden Hohlräume zwischen Ausfachung und Boden ein vergleichsweise

verformungsintensiver Verbau, wodurch während des Baugrubenaushubs Setzungen an der

Geländeoberfläche auftreten und somit Schäden an der Nachbarbebauung hervorgerufen

werden können. Für Baugruben mit Verformungsbeschränkungen ist die Trägerbohlwand

nicht geeignet.

Vorteile:

Trägerbohlwände können kostengünstig hergestellt werden.

Aussparungen für querende Leitungen und Kanäle sind herstellbar.

Ausfachung und Träger können wiederverwertet werden.

Nachteile:

Trägerbohlwände sind wasserdurchlässig.

Trägerbohlwände sind i.d.R verformungsintensiv.

Einrammen desTrägers bzw.

Einstellen des Trägersin ein Bohrloch

ErsterAushubschritt

Schnitt

EinbauAusfachung

ZweiterAushubschritt

Träger

t < t (= f(Boden))zul

t

Abb. XI-6 Herstellungsphasen einer Trägerbohlwand

Die Ausfachung muss stets mit dem Aushub fortschreitend eingebracht werden. Mit dem

Einziehen der Ausfachung ist spätestens zu beginnen, wenn die Tiefe von 1,25 m erreicht

ist. Der Einbau der weiteren Ausfachung darf hinter dem Aushub bei mindestens steifen



bindigen Böden höchstens um 1 m, bei vorübergehend standfesten nichtbindigen Böden

höchstens um 0,50 m zurück sein. Bei wenig standfesten Böden, z. B. bei locker gelagerten

gleichkörnigen Sand- und Kiesböden, kann es erforderlich sein, die Höhe der

Abschachtung auf die Höhe der Einzelteile der Ausfachung zu beschränken. Beim

Rückbau ist sinngemäß zu verfahren.

2.5 Bodenvernagelung

Bei der Bodenvernagelung wird der gewachsene Boden mit einer Bewehrung verstärkt,

d.h. es wird ein Verbundsystem aus Boden und Bewehrung geschaffen. Der mit einer

Bodenvernagelung ertüchtigte Erdkörper wirkt wie eine Schwergewichtsmauer, die in der

Lage ist, Kräfte aus Eigengewicht, Erddruck und eventuellen Auflasten aufzunehmen.

Die Erstellung einer Baugrube mit Hilfe einer Bodenvernagelung erfolgt unter einem

lagenweisen Aushub mit anschließender Sicherung der freigelegten Wand mit Hilfe von

Baustahlmatten und Spritzbeton. Nach der Erhärtung des Spritzbetons werden Nägel aus

Stahl oder Kunststoff mit einem Durchmesser von 20 mm bis 30 mm etwa senkrecht zur

Wandfläche durch Rammen, Bohren, Spülen oder Vibrieren in den Boden eingebracht.

Anschließend wird der Ringraum zwischen Boden und Nagel zur besseren

Kraftübertragung verpresst. Nach dem Erhärten des Verpressmörtels wird der Nagel

kraftschlüssig mit der Spritzbetonschale verbunden. Dieses Verfahren eignet sich

besonders bei beengten Platzverhältnissen. Des Weiteren ermöglicht dieses Verfahren eine

flexible Grundrissgestaltung und verschiedenste Wandneigungen. Die Bodenvernagelung

eignet sich sowohl für temporäre als auch für bleibende Baumaßnahmen.



Aushub

Der Aushub wird von oben beginnend lagenweise,in den jeweils zulässigen Aushubhöhen unter Ver-meidung von Ausbrüchen etc. üblicherweise untereinem Böschungswinkel zwischen 60 und 90 Gradausgeführt.

Spritzbetonschale

Um vorhandenes Kluft- oder Schichtenwasser ab-zuleiten, muss vor dem ersten Spritzbetonauftrageine Vertikaldrainage streifenweise eingebaut wer-den, die einen Aufstau eventuell vorhandenen Was-sers verhindert. Da nach erfolgtem Aushub der Bo-den teilweise nur über eine geringe Eigenstandfes-tigkeit verfügt, wird als erstes eine dünne SchichtSpritzbeton aufgetragen, auf welche die statisch er-forderliche Bewehrung aufgebracht wird.Anschließend erfolgt je nach Schichtdicke der ein-bis mehrmalige Auftrag des Spritzbetons.

Vernagelung

Die Herstellung der für die Bodennägel notwendi-gen Bohrungen erfolgt nach den allgemeinen aner-kannten Regeln der Bohrtechnik. Die Bohrungenwerden mit Zementmörtel aufgefüllt und anschlie-ßend die Stabstahlbewehrung eingebaut.Da der Lasteintrag eines Bodennagels in den Bau-grund über die Mantelfläche der Bohrung erfolgt, istzur Erhöhung der Tragfähigkeit eine Verpressungder Bodennägel möglich.

Aushub der nächsten Lage

Die Bodennägel werden kraftschlüssig, aber ohneVorspannung, mit der Spritzbetonschale verbun-den. Anschließend kann mit dem Aushub dernächsten Lage begonnen werden.

Abb. XI-7 Herstellungsphasen einer Bodenvernagelung

Für die Herstellung von Bodenvernagelungen existiert folgende Vorschrift:

DIN EN 14490: „Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau - Bodenvernagelung“

(November 2010)



2.6 Elementwände

Elementwände sind ein der Bodenvernagelung verwandtes Verfahren. Bei der Herstellung

einer Elementwand wird die Baugrube lagenweise ausgehoben, die freigelegten Bereiche

mit Baustahlmatten und Spritzbeton gesichert und anschließend mit Hilfe von

Verpressankern rückverankert. Über die Verankerungen werden Stahlbetonelemente an der

Baugrubenwand befestigt. Nach dem Anbringen der Stahlbetonelemente werden die Anker

angespannt. Analog zur Bodenvernagelung lässt sich dieses Verfahren insbesondere bei

beengten Platzverhältnissen einsetzen. Es handelt sich hierbei um eine geräusch- und

erschütterungsfreie Herstellungstechnik, die nur zu geringen Verformungen der Wand

führt und eine flexible Gestaltung des Grundrisses sowie der Wandneigung ermöglicht.



3 Verbauwandbemessung

3.1 Erddruckansatz

Die Größe des Erddrucks hängt maßgeblich von den im Boden eintretenden

Verschiebungen durch Relativbewegungen zwischen Stützkonstruktion und Boden ab

(siehe Abb. VI-11). Diese werden vorwiegend durch Bewegungen der Wand, aber auch

durch von der Wand unabhängige Einflüsse wie Vorspannung, Verdichtung etc.

hervorgerufen. In Abhängigkeit von der Nachgiebigkeit der Verbauwandstützung und der

daraus resultierenden Verschiebung sollte daher ein angemessener Erddruckansatz gewählt

werden (siehe Tab. XI-2).

Messungen an Baugrubenwänden und ihren Aussteifungen haben ergeben, dass der

Erddruck hinter den Wänden mit der Tiefe nicht linear zunimmt, sondern dass

entsprechend der Stützung eine Spannungsumlagerung stattfindet. Abweichend von der

klassischen Erddruckverteilung konzentriert sich der Erddruck im Allgemeinen auf die

Stützungen der Wand, während im Feld zwischen den Stützstellen infolge der

Wandnachgiebigkeit Gewölbe entstehen, die zu einer Abnahme des Erddrucks führen.

klassischeErddruckverteilung

umgelagerterErddruck

Abb. XI-8 Umlagerung des Erddrucks hinter einer nachgiebig verankerten

Trägerbohlwand (EAB)



Zeile

Nachgiebigkeit der Stützung

(Stütz-konstruktion)

Konstruktion

Vor-spannung

auf die Stützkraft

bei Endaushub

bezogen

Erddruckansatz

1 Nicht gestützt

oder nachgiebig gestützt

Wand ohne obere Stützung (Steifen, Anker) oder mit nachgiebiger Stützung (z.B. Anker nicht oder nur gering vorgespannt)

- Nicht umgelagerter aktiver Erddruck

2 Wenig

nachgiebig gestützt

Steifen kraftschlüssig verkeilt - bei Spundwänden

- bei Trägerbohlwänden

Verpressanker

30%

60%

80%...100%

Umgelagerter aktiver Erddruck

3 Annähernd

unnachgiebig gestützt

Steifen - bei mehrfach ausgesteiften

Spundwänden, ausgesteiften Ortbetonwänden

- bei mehrfach ausgesteiften Trägerbohlwänden

Verpressanker

30 %

60 %

100 %

Erhöhter aktiver Erddruck

in einfachen Fällen

ah ah 0hE 0,75 E 0,25 E

im Normalfall

ah ah 0hE 0,5 E 0,5 E

in Ausnahmefällen

ah ah 0hE 0,25 E 0,75 E

4 Unnachgiebig

Wände, die für einen abgeminderten oder für den vollen Erdruhedruck bemessen wurden und deren Stützungen entsprechend vorgespannt sind.

Wenn Anker zusätzlich in einer unnachgiebigen Felsschicht verankert sind oder wesentlich länger sind, als rechnerisch erforderlich ist. Steifen

Anker

100 %

100 %

Erhöhter aktiver Erddruck

ah ah 0hE 0, 25 E 0,75 E

in Ausnahmefällen bis Erdruhedruck

Tab. XI-2 Erddruckansatz in Abhängigkeit von der Nachgiebigkeit der Stützung bei

Baugrubenwänden (DIN 4085)



Rechnerische Berücksichtigung findet diese Baugrund-Tragwerk-Interaktion durch die

Umlagerung des klassischen Erddrucks infolge Bodeneigengewicht, unbegrenzten

Flächenlasten p ≤ 10 kN/m² und gegebenenfalls Kohäsion.

Die Art der Umlagerung hängt im Wesentlichen ab von der:

Biegesteifigkeit der Baugrubenwand,

Anzahl und Anordnung von Steifen bzw. Ankern,

Größe des jeweiligen Aushubabschnittes vor dem Einbau der Steifen bzw.

Anker und der

Vorspannung der Steifen bzw. Anker.

Die Verteilung des umgelagerten Erddruckes ist in Anlehnung an die Empfehlungen des

Arbeitskreises „Baugruben“ (EAB) der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT)

sinnvoll anzunehmen. Im Allgemeinen werden die Lasten bis zur Baugrubensohle

umgelagert.

eph eah

Umlagerung biszur Baugrubensohle

UrsprünglicheVerteilung

Abb. XI-9 Umlagerung des aktiven Erddrucks bis zur Baugrubensohle

Im Folgenden werden die nach EAB anzusetzenden Umlagerungsfiguren für

Trägerbohlwände bzw. für Spund- und Ortbetonwände mit unterschiedlicher Anzahl und

Lage der Stützungen angegeben. Voraussetzungen für die Verwendung der empfohlenen

Lastfiguren sind:



Die Geländeoberfläche ist waagerecht.

Es steht mitteldicht oder dicht gelagerter nichtbindiger oder mindestens

steifer bindiger Boden an.

Es liegt eine wenig nachgiebige Stützung vor.

Vor Einbau der jeweils nächsten Steifenlage darf nicht tiefer als in Abb.

XI-10 dargestellt ausgehoben werden.

Achse der neu einzubauenden Stützung

Aushubsohle vor Einbau der Stützung

Aushubsohle nach Einbau der Stützung

1/3 h·

2/3 h·h

Abb. XI-10 Aushubgrenze vor Einbau einer Stützung

3.1.1 Trägerbohlwände

Bei einmal gestützten Trägerbohlwänden dürfen folgende Lastfiguren als wirklichkeitsnah

angenommen werden:

ein durchgehendes Rechteck entsprechend Abb. XI-11 a), sofern die Steifen-

oder Ankerlage nicht tiefer angeordnet ist als bei hk = 0,1 · H;

ein auf halber Höhe abgestuftes Rechteck mit eho : ehu = 1,5 entsprechend

Abb. XI-11 b), sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von

hk > 0,1 · H bis hk = 0,2 · H angeordnet ist;


Abb. XI-11 c), sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von

hk > 0,2 · H bis hk = 0,3 · H angeordnet ist.



H

hk

eh

H

hk

ehu

eho

H

hk

ehu

eho

a) Stützung bei

hk � 0,1 H·

b) Stützung bei

0,1 H h� �k· ·0,2 H

c) Stützung bei

0,2 H h� k· ·� 0,3 H

1/2H

1/2H

1/2H

1/2H

Abb. XI-11 Lastfiguren für einmal gestützte Trägerbohlwände (EAB)

Bei zweimal gestützten Trägerbohlwänden dürfen folgende Lastfiguren als wirklichkeits-

nah angenommen werden:

ein abgestuftes Rechteck mit dem Lastsprung in Höhe der unteren

Steifenlage und dem Ordinatenverhältnis eho : ehu = 2,0 entsprechend Abb.

XI-12 a), sofern die obere Steifen- oder Ankerlage etwa in Höhe der

Geländeoberfläche, die untere Lage in der oberen Hälfte der Baugrubentiefe

H angeordnet ist;

ein Trapez entsprechend Abb. XI-12 b), sofern die obere Steifen- oder

Ankerlage unterhalb der Geländeoberfläche, die untere Lage etwa auf halber

Höhe der Baugrubentiefe H angeordnet ist;

ein Trapez entsprechend Abb. XI-12 c), sofern die beiden Steifen- oder

Ankerlagen sehr tief angeordnet sind.

H

a) Hohe Anordnungder Stützung

ehu

eho

H

b) Mittlere Anordnungder Stützung

eh

H

c) Tiefe Anordnungder Stützung

eh

eh

eh

Abb. XI-12 Lastfiguren für zweimal gestützte Trägerbohlwände (EAB)



Bei dreimal oder öfter gestützten Trägerbohlwänden mit etwa gleichen Stützweiten darf

das Trapez entsprechend Abb. XI-13 als wirklichkeitsnahe Lastfigur angenommen werden.

Die Resultierende des Erddrucks soll dabei im Bereich von ze = 0,5 · H bis ze = 0,55 · H

liegen.

H

a) Dreimal gestützteWand

eh

eh

H

eh

eh

ze

b) ViermalWand

gestützte

H

eh

eh

c) FünfmalWand

gestützte

ze ze

Abb. XI-13 Lastfiguren für dreimal oder öfter gestützte Trägerbohlwände (EAB)

Gemäß EB12 der EAB sind aufgelöste Bohrpfahlwände wie Trägerbohlwände zu

behandeln.

3.1.2 Spundwände und Ortbetonwände

Bei einmal gestützten Spundwänden oder Ortbetonwänden dürfen folgende Lastfiguren als

wirklichkeitsnah angenommen werden:

ein durchgehendes Rechteck entsprechend Abb. XI-14 a), sofern die Steifen-

oder Ankerlage nicht tiefer angeordnet ist als bei hk = 0,10 · H;


Abb. XI-14 b), sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von

hk > 0,10 · H bis hk = 0,20 · H angeordnet ist;


Abb. XI-14 c), sofern die Steifen- oder Ankerlage im Bereich von

hk > 0,20 · H bis hk = 0,30 · H angeordnet ist.



eh

eh

H

hk

ehu

eho

H

hk

1/2H

1/2H

ehu

eho

H

hk

1/2H

1/2H

a) Stützung bei

hk � 0,1 H·

b) Stützung bei

0,1 H h� �k· 0,2·H

c) Stützung bei

0,2 H h� k· ·� 0,3 H

Abb. XI-14 Lastfiguren für einmal gestützte Spundwände und Ortbetonwände (EAB)

Bei zweimal gestützten Spundwänden und Ortbetonwänden dürfen folgende Lastfiguren

als wirklichkeitsnah angenommen werden:

ein abgestuftes Rechteck mit dem Lastsprung in Höhe der unteren

Steifenlage und dem Ordinatenverhältnis eho : ehu = 1,50 entsprechend Abb.

XI-15 a), sofern die obere Steifen- oder Ankerlage etwa in Höhe der

Geländeoberfläche, die untere Lage in der oberen Hälfte der Höhe H

angeordnet ist;

eine Lastfigur mit Festlegung der Knickpunkte in Höhe der Stützungspunkte

und einem Verhältnis eho : ehu = 2,00 entsprechend Abb. XI-15 b), sofern die

obere Steifen- oder Ankerlage etwa in Höhe der Geländeoberfläche, die

untere Lage etwa bei der Hälfte der Höhe H angeordnet ist;

ein abgeschrägtes Rechteck entsprechend Abb. XI-15 c), sofern die beiden

Steifen- oder Ankerlagen sehr tief angeordnet sind.

ehu

eho

H

b) Höhe Anordnungder Stützungen

ehu

eho

H

b) Mittlere Anordnungder Stützungen

eh

H

b) Tiefe Anordnungder Stützungen

eh

Abb. XI-15 Lastfiguren für zweimal gestützte Spundwände und Ortbetonwände (EAB)



Bei dreimal oder öfter gestützten Spundwänden oder Ortbetonwänden mit etwa gleichen

Stützweiten dürfen die Lastfiguren entsprechend Abb. XI-16 als wirklichkeitsnah

angenommen werden, allerdings mit der Festlegung der Knickpunkte in der Höhe von

Stützungspunkten und mit einem Verhältnis eho : ehu = 2,00. Die Resultierende der

rechnerischen Belastung soll dabei im Bereich von ze = 0,40 · H bis ze = 0,50 · H liegen.

ehu

eho

H

a) Dreimal gestützteWand

ehoze

ehu

eho

H

b) Viermal gestützteWand

eho

ze

ehu

eho

H

b) Fünfmal gestützteWand

eho

ze

Abb. XI-16 Lastfiguren für dreimal oder öfter gestützte Spundwände und Ortbetonwände

(EAB)



3.2 Nachweis der Tragfähigkeit

Es ist der Nachweis zu erbringen, dass im Grenzzustand des Versagens von Bauwerken

und Bauteilen (GEO-2) die allgemeine Grenzzustandsbedingung

d,i d,iE R (Gl. XI-1)

sowohl für das Bauwerk als Ganzes als auch für seine Einzelteile eingehalten wird. Dazu

müssen alle in Frage kommenden Bruchmodelle in Betracht gezogen werden, aufgrund

derer eine Verbauwand versagen kann.

3.2.1 Versagen bodengestützter Wände durch Drehung

Der unterhalb der Baugrubensohle mobilisierte Erdwiderstand wird in der Regel als

punktuelles Auflager im Schwerpunkt des Erdwiderstands angenommen. Als idealisiertes

statisches System zur Berechnung einer Verbauwand unterscheidet man grundsätzlich

zwischen einer freien Auflagerung und – bei zunehmender Einbindetiefe – einer teilweisen

und schließlich vollständigen Einspannung.

Bei einer freien Auflagerung kann das statische System der Verbauwand entsprechend der

Stützungen als Ein- bzw. Mehrfeldträger angenommen werden (Abb. XI-17).

Bh

eah

Verformungen statisches System

Ah

Umlagerung bisBaugrubensohle

UrsprünglicheVerteilung

Abb. XI-17 Verformungen und idealisiertes statisches System einer frei aufgelagerten

Verbauwand



Von einer Volleinspannung einer Verbauwand kann ausgegangen werden, wenn die

Biegelinie der Wand eine vertikale Tangente erreicht. Das Fußauflager der Wand zur

Aufnahme des Einspannmoments kann nach dem Modell von BLUM durch zwei drehbare

Auflager ersetzt werden (siehe Abb. XI-18). Das Auflager Bh ist im Schwerpunkt der zu

erwartenden Erdwiderstandsfigur, die Ersatzkraft Ch im theoretischen Auflagerpunkt der

Wand anzusetzen.

Drehpunkt

Bh

Ch

eah

theoretischerAuflagerpunkt

t1

�t1

Verformungen Erdwiderstand statisches System

Eph1

Eph2

�Eph2�Eph1

Abb. XI-18 Verformungen, mobilisierter Erdwiderstand und Ersatzlastbild nach BLUM

Mit dem Ersatzlastbild nach BLUM erreicht man eine sehr gute Übereinstimmung mit der

tatsächlich zu erwartenden Spannungsverteilung. Dies lässt sich in Abb. XI-18

veranschaulichen. Die resultierenden Erddruckkräfte Eph1 und Eph2 sind gleich groß und

liegen in der gleichen Höhe. An dem für die Ermittlung von Schnittgrößen und

Einbindetiefe maßgebenden Gleichgewicht H = 0 und M = 0 wird damit nichts

geändert.

Wegen der Drehung der Wand um den theoretischen Auflagerpunkt ist bei eingespannten,

nicht gestützten Wänden die klassische Erddruckverteilung als wirklichkeitsnah

anzusehen. Eine Erddruckumlagerung findet hier demnach nicht statt.



Nachweis der Sicherheit gegen Versagen des Erdwiderlagers

Es ist nachzuweisen, dass die Verbauwandkonstruktion ausreichend tief in den Boden

einbindet, um die aus den Beanspruchungen resultierende Auflagerkraft B aufnehmen zu

können.

Durchlaufende Wand:

Bh

Ah

eah

Abb. XI-19 Nachweis der horizontalen Kräfte bei einer durchlaufenden Wand

Bei einer durchlaufenden Wand ist eine ausreichende Sicherheit nachgewiesen, wenn die

folgende Grenzzustandsbedingung erfüllt ist:

h,d ph,dB E (Gl. XI-2)

mit: Bh,d Bemessungswert der Horizontalkomponente der resultierenden

Auflagerkraft [kN/m]

Eph,d Bemessungswert der Horizontalkomponente der passiven

Erddruckkraft [kN/m]

h,d Gh G Qh QB =B B (Gl. XI-3)

mit: BGh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Auflagerkraft infolge ständiger Lasten [kN/m]

BQh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Auflagerkraft infolge veränderlicher Lasten [kN/m]



phph,d

R,e

EE =

γ (Gl. XI-4)

mit: Eph,d Bemessungswert der Horizontalkomponente der passiven

Erddruckkraft [kN] oder [kN/m]

Aufgelöste Wand:

l

hBh

Ah

Bh

Ah

T �eah

Eah Eah

1. Nachweis:Sicherheit desErdauflagers je Träger

2. Nachweis:Sicherheit desErdauflagers für diedurchlaufende Wand

Abb. XI-20 Nachweis der horizontalen Kräfte bei einer aufgelösten Wand

Bei einer aufgelösten Wand ist eine ausreichende Sicherheit nachgewiesen, wenn die

folgenden beiden Nachweise erfüllt werden:

1.) Nachweis der Sicherheit des Erdauflagers für den Einzelträger

Mit dem ersten Nachweis ist die Sicherheit des Erdauflagers für den Einzelträger

nachzuweisen, d.h. es wird der Nachweis geführt, dass die am Einzelträger

wirkende Bemessungslast Th,dB mit Sicherheit vom Baugrund aufgenommen

werden kann; dabei darf der räumliche passive Erddruck gemäß Kapitel VI-2.6.2

angesetzt werden, wobei immer geprüft werden muss, ob die passive Erddruckkraft rph,dE oder durchg

ph,dE maßgeblich ist. Der aktive Erddruck ist nur bis zur

Baugrubensohle anzusetzen.

T rh,d ph,dB E bzw. T durchg

h,d ph,dB E (Gl. XI-5)



Th,d h,dB =B a (Gl. XI-6)

mit: Th,dB Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Auflagerkraft je Träger [kN]

a Trägerachsabstand [m]

h,d Gh G Qh QB =B B (Gl. XI-7)

mit: BGh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Auflagerkraft infolge ständiger Lasten [kN/m]

BQh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Auflagerkraft infolge veränderlicher Lasten [kN/m]

rphr

ph,dR,e

EE =

γ bzw.

durchgphdurchg

ph,dR,e

EE =

γ (Gl. XI-8)

mit: rphE bzw. durchg

phE maßgebender charakteristischer Wert der

Horizontalkomponente der passiven Erddruckkraft je

Träger nach Gl. VI-81 bzw. Gl. VI-86 [kN]

2.) Nachweis der durchlaufenden Wand

Mit dem zweiten Nachweis der horizontalen Kräfte wird die sog. „durchlaufende

Wand“ untersucht. Zusätzlich zu der resultierenden Auflagerkraft Bh wird hier die

resultierende aktive Erddruckkraft unterhalb der Baugrubensohle Eah angesetzt.

Als Widerstand wirkt der auf eine durchgehend gedachte Wand angreifende

Erdwiderstand Eph.

phaGh G aQh Q Gh G Qh Q

R,e

EΔE γ ΔE γ +B γ B γ

γ (Gl. XI-9)

mit: EaGh Horizontalkomponente der charakteristischen aktiven

Erddruckkraft infolge ständiger Lasten unterhalb der

Baugrubensohle [kN] oder [kN/m]

EaQh Horizontalkomponente der charakteristischen aktiven

Erddruckkraft infolge veränderlicher Lasten unterhalb der

Baugrubensohle [kN] oder [kN/m]



Nachweis der zusätzlichen Länge t1 zur Aufnahme der Ersatzkraft C bei

eingespannten Wänden:

Zusätzlich zu den Nachweisen des Erdwiderlagers muss bei einer eingespannten Wand der

Nachweis des Einbindezuschlags t1 erbracht werden. Der Zuschlag muss so groß gewählt

werden, dass die angesetzte Ersatzauflagerkraft C vom Boden aufgenommen werden kann.

Zur Vorermittlung der Gesamteinbindetiefe kann hier eine Erhöhung der Tiefe t1 um 15 bis

20% angesetzt werden.

Ch

t1

�t1

H

ephC

2 t� 1·

Bh

Eah

Abb. XI-21 Kräfte auf eine eingespannte Verbauwand zur Bestimmung der Länge t1 nach

LACKNER

Die Bestimmung der erforderlichen zusätzlichen Länge t1 nach LACKNER erfolgt durch

das Überprüfen der folgenden Grenzzustandsbedingung:

h,d phC,dC E (Gl. XI-10)

mit: Ch,d Bemessungswert der Horizontalkomponente der Ersatzkraft

[kN] oder [kN/m]

EphC,d Bemessungswert der Horizontalkomponente der passiven

Erddruckkraft in der Höhe des Ersatzauflagers [kN] oder [kN/m]

h,d Gh G Qh QC =C C (Gl. XI-11)



mit: CGh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Ersatzkraft infolge ständiger Lasten [kN] oder [kN/m]

CQh Horizontalkomponente der charakteristischen resultierenden

Ersatzkraft infolge veränderlicher Lasten [kN] oder [kN/m]

Der Bemessungswert der Horizontalkomponente der passiven Erddruckkraft in der Höhe

des Ersatzauflagers ist wie folgt zu berechnen:

phC,d 1 phCR,e

1E 2 t e

γ (Gl. XI-12)

mit: ephC Charakteristischer Wert der Horizontalkomponente des passiven

Erddrucks in der Höhe des Ersatzauflagers [kN/m²]

3.2.2 Nachweis der Vertikalkomponente des mobilisierten Erdwiderstands

Av

Ah

G

Eah

Bh

Bv

A Horizontalanteil der Ankerkraft

A Vertika

G Eigengewicht der Wand

E Horizontalanteil der aktiven Erddruckkraft

E Vertik

h

v

ah

av

lanteil der Ankerkraft

alanteil der aktiven Erddruckkraft

B Horizontalanteil der Auflagerkraft

B Vertikalanteil der Auflagerkraft

(charakteristische Werte)

h

v

Eav

�p

Abb. XI-22 Nachweis der vertikalen Kräfte

Es ist nachzuweisen, dass die Vertikalkomponente der Auflagerkraft B (Reaktionskraft)

nicht größer ist als die i.d.R. von oben nach unten wirkenden verteilten Einwirkungen

(Aktionskräfte); es wird damit die Sinnfälligkeit des Wandreibungswinkels p überprüft.

Hieraus ergibt sich folgender Nachweis:



viV V B (Gl. XI-13)

mit: V Vertikalkomponente der beteiligten, von oben nach unten

gerichteten charakteristischen Einwirkungen [kN] oder [kN/m]

Bv nach oben gerichtete Vertikalkomponente der charakteristischen

Auflagerkraft [kN] oder [kN/m]

av viV G E A (Gl. XI-14)

mit: G charakteristischer Wert des Eigengewichts der Stützkonstruktion

[kN] oder [kN/m]

Eav Vertikalkomponente der charakteristischen aktiven Erddruckkraft

[kN] oder [kN/m]

Av Vertikalkomponente der charakteristischen Anker- oder Steifenlast

[kN] oder [kN/m]

v h a E = E tanδ (Gl. XI-15)

v h p B = B tanδ (Gl. XI-16)



3.2.3 Versinken von Bauteilen

Av

V

G

Bv oder Rs

Rb

V Auflast auf die Stützkonstruktion

A Vertika

G Eigengewicht der Wand

E Vertik

v

av

lanteil der Ankerkraft

alanteil der aktiven Erddruckkraft

B Vertikalanteil der Auflagerkraft

R Mantelreibungskraft

R Spitzendruckkraft am Verbauwandfuß

(charakteristische Werte)

v

s

b

Eav

Abb. XI-23 Kräfte zum Nachweis gegen Versinken

Es ist nachzuweisen, dass die Verbauwand nicht infolge von wandparallelen, in der Regel

lotrechten Beanspruchungen im Boden versinkt. Eine ausreichende Sicherheit gegen

Versinken ist nachgewiesen, wenn die folgende Grenzzustandsbedingung eingehalten ist:

d d,i dV V R (Gl. XI-17)

mit: Vd Bemessungswert der lotrechten Beanspruchung am Wand- oder

Bohlträgerfuß [kN] oder [kN/m]

Rd Bemessungswert des Widerstandes der Wand bzw. des Bohlträgers

in axialer Richtung [kN] oder [kN/m]

d,i G

aGv G aQv Q

Gv G Qv Q

G G Q Q

V = G γ +

E γ + E γ +

A γ + A γ +

V γ + V γ

(Gl. XI-18)



mit: G charakteristischer Wert des Eigengewichts der Stützkonstruktion

[kN] oder [kN/m]

EaGv Vertikalkomponente der charakteristischen aktiven Erddruckkraft

infolge ständiger Lasten [kN] oder [kN/m]

EaQv Vertikalkomponente der charakteristischen aktiven Erddruckkraft

infolge veränderlicher Lasten [kN] oder [kN/m]

AGv Vertikalkomponente der charakteristischen Anker- oder

Steifenlast infolge ständiger Lasten [kN] oder [kN/m]

AQv Vertikalkomponente der charakteristischen Anker- oder

Steifenlast infolge veränderlicher Lasten [kN] oder [kN/m]

VG charakteristischer Wert einer vertikalen ständigen Auflast auf die

Stützkonstruktion [kN] oder [kN/m]

VQ charakteristischer Wert einer vertikalen veränderlichen Auflast

auf die Stützkonstruktion [kN] oder [kN/m]

Wird bei der Ermittlung des Erddrucks ein negativer Erddruckneigungswinkel zugrunde

gelegt, dann darf die nach oben gerichtete Vertikalkomponente

av ah a E = E tanδ (Gl. XI-19)

von den nach unten gerichteten charakteristischen Vertikalbeanspruchungen abgezogen

werden. Der Betrag des negativen Wandreibungswinkel darf die in Tab. XI-3

angegebenen Werte nicht überschreiten.

Wandbeschaffenheit Eav Bv

Verzahnte Wand | a | ≤ ⅔ · φ' | B | ≤ φ'

Raue Wand | a | ≤ ⅔ · φ' | B | ≤ φ' - 2,5° und

| B | ≤ 27,5°

Weniger raue Wand | a | ≤ ½ · φ' | B | ≤ ½ · φ'

Glatte Wand | a | = 0 | B | = 0

Tab. XI-3 Größe des negativen Erddruckneigungswinkel beim Nachweis gegen Versinken



b sd

b R,e

R RR = +

γ γ oder b v

db R,e

R BR = +

γ γ (Gl. XI-20)

mit: Rb charakteristischer Pfahlfußwiderstand [kN] oder [kN/m]

Rs charakteristischer Pfahlmantelwiderstand [kN] oder [kN/m]

Bv nach oben gerichtete Vertikalkomponente der charakteristischen

Auflagerkraft [kN] oder [kN/m]

Der charakteristische Pfahlfußwiderstand bei Bohlträgern, Bohrpfahlwänden,

Schlitzwänden und Spundwänden entsprechend der Bemessung von Pfählen (Kapitel IX)

bestimmt werden.

b b bR =A q (Gl. XI-21)

mit: qb charakteristischer Wert des Pfahlspitzendrucks [kN/m²]

Ab Pfahlfußfläche [m²]

Auf der Innenseite der Wand darf der Reibungswiderstand

B h BR =B tanδ (Gl. XI-22)

mit: Bh Horizontalkomponente der resultierenden charakteristischen

Auflagerkraft einer Stützwand im Boden [kN/m²]

B Wandreibungswinkel [°]

angesetzt werden. Der Betrag des negativen Winkels B darf die in Tab. XI-2 angegebenen

Werte nicht überschreiten. Ersatzweise darf an Stelle des Reibungswiderstandes RB,k der

Mantelwiderstand

S s,i s,iR = A q (Gl. XI-23)

Mit: qs,i charakteristischer Wert der Mantelreibung in der Schicht i [kN/m²]

As,i Pfahlmantelfläche in der Schicht i [m²]

auf der Grundlage von Erfahrungswerten qs für die Mantelreibung angesetzt werden.



3.2.4 Innere Bemessung von Stützbauwerken

Bei Stützbauwerken einschließlich ihrer Auflager wie Anker und Steifen muss

nachgewiesen werden, dass kein inneres Versagen eintritt. Hierbei sollen mindestens die in

Abb. XI-24 dargestellten Formen des Versagens nachgewiesen werden.

d M,dE R (Gl. XI-24)

mit: Ed maßgebender Bemessungswert der Beanspruchung

RM,d Bemessungswert des Bauteilwiderstands

Abb. XI-24 Beispiele für inneres Versagen bei Stützbauwerken

Die maßgebenden Bemessungswerte Ed der Beanspruchung in den

Bemessungsquerschnitten ergeben sich aus den charakteristischen Beanspruchungen E,

multipliziert mit den entsprechenden Teilsicherheitsbeiwerten. Die sich ergebenden

Schnittgrößen oder Spannungen sind den Bauteilwiderständen entgegenzusetzen, die sich

aus den Materialkenngrößen und Teilsicherheitsbeiwerten der jeweiligen Bauartnormen

berechnen. Die Korrosion von Bauteilen aus Stahl ist, soweit sie nicht durch bauliche und

betriebliche Maßnahmen vermieden wird, durch Abminderung der Widerstände zu

berücksichtigen.



3.2.5 Versagen in der tiefen Gleitfuge

Bei verankerten Stützwänden ist für den Grenzzustand GEO-2 nachzuweisen, dass die

Anker- bzw. Zugpfahllängen ausreichend gewählt worden sind. Dies ist der Fall, wenn der

von der Verankerung erfasste Bodenkörper bei einer Drehung um einen tief gelegenen

Punkt nicht auf einer tiefen Gleitfuge abrutschen kann (siehe Kapitel XII)

3.2.6 Versagen von flüssigkeitsgestützten Schlitzen

Damit die Standsicherheit von flüssigkeitsgestützten Schlitzen sichergestellt ist, sind

folgende Nachweise nach DIN 4126 zu führen:

Sicherheit gegen den Zutritt von Grundwasser in den Schlitz und gegen Verdrängen

der stützenden Flüssigkeit;

Sicherheit gegen Abgleiten von Einzelkörnern oder Korngruppen;

Sicherheit gegen Abgleiten von Erdkörpern.

3.2.7 Nachweise für die Grenzzustände HYD und UPL

Sofern die hydraulischen Randbedingungen es erfordern, sind zusätzlich zu den vor

beschriebenen Nachweisen die Nachweise gegen Verlust der Lagesicherheit des Bauwerks

oder Baugrunds infolge Aufschwimmen (UPL) und die Nachweise gegen hydraulischen

Grundbruch, innere Erosion und Piping (HYD) zu führen (siehe Kapitel III).

3.2.8 Nachweise für den Grenzzustand GEO-3

Es ist der Nachweis der Gesamtstandsicherheit (GEO-3) von Stützkonstruktionen im Sinne

eines Geländebruchs nach DIN 4084 zu erbringen (siehe Kapitel VII). Das Auftreten von

Geländebrüchen kann durch folgende Randbedingungen begünstigt werden:

Die Wandrückseite ist stark zum Erdreich geneigt.

Das Gelände hinter der Wand steigt an.

Das Gelände vor der Wand fällt ab.



Unterhalb des Wandfußes steht gering tragfähiger Boden an.

Oberhalb des steilen Bereichs der möglichen Gleitfläche wirken besonders

große Lasten.

3.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit

Der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit ist – insbesondere bei Baugruben neben

verformungsempfindlichen Bauwerken – grundsätzlich zu führen. Hierzu kann auf

Erfahrungen bzw. auf numerische Berechnungsverfahren zurückgegriffen werden.

Sofern die Fußverschiebungen einer Wand mit Rücksicht auf die Gebrauchstauglichkeit

begrenzt werden müssen (z.B. neben Gebäuden oder bei Stützung des Wandfußes in

weichen bindigen Böden), ist es üblich den Nachweis der Sicherheit gegen Versagen des

Erdwiderlagers (Kapitel 3.2.1) mit einem abgeminderten Bemessungswert des

Erdwiderstandes zu führen. Hierfür ist der charakteristische Erdwiderstand mit einem

Abminderungsfaktor < 1 abzumindern.

phph,d

R,e

EE =η

γ (Gl. XI-25)



4 Beispiel zur Bemessung einer Trägerbohlwand

Eine Baugrube soll durch eine einfach verankerte Trägerbohlwand mit freier

Fußauflagerung gesichert werden. Der Abstand der Träger beträgt 1,6 m. Die Träger

(HEB 340) werden in vorgebohrte Löcher (D = 600 mm) gestellt. Um die Vertikalkräfte,

die auf den Träger wirken, in dem Boden abzutragen, wird das Bohrloch im unteren

Bereich ausbetoniert. Dies ist bei der Überprüfung der Sicherheit der Abtragung der

Vertikalkräfte zu berücksichtigen.

Es sollen alle erdstatischen Nachweise für die Bemessungssituation BS-T mit Ausnahme

des Nachweises gegen Geländebruch (GEO-3) geführt werden. Es ist von einer wenig

nachgiebig gestützten Wand auszugehen.

5,0 m

13,5 m

p = 10 kN/m²G

p = 15 kN/m²Q

10°

1,5 m

4,0 m

5,5 m

3,0 m

Sand

= 19 kN/m³

’ = 30°c’ = 0

= 2/3 ’

= -1/3 ’

q = 1,60 MN/m²

Trägerachsabstand: a = 1,60

�

�

� �

� �a

p

b;k

Beton

0,6 m

Abb. XI-25 Schnitt eines einfach gestützten Baugrubenverbaus



Aktiver Erddruck aus Bodeneigenlast:

a0 0 20 ' 30 aghK 0,279

agh 2

kNe ( 7,0m) 0,279 7,0 19 37,11

m

agh

kNe ( 10,0m) 0,279 10,0 19 53,01

m²

e [kN/m ]agh

2

53,01

7,00 m

3,00 m

Abb. XI-26 Verteilung des horizontalen aktiven Erddrucks aus Bodeneigenlast

Aktiver Erddruck aus ständiger Flächenlast:

aph agh

cos cos cos0 cos0K K 0,279 0,279

cos( ) cos(0 0)

aph 2

kNe 0,279 10 2,79

m



2,79

e [kN/m ]aph

2

3,00 m

7,00 m

Abb. XI-27 Verteilung des horizontalen aktiven Erddrucks aus ständiger Flächenlast

Resultierende Erddruckkraft aus Bodeneigenlast und ständiger Flächenlast:

aGh

1 kNE (2,79 39,90) 7,0 149,42

2 m

Resultierende Erddruckkraft aus Bodeneigenlast und ständiger Flächenlast

unterhalb der Baugrubensohle:

aGh

1 kNE (39,90 55,80) 3,0 143,55

2 m

Umlagerung des Erddrucks aus Bodeneigenlast und ständiger Flächenlast bis

Baugrubensohle:

kH 7,0m, h 1,5m

kh0,21

H

hoho hu

hu

e2,0 e 2 e

e (Verweis auf Abb. XI-11)



aGh ho huE 3,5m e 3,5m e

hu hu hu 2

kN149,42 3,5 2 e 3,5 e e 14,23

m , ho 2

kNe 28,46

m

1,50 m AGh,k

1,80 m

28,46

14,23

e [kN/m²]aGh

BGh,k

5,50 m

Abb. XI-28 Statisches System mit umgelagertem horizontalen aktiven Erddruck aus

Bodeneigengewicht und ständiger Flächenlast

Der Kraftansatzpunkt der passiven Erddruckkraft folgendermaßen angesetzt:

0z ' 0,60 t 0,60 3,00 1,80m

Aktiver Erddruck aus veränderlicher Streifenlast:

Gleitflächenwinkel für den aktiven Erddruck:

ag

a

a

cosarctan

sin cossin

sin cos

ag

cos 30 030 arctan 56

sin 30 20 cos 0 0sin 30 0

sin 30 0 cos 0 20



Streifenlast Q

kNV 15 4,0 60

m

5,93 m

�ag=56°

p = 15 kN/m²Q

4,0 m

Abb. XI-29 Ansatz der begrenzten veränderlichen Flächenlast auf die Wand

aQh Q aph 2

kNe p K 15 0,279 4,19

m

ag aaVh

ag a

sin( ) cos( ) sin(56 30 ) cos(0 20 ) kNE V 60 24,85

cos( ) cos(56 0 20 30 ) m

u aVhaQh aQh 2

f

2 E 2 24,85 kNe e 4,19 4,19

h 5,93 m

u oaQh aQh aQh

kNe 0 e e 4,19

m²



1,50 m AQh,k

1,80 mBQh,k

5,50 m

e = 4,19 kN/m²o

aQh

5,93 m

e = 4,19 kN/m²u

aQh

Abb. XI-30 Statisches System mit horizontalem aktiven Erddruck aus veränderlicher

begrenzter Flächenlast

Berechnung der Horizontalkomponente der resultierenden Auflagerkraft B und der

Ankerkraft A:

Ständige Lasten:

Momentengleichgewicht um den Angriffspunkt von B:

GhA 7,3 3,5 28,46 7,05 3,5 14,23 3,55

Gh

kNA 120,42

m

Horizontales Gleichgewicht:

Gh Gh

kNA B 149,42

m

Gh

kNB 29,00

m



Veränderliche Lasten:

Momentengleichgewicht um den Angriffspunkt von B:

QhA 7,3 4,19 5,93 5,84

Qh

kNA 19,88

m

Qh Qh

kNA B 24,85

m

Qh

kNB 4,97

m

Nachweis der Vertikalkomponente des mobilisierten Erdwiderstands

21,342 0,6 1 kNG 10,0 7,0 0,12 6,00 3,0 25 26,68

1,6 4 1,6 m

HEB 340 Bohlen Beton

vV B

av v vG E A B

ah h vG E tan 20 A tan10 B

26,68 (149,42 24,85) tan 20 (120,42 19,88) tan10 (29,00 4,97) tan10

kN kN114,85 5,99

m m Nachweis erbracht!



Passiver Erddruck aus Bodeneigenlast auf eine gedachte durchgehende Wand:

p0 0 10 ' 30

pgpgpgo,pgpg tgiKK

pg,o

1 sin 1 sin 30K 3

1 sin 1 sin 30

0,26 5,96pg pi (1 0,53 ) 1,35

1)73,01(g 89,2pg

1)tan72,01(t 09,151,3pg

pgK 3 1,35 1 1 4,05

99,3)cos(KK ppgpgh

pgh

kNe ( 10m) 3,0 19 3,99 227,43

m²

e [kN/m ]pgh

2

227,43

3,00 m

7,00 m

Abb. XI-31 Verteilung des horizontalen passiven Erddrucks aus Bodeneigenlast

ph

1 kNE 227,43 3,0 341,15

2 m



Räumlicher passiver Erddruck vor dem Einzelträger:

Berechnung des räumlichen Erddrucks auf einen Träger:

Erpgpgh

2rph lK

2

hE

Trägerbreite l 0,30m , Einbindetiefe h 2,70m l 0,3 h 0,90

Erpgl 0,55 (1 2 tan ) l h 1,59m

2rph

3,0E 19 3,99 1,59 542,42kN

2

Berechnung des passiven Erddrucks auf eine gedachte durchgehende Wand der Länge a,

ausgehend von der räumlichen Erddruckbetrachtung gem. Kapitel VI-3.6.2:

durchg I IIph ph phE E (a l) E l

Abstand der Systemachsen der Träger: a = 1,6 m

Berechnung von IphE (passiver Erddruck auf den Boden im Bereich zwischen den

Trägern):

p0 0 0 ' 30

pg,o pg pg pgK 3 , g 1, t 1, i 1

3K pgh

2Iph

3,0 kNE 3 19 256,5

2 m

Berechnung von IIpE (passiver Erddruck auf den Träger):



p0 0 10 ' 30

99,3K pgh

2IIph

3,0 kNE 3,99 19 341,15

2 m

durchgphE 256,5 1,6 0,60 341,15 0,60 461,19 kN

Der kleinere Wert von rphE und durchg

phE ist maßgebend und wird für den ersten Nachweis

der Horizontalkräfte angesetzt!

Nachweis der Sicherheit gegen Versagen des Erdwiderlagers:

1. Nachweis:

rh,d ph,dB E bzw. durchg

ph,dE hier maßgebend: durchgph,dE

durchgph

Gh G Qh QR,e

EB B

461,1929,0 1,20 4,97 1,3 1,6

1,3 (Berechnung pro Träger)

66,02 kN 354,76kN Nachweis erbracht!

2. Nachweis:

phaGh G Gh G Qh Q

R,e

EΔE γ B γ B γ

γ

341,15143,55 1,20 29,0 1,20 4,97 1,3

1,3



kN kN213,52 262,42


Nachweis der Sicherheit gegen Versinken der Verbauwand:

kNG 26,68

m

Gv

kNA 120,42 tan10 21,23

m

Qv

kNA 19,88 tan10 3,51

m

aGv

kNE 149,42 tan 20 54,38

m

aQv

kNE 24,85 tan 20 9,04

m

b vd

b R,e

R BR = +

γ γ

b b bR q A

2 22b

b

D 0,6A 0,28m

4 4

b

MNq 1,60

m²

bR 1600 0,28 448kN



v h B

B

B = B tan δ

1δ = - ' 30 2,5 27,5

310 27,5 vgl.Tabelle XI-3

vB = (29,00+4,97) tan10°=5,99kN/m

dd RV

b v k G aGv G aQv Q Gv G Qv Q

b R,e

R BG γ + E γ + E γ + A γ + A γ +

γ γ

448 5,99 1,61,6 (26,68 1,20 54,38 1,20 9,04 1,3 21,23 1,20 3,51 1,3)

1,4 1,3

(Berechnung pro Träger)

222,50kN 327,37kN Nachweis erfüllt!

Nachweis der Standsicherheit in der tiefen Gleitfuge:

d,Ad RA

d G G Q QA A A

AA,d

R,e

RR

γ



1,50 m

10,83 m

10°

8,50 m

11,00 m

3,41 m

12,68 m

�=30°

Abb. XI-32 Geometrie des betrachteten Gleitköpers

Gewichtskraft des Gleitkörpers:

1 kNG (3,41 10,83 6,59 10,83) 19 1379,69

2 m

Erddruckkraft in der Ersatzankerwand:

a0 0 0 ' 30

ag apK K 0,333

21a

1 kNE 3,41 19 0,333 10 3,41 0,333 48,14

2 m

Ständige Last:

G

kNV 10,83 10 108,30

m



G

V

Q

C

RA

E1a

E2a

�a=20°

�’=30°

10°

�=30°

Abb. XI-33 Kräfte am Gleitkörper

Kohäsion:

C 0

Nachweis ohne veränderliche Lasten:

2aGh

kNE 149,42 143,55 292,97

m

2aG

292,97 kNE 311,77

cos 20 m

G

120,42 kNA 122,28

cos10 m



Gk

VG,k

Qk

RA,k

E1a

E2a

10° R = 220kNmA,k

�a=20°

Abb. XI-34 Krafteck ohne Ansatz der veränderliche Flächenlast

AG G

R,e

RA γ

γ

222122,28 1, 20

1,3

kN kN146,74 170


kN1cm 100

m



Nachweis mit veränderlichen Lasten:

2ah

kNE 292,97 24,85 317,82

m

2a

317,82 kNE 338,22

cos 20 m

Veränderliche Last:

Q

kNV 60

m

Q

19,88 kNA 20,19

cos10 m



Gk

VG,k

VQ,k

Qk

RA,kR = 246

kNmA,k

E1a

E2a

10°

�a=20°

Abb. XI-35 Krafteck mit Ansatz der veränderliche Flächenlast

AG G Q Q

R,e

RA γ A γ

γ

246122,28 1,20 20,19 1,3

1,3

kN kN172,98 189


kN1cm 100

m



Literatur:

[1] DIN 1054:2010-12: Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd und Grundbau

–Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1

[2] DIN 4085:2011-05

Berechnung des Erddrucks

[3] DIN 4124: 2002-10

Baugruben und Gräben – Böschungen, Verbau und Arbeitsraum

[4] DIN 4126 (Entwurf): 2004-04

Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden

[5] DIN 4126 (Entwurf) Beiblatt 1: 2004-09

Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden - Erläuterungen

[6] DIN 4127:1986-08

Schlitzwandtone für stützende Flüssigkeiten; Anforderungen, Prüfverfahren,

Lieferung, Güteüberwachung

[7] DIN 18313: 2010-04

VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine

Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) –

Schlitzwandarbeiten mit stützenden Flüssigkeiten

[8] DIN 18301: 2010-04

VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen – Teil C: Allgemeine

Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) – Bohrarbeiten

[9] DIN EN 1536:2010-12

Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau - Bohrpfähle

[10] DIN EN 1538: 2010-12

Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau - Schlitzwand



[11] DIN EN 1997-1:2009-09: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung

in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln

[12] DIN EN 1997-1/NA:2010-02: Nationaler Anhang – National festgelegte

Parameter – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der

Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln

[13] DIN EN 12063:1999-05

Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) -

Spundwandkonstruktionen

[14] DIN EN 14490:2010-11

Ausführungen von Arbeiten im Spezialtiefbau - Bodenvernagelung

[15] EAB (2006)

Empfehlungen des Arbeitskreises „Baugruben“, 4. Auflage, Deutsche

Gesellschaft für Geotechnik e.V. · Ernst & Sohn, Berlin

[16] Smoltczyk, U. et al. (2001)

Grundbautaschenbuch Band 3, 6. Auflage.

Pfahlwände, Schlitzwände, Dichtwände · Ernst & Sohn, Berlin

[17] Weißenbach, A.; Hettler, A. (2003)

Berechnung von Baugrubenwänden nach der neuen DIN 1054.

Bautechnik 80 (2003), Heft 12 · Ernst & Sohn, Berlin

[18] Weißenbach, A.; Hettler, A. (2011)

Baugruben - Berechnungscerfahren · Ernst & Sohn, Berlin

[19] Zilch, K.; Diederichs, C.J.; Katzenbach, R.; Beckmann, K. J. (2011)

Handbuch für Bauingenieure · Springer, Berlin u. a.

kapitel 11 - baugrubensicherungen 14-03-10 · pdf filespezialtiefbau –...

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