7. Auflage

GRUNDBAU-TASCHENBUCH Teil 1: Geotechnische Grundlagen

Karl Josef Witt (Hrsg.)

7. Auflage

GRUNDBAU-TASCHENBUCH Teil 1: Geotechnische Grundlagen

Karl Josef Witt (Hrsg.)

Herausgeber und Schriftleiter:Univ.-Prof. Dr.-Ing. Karl Josef WittBauhaus-Universitt WeimarProfessur GrundbauCoudraystrae 11 C99421 Weimar

Umschlagbild: PunktlastversuchQuelle: Fachgebiet Geotechnik, MFPA-Weimar

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2008 Ernst & SohnVerlag fr Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin

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Umschlaggestaltung: Sonja Frank, BerlinSatz: Drr + Schiller GmbH, StuttgartDruck: betz-druck GmbH, DarmstadtBindung: Litges & Dopf GmbH, Heppenheim

Printed in Germany

ISBN 978-3-433-01843-9

IV

Vorwort zur 7. Auflage

In den letzten Jahrzehnten ist die Grundbautechnik durch lebhafte Forschungsttigkeit inder Wissenschaft vom Baugrund und durch die Verbesserung alter sowie die Schaffung neuerBauverfahren zu einem umfangreichen, selbstndigen Wissensgebiet erweitert worden,dessen theoretische Grundlagen im Groen und Ganzen als gesichert gelten knnen. DerEntwurf und die Ausfhrung von Grundbauwerken kann so gestaltet werden, dass Sicherheitund Wirtschaftlichkeit in einem ausgewogenen Verhltnis stehen. Mit diesen Ausfhrungenbegann Dipl.-Ing. H. Schrder 1955 sein Vorwort als Herausgeber der ersten Auflage desGrundbau-Taschenbuches. Sein Ziel war damals, das in vielfltigen Verffentlichungenzusammengetragene Wissen themenorientiert dem planenden und bauenden Ingenieur ineinem umfassenden Werk zusammenzustellen.

Dies ist mit der ersten Auflage in hervorragender Weise gelungen und wurde von Prof.U. Smoltczyk konsequent und mit groem Erfolg bis zur 6. Auflage fortgesetzt. Es ist mir einbesonderes Anliegen, das Grundbau-Taschenbuch in dieser Tradition fortzufhren, neueEntwicklungen, Erkenntnisse, Berechnungsgrundlagen und Nachweismethoden mit denErfahrungen der Praxis zu vereinen. Das Wissen um den Baugrund und dessen Interaktionenmit dem Bauwerk ist fortgeschritten, die internationale Forschung ist weiterhin sehr aktiv,sowohl auf dem Gebiet der Bodenmechanik als auch im gesamten Feld des Erd-, Grund- undFelsbaus. Die Erkundungsmethoden, die Nachweismethoden und die Bauverfahren habensich verndert, neue Methoden der Berechnung, der Beschreibung und der Darstellungwurden entwickelt. Die fr die Geotechnik charakteristische Unsicherheit und Unschrfeder quantitativen Prognose mssen aber weiterhin akzeptiert werden. Dem planenden undbauenden Ingenieur bleibt nach wie vor die Aufgabe, die Risiken auf der Grundlage vonfundiertem theoretischem Wissen und praktischer Erfahrung mit dem rechten Ma zu beur-teilen. Dieses umfassende Standardwerk der Geotechnik soll ihn dabei untersttzen.

Teil 1 trgt die geotechnischen Grundlagen zusammen. In den Teilen 2 und 3 folgen dieKapitel zu Verfahren des Spezialtiefbaus und zur Grndung von Bauwerken.

Da das Teilsicherheitskonzept mittlerweile fr alle Nachweisverfahren umgesetzt ist, wurdedem Teil 1 eine Erluterung der Grundstze vorangestellt. Fr die meisten der in den letztenAuflagen traditionell behandelten Themen konnten neue Autoren oder Koautoren gewonnenwerden. Die Kapitel felsmechanische Grundlagen und Phnomene der Massenbewegungensowie ein Beitrag zur Charakterisierung von Schadstoffen im Baugrund sind neu hin-zugekommen.

Das Grundbau-Taschenbuch lebt von den thematisch abgegrenzten Beitrgen, in denen dieAutoren mit groem Engagement ihr Expertenwissen zusammengetragen haben. Ihnen allen,dem Verlag Ernst & Sohn und der Lektorin, Frau Dipl.-Ing. R. Herrmann, gilt mein beson-derer Dank.

Weimar, August 2008 Karl Josef Witt

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Inhaltsverzeichnis

1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- und GrundbauMartin Ziegler

1 Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Historischer Rckblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Das neue Sicherheitskonzept. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1 Globales Sicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.2 Teilsicherheitskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Aufbau und Inhalte der neuen Sicherheitsnorm DIN 1054. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Inhaltsbersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2 Anwendungsbereich. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.3 Geotechnische Kategorien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.4 Wichtige Begriffe der neuen Sicherheitsnorm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Grenzzustnde und Nachweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.1 Duktilitt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Grenzzustnde der Tragfhigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.3 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit GZ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.4 Teilsicherheitsbeiwerte nach DIN 1054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Zuknftige Normung im Umfeld des EC 7-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.1 Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.2 Widerstnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.3 Bemessungssituationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.4 Grenzzustnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345.5 Teilsicherheitsbeiwerte nach Normenhandbuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.6 Weitere nderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 Zitierte Normen und Empfehlungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

1.2 Baugrunduntersuchungen im FeldKlaus-Jrgen Melzer, Ulf Bergdahl und Edwin Fecker

1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.1 Normen und Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.2 Voruntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.3 Hauptuntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461.4 Berichterstattung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 Baugrundaufschluss durch Schrfe, Bohrungen und Probenentnahmen . . . . . . . . 502.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502.2 Bohrgerte und Ausrstung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.3 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.4 Aufschluss im Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

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2.5 Aufschluss im Fels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.6 Aufschluss der Grundwasserverhltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592.7 Behandlung, Transport und Aufbewahrung der Proben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.8 Berichterstattung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613 Baugrundaufschluss durch Sondierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623.2 Rammsondierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643.3 Standard Penetration Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.4 Drucksondierungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743.5 Flgelscherversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.6 Gewichtssondierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 864 Bohrlochaufweitungsversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904.1 Gerte und Versuchsdurchfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904.2 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965 Bestimmung der Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015.1 Gravimetrische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015.2 Radiometrische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1026 Geophysikalische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1046.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1046.2 Kurzbeschreibungen der wichtigsten Verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

1.3 Eigenschaften von Boden und Fels ihre Ermittlung im LaborPaul von Soos und Jens Engel

1 Boden und Fels Begriffe und Entstehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232 Eigenschaften der Bden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.1 Bodenschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.2 Bodenproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.3 Durchfhren und Auswerten von Laborversuchen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.4 Bodeneigenschaften und Laborversuche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273 Eigenschaften von Fels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1284 Kennwerte und Eigenschaften der festen Bodenkrner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1294.1 Korngrenverteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1294.2 Korndichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.3 Mineralaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1334.4 Kornform und Kornrauigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1344.5 Spezifische Kornoberflche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1354.6 Gehalt an organischen Bestandteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1364.7 Kalkgehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1365 Kennwerte und Eigenschaften des Kornhaufens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1375.1 Gefge des Bodens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1375.2 Porenanteil und Porenzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1375.3 Ermittlung der Dichte des Bodens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1405.4 Grenzen der Lagerungsdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1405.5 Wassergehalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1425.6 Konsistenzgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1425.7 Wasseraufnahmevermgen nach Enslin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1455.8 Verdichtungsverhalten in Abhngigkeit vom Wassergehalt . . . . . . . . . . . . . . . . 1465.9 Absolute Porengre und Filterwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

VIII Inhaltsverzeichnis

5.10 Kapillaritt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1485.11 Wasserdurchlssigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.12 Luftdurchlssigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1556 Versuche zur Ermittlung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens . . . . . . . . . . . 1566.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1566.2 Kompressionsversuch (Druckversuch mit verhinderter Seitendehnung) . . . . . . . 1596.3 Dreiaxialer Druckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1676.4 Einaxialer Druckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1716.5 Dreiaxialer Druckversuch mit s2 > s3 und zweiaxialer Druckversuch . . . . . . . . 1716.6 Messen von Kriechverformungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1727 Scherfestigkeit; Ermittlung der Scherparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1737.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1737.2 Dreiaxialer Druckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1807.3 Ermittlung der einaxialen Druckfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1827.4 Rahmenscherversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1827.5 Kreisringscherversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1837.6 Versuch mit dem Einfachschergert (simple shear) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1848 Ermittlung der Zugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1849 Eigenschaften Felsmechanische Laborversuche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1859.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1859.2 Einaxialer Druckversuch an Gesteinsproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1869.3 Punktlastversuche an Gesteinsproben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1879.4 Dreiaxialer Druckversuch an Gesteinsproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1879.5 Scherwiderstand in Felstrennflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1899.6 Festigkeit des geklfteten Fels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1909.7 Zugversuche an Gesteinsproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1929.8 Kriechversuche an Gesteinsproben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1929.9 Einaxiale Relaxationsversuche an Gesteinsproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1939.10 Quellversuche an Gesteinsproben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1939.11 Ermittlung der Zerfall-Bestndigkeit von Gesteinen Siebtrommelversuch . . . 19310 Benennen, Beschreiben und Klassifikation von Boden und Fels . . . . . . . . . . . . . 19410.1 Benennen und Beschreiben von Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19410.2 Benennen und Beschreiben von Fels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19610.3 Bodenklassifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19810.4 Felsklassifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20111 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

1.4 Charakterisierung von Schadstoffen im Baugrund und GrundwasserAndreas Claussen

1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2192 Anorganische Matrix des Untergrundes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2193 Organische Matrix des Untergrundes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2214 Schadstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2235 Anorganische Schadstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2246 Organische Schadstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2276.1 Minerallartige Kohlenwasserstoffe (KW-Index) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2276.2 Einkernige aromatische Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2306.3 Mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2326.4 Halogenierte Kohlenwasserstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Inhaltsverzeichnis IX

7 Bewertungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2348 Auswirkungen auf den Baugrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2369 Zusammenfassende Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24010 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

1.5 Stoffgesetze fr BdenDimitrios Kolymbas und Ivo Herle

Symbolverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2431 Einfhrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2442 Frequently Asked Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2443 Bedeutung von Stoffgesetzen fr die Geotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2464 Merkmale des Bodenverhaltens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2474.1 Elementversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2474.2 Kompressionsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2484.3 Scherverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2504.4 Druck- und Dichteabhngigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2524.5 Verhalten undrnierter Proben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2534.6 Kritische Zustnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2554.7 Einfluss der Deformationsgeschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2564.8 Zyklisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2574.9 Realitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2575 Mathematische Struktur von Stoffgesetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2585.1 Grundbegriffe, Tensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2585.2 Elastische Stoffe im Allgemeinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2595.3 Einfluss der Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2595.4 Homogenitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2615.5 Invarianz, Isotropie, Objektivitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2615.6 Eindeutigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2625.7 Mastabseffekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2635.8 Kontinuumsmechanische und diskrete Betrachtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2636 Hierarchie und Bestandteile von Stoffgesetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2646.1 Lineare Elastizitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2646.2 Elastoplastische Stoffgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2656.3 Hypoplastische Stoffgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2756.4 Antwortumhllende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2767 Besondere Fragestellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2777.1 Wassergesttigter Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2777.2 Stoffgesetze fr teilgesttigten Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2797.3 Stoffgesetz fr schnelle Verformungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2797.4 Zeitabhngigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2797.5 Zementierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.6 Kornbruch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2807.7 Hhere Kontinua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2808 Ergnzende Aspekte von Stoffgesetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2818.1 Allgemeinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2818.2 Kalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2818.3 Stoffkonstanten und Zustandsgren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2828.4 Thermodynamische Konsistenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2828.5 Groe Verformungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

X Inhaltsverzeichnis

8.6 Entfestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2839 Stoffgesetze in der Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28410 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

1.6 ErddruckAchim Hettler

1 Einfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2892 Begriffe, Formelzeichen und Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2892.1 Begriffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2892.2 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2912.3 Indizes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2923 Methoden zur Ermittlung des Erddrucks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2923.1 bersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2923.2 Kinematische Methoden beim aktiven Erddruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2933.3 Kinematische Methoden beim passiven Erddruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2963.4 Statische Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2993.5 Versuche und Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3043.6 Finite-Elemente-Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3144 Ebener, aktiver Erddruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3224.1 Grundstzliche berlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3224.2 Bodeneigengewicht, groflchige Auflasten und Kohsion . . . . . . . . . . . . . . . . . 3244.3 Kohsion, rechnerische Zugspannungen und Mindesterddruck . . . . . . . . . . . . . . 3264.4 Vertikale Linien- und Streifenlasten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3294.5 Horizontale Linien- und Streifenlasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3344.6 Geschichteter Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3354.7 Geknickter Gelndeverlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3364.8 Geknickte Wandflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3384.9 Verteilung des aktiven Erddrucks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3385 Erdruhedruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3395.1 Bodeneigengewicht und groflchige Auflasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3395.2 Punkt-, Linien- und Streifenlasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3406 Ebener passiver Erddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3426.1 Grundstzliche berlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3426.2 Eigengewicht, groflchige Auflasten und Kohsion bei

Parallelbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3446.3 Drehung um den Kopf- oder Fupunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3466.4 Verteilung des passiven Erddrucks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3497 Rumlicher aktiver Erddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3497.1 Grundstzliche berlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3497.2 Kreiszylindrische Flchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3517.3 Sttzwnde quer zur Bschung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3538 Rumlicher passiver Erddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3548.1 bersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3548.2 Fuwiderstand vor Bohltrgern nach Weienbach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3568.3 Verfahren nach DIN 4085 fr begrenzte Wandabschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3569 Sonderflle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3589.1 Verdichtungserddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3589.2 Silodruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3599.3 Wiederholte quasistatische Beanspruchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

Inhaltsverzeichnis XI

9.4 Dynamische Beanspruchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3629.5 Einfluss des Grundwassers auf den Erddruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3639.6 Winkelsttzwnde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3649.7 Weitere Hinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36710 Mobilisierung des Erddrucks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37010.1 bersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37010.2 Grenzwerte der Verschiebung bei Erreichen des aktiven Erddrucks . . . . . . . . . 37110.3 Grenzwerte der Verschiebung bei Erreichen des passiven Erddrucks . . . . . . . . 37110.4 Mobilisierungsfunktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37411 Anwendungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37811.1 Erddruckneigung und Wandreibungswinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37811.2 Ansatz des Erddrucks in Abhngigkeit der Verschiebung . . . . . . . . . . . . . . . . . 38011.3 Erddruckumlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38011.4 Erddruck als gnstige Einwirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38312 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

Anhang: Erddrucktabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

1.7 Stoffgesetze und Bemessungsanstze fr FestgesteinErich Pimentel

1 Einfhrung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3972 Allgemeine Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3972.1 Fels und Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3972.2 Diskontinuitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3992.3 Genitt, Tropie und Betrachtungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4052.4 Bruch- und Verformungsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4073 Stoffgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4103.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4103.2 Elastisches Materialverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4113.3 Elastoplastisches Materialverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4123.4 Viskoplastisches Materialverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4173.5 Trennflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4183.6 Homogenisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4263.7 Schdigungsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4284 Durchstrmung des Gebirges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4294.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4294.2 Durchstrmung von Gestein und einer Trennflche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4304.3 Homogenisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4314.4 Nicht homogenisierbare Flle und Sonderflle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4325 Bemessungsanstze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4335.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4335.2 Gleiten ebener Fall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4355.3 Gleiten rumlicher Fall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4375.4 Kippen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4405.5 Knicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4455.6 Steinfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4466 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

XII Inhaltsverzeichnis

1.8 BodendynamikChristos Vrettos

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4512 Schwingungen einfacher Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4522.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4522.2 Freie Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4532.3 Erzwungene, gedmpfte Schwingungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4552.4 Viskose Dmpfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4573 Wellenausbreitung im Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4583.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4583.2 Eindimensionale Wellenausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4593.3 Verhalten von Wellen an Trennflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4603.4 Ausbreitung von vertikal propagierenden Wellen in einer Bodenschicht . . . . . . 4613.5 Oberflchenwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4624 Bodenverhalten bei zyklischer Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4644.1 Spannungs-Dehnungs-Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4644.2 quivalent-lineares Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4674.3 Nichtlineare Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4754.4 Zyklische Setzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4795 Messung von dynamischen Bodenkenngren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4815.1 Feldversuche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4815.2 Laborversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4866 Dynamisch belastete Fundamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4886.1 Steifigkeitsfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4886.2 Boden-Bauwerk-Interaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4936.3 Pfahlgrndungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

1.9 Numerische Verfahren in der GeotechnikPeter-Andreas von Wolffersdorff und Helmut F. Schweiger

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5012 Besonderheiten der Geotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5023 Die mageblichen numerischen Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5043.1 bersicht ber numerische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5043.2 Kurzbeschreibung mathematischer Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5124 Verformungsberechnungen typischer geotechnischer Aufgaben . . . . . . . . . . . . . 5274.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5274.2 Grndungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5274.3 Dmme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5344.4 Gesicherte Bschungen und Einschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5405 Standsicherheitsberechnungen typischer geotechnischer Aufgaben. . . . . . . . . . . 5465.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5465.2 Verkehrsbauliche Dmme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5465.3 Wasserbauliche Dmme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5465.4 Bschungen und Einschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5505.5 Baugrubenwnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5536 Schlussbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5547 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555

Inhaltsverzeichnis XIII

1.10 Geodtische berwachung von geotechnischen BauwerkenOtto Heunecke, Klaus Linkwitz und Willfried Schwarz

Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5591 Aufgabe und Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5592 Zur praktischen Organisation und Durchfhrung der Aufgaben. . . . . . . . . . . . . 5612.1 Einige Besonderheiten von berwachungsmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5612.2 Konzeptioneller Entwurf und Erkundung der Messungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5622.3 Auswahl der Vermessungspunkte und Vermarkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5622.4 Beobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5632.5 Zur Auswertung und Genauigkeitsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5632.6 Bezugs- und Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5633 Messverfahren und -gerte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5683.1 Bestimmung einzelner Messgren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5693.2 Linienweise Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5933.3 3-D-Koordinatenbestimmung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6023.4 Messverfahren zur quasi flchenhaften Erfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6243.5 Geosensornetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6314 Auswertemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6324.1 Ausgleichung geodtischer Netze und Deformationsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . 6344.2 Zeitreihenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6424.3 Integrierte Auswertemodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6465 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

1.11 Geotechnische MessverfahrenArno Thut

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6532 Ziel geotechnischer Messungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6543 Messgren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6553.1 Messgren im Baugrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6553.2 Messgren whrend der Bauausfhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6563.3 Messgren in Tragteilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6563.4 Messgren bei angrenzenden Objekten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6573.5 Messgren bei permanenten Bauwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6573.6 Messgren bei Sanierungen von Bauwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6574 Messinstrumente, Installation, Aufwand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6584.1 Geodtische Messung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6584.2 Geotechnische Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6605 Durchfhrung der Messung, Berichterstattung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6875.1 Manuelle Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6895.2 Automatische Messanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6895.3 Datenvisualisierungs-Software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6906 Fallbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6916.1 Tiefe Baugruben, angrenzende Gebude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6916.2 Probeschttung, Beobachtungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7016.3 Adlertunnel Sanierung eines Bauwerks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7036.4 berwachung instabiler Hnge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 707

XIV Inhaltsverzeichnis

6.5 Probebelastung an Tragteilen, Pfahlversuche, Deformationsmessungenan Pfahlfundationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712

7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716

1.12 MassenbewegungenDieter D. Genske

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7192 Mechanismen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7292.1 Gleiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7292.2 Kippen, Knicken, Abscheren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7382.3 Fallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7432.4 Flieen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7442.5 Driften und Kriechen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7503 Auslser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7533.1 Vernderung der Hanggeometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7533.2 Vernderung der Bergwasserverhltnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7543.3 Vernderung der Lasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7573.4 Vernderung der Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7584 Erkennen von Bewegungspotenzialen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7584.1 Erkundung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7584.2 Geomorphologische Ansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7594.3 Bodenansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7604.4 Gebirgsansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7634.5 Hydrogeologische Ansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7694.6 Biologische Ansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7694.7 Anthropogene Ansprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7704.8 Synthesekarte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7715 Gefahrenabwehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7715.1 Gefhrdungskarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7715.2 Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7735.3 Schutzmanahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7755.4 Stabilisierungsmanahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7795.5 Geokompatible Bschungsausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7796 Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7817 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782

Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795

Inserentenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815

Inhaltsverzeichnis XV

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Autoren-Kurzbiografien

Ulf Bergdahl, geboren 1937, ist Senior Chief Engineer am Swedish Geotechnical Institutund leitete dort ab 1988 die Abteilung Erd- und Grundbau. Zuvor war er als Abteilungsleiterfr die gesamte Felderkundung und -messtechnik verantwortlich. Von 1987 bis 1997 war ergleichzeitig Vizeprsident des Instituts. Er studierte Bauingenieurwesen am Royal Institut ofTechnology in Stockholm und hat ber 40 Jahre Berufserfahrung in geotechnischer Bera-tung, Forschung und Entwicklung. Seine Forschungsschwerpunkte sind Methoden undEntwicklungen der Felderkundung, Tief- und Flachgrndungen. Die Ergebnisse der ange-wandten Forschung bringt er bis heute in die Beratung fr herausragende Projekte ein, beimBau von Verkehrsdmmen auf weichem Baugrund, hohen Brcken und Hochhusern, beider Analyse der Standsicherheit von Einschnittsbschungen in Tonbden und in vieleSpezialfragen der Grndungsberatung. Ulf Bergdahl war bei der Ausarbeitung zahlreichernationaler und internationaler Normen und Empfehlungen beteiligt. Seine geotechnischeErfahrung hat er als Autor oder Koautor in mehr als 100 Publikationen weitergegeben.

Andreas Claussen, Jahrgang 1960, studierte an der Albert-Ludwigs-Universitt in FreiburgDiplom-Geographie in der Fachrichtung Hydrologie. Im Anschluss an das Studium pro-movierte er als wissenschaftlicher Angestellter des Instituts fr Bodenkunde der UniversittHamburg ber die bodenmechanischen und -chemischen Eigenschaften von thermisch undnassmechanisch gereinigten Bodenmaterialien. Vom Institut fr Bodenkunde wechselte er inein Ingenieurbro fr Grundbau, Bodenmechanik und Umwelttechnik und bearbeiteteschwerpunktmig unterschiedlichste altlastverdchtige Flchen und Altlasten. Seit 2001ist er in einem Planungsbro mit Fragen des Bodenschutzes und der Bodenbewertung sowieder Altlastensanierung und des Flchenrecyclings befasst.

Jens Engel, Jahrgang 1963, ist seit 2003 Professor fr Geotechnik an der Hochschule frTechnik und Wirtschaft (FH) Dresden. Zu den Schwerpunkten an der Hochschule gehrenForschungsprojekte aus den Bereichen Eigenschaften von Bden, Bauen mit Geokunst-stoffen, Entwicklung neuer Grundbaukonstruktionen, Geotechnische Datenbanken und De-poniebau. Im Rahmen der Mitwirkung in Ausschssen und Arbeitsgruppen ist er u. a. in dieWeiterentwicklung geotechnischer Untersuchungsverfahren eingebunden. Er ist Sachver-stndiger fr Bodenmechanik, Erd- und Grundbau und betreut als selbststndiger beratenderIngenieur Baumanahmen aus den Bereichen Grundbau, Deponiebau, Erd- und Dammbausowie Verkehrsbau. Nach dem Studium des Bauingenieurwesens in Dresden und einemAufenthalt an der Universitt Karlsruhe promovierte er an der Technischen UniversittDresden ber die Entwicklung bodenmechanischer Datenbanken und habilitierte an dergleichen Universitt ber Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von Bden.

Edwin Fecker, Jahrgang 1944, studierte an den Universitten Freiburg und KarlsruheGeologie. Am Institut fr Boden- und Felsmechanik in Karlsruhe promovierte er mit einerArbeit ber den Spitzenreibungswiderstand auf groen Kluftflchen. Umfangreiche prakti-sche Erfahrung hat er sich zunchst als Assistent am Institut fr Boden- und Felsmechanikund schlielich als Geschftsfhrer eines Ingenieurbros fr Baugeologie und Baumess-technik erworben. 1991 wurde er zum Honorarprofessor der Universitt Tbingen bestellt.

XVII

Seit 1996 ist er Geschftsfhrer und Gesellschafter des Geotechnischen IngenieurbrosProf. Fecker und Partner GmbH. Er ist Mitglied zahlreicher Ausschsse und Arbeitsgruppender Deutschen Gesellschaft fr Geotechnik und des DIN.

Dieter D. Genske, geboren 1956, studierte Geo- und Ingenieurwissenschaften in Deutsch-land (Wuppertal, Aachen) und den USA und promovierte ber ein probabilistisches Sicher-heitskonzept fr Bschungen bei Bernhard Walz und Karl-Heinz Heitfeld. Im Rahmen einesPost-Doktorats der Alexander von Humboldt-Stiftung ging er an die Universitt von Kyoto(Japan). 1990 wurde er Projektmanager bei der Deutschen Montan Technologie DMT Essenund leitete eine Reihe von Groprojekten, u. a. im Rahmen der Internationalen Bauaus-stellung IBA Emscher Park und der Entwicklung des Berliner Spreebogens als neuenRegierungssitz. Dieter D. Genske unterrichtete an verschiedenen Hochschulen in Deutsch-land, den Niederlanden und der Schweiz und wurde zu Forschungsaufenthalten nach Sd-afrika und Japan eingeladen. In Afrika und Osteuropa fhrte er eine Reihe von Projektenzur Entwicklungszusammenarbeit durch. Sein interaktives Distance Learning-Projekt wurdedurch den Rat der Eidgenssischen Technischen Hochschulen ausgezeichnet. Seine For-schungsschwerpunkte sind Umwelt- und Geotechnik. Zurzeit lehrt er an der FH Nordhausenund der ETH Zrich.

Ivo Herle, geboren 1966, hat sein Studium des Bauingenieurwesens an der TechnischenUniversitt in Prag im Jahr 1989 abgeschlossen und war anschlieend wissenschaftlicherMitarbeiter des Instituts fr Theoretische und Angewandte Mechanik (ITAM) der Tsche-chischen Akademie der Wissenschaften. 1993 wechselte er an das Institut fr Bodenmecha-nik und Felsmechanik der Universitt Karlsruhe, wo er im Jahr 1997 promovierte. Nachseiner Rckkehr an die Tschechische Akademie der Wissenschaften wurde er im Jahr 2000stellvertretender Direktor und lehrte gleichzeitig an der Karls-Universitt in Prag. Mit einerFrderung des Marie-Curie Individual Fellowship Programms forschte er ab 2002 am Institutfr Geotechnik und Tunnelbau der Universitt Innsbruck, wo er 2003 habilitierte. Seit 2004ist er Professor fr Bodenmechanik und Grundbau an der Technischen Universitt Dresden.Seine Forschungsschwerpunkte sind theoretische und experimentelle Untersuchungen desmechanischen Bodenverhaltens, Standsicherheit von Bschungen und numerische Model-lierung von geotechnischen Randwertproblemen.

Achim Hettler, Jahrgang 1953, leitet seit 1994 als Nachfolger von Prof.Weienbach denLehrstuhl fr Baugrund Grundbau an der Technischen Universitt Dortmund. Er istMitglied in zahlreichen Normenausschssen und Obmann des Arbeitskreises Baugruben.Forschungsschwerpunkte sind u. a. Themen zu Baugruben und Erddruckfragen. Nach demStudium des Bauingenieurwesens in Karlsruhe und in Lyon Promotion und Habilitation amInstitut fr Bodenmechanik und Felsmechanik bei Prof. Gudehus in Karlsruhe. Seitdem ber20-jhrige praktische Erfahrung u. a. bei einem groen Baukonzern im Spezialtiefbau, beieinem berregionalen Planungsbro in der Geotechnik und bei der Sanierung von groenAltstandorten. In den letzten Jahren verstrkte Ttigkeit als Sachverstndiger fr Schden imGrundbau und fr Altlasten. Autor des Buches Grndung von Hochbauten und Koautordes Buches Der Bausachverstndige vor Gericht.

Otto Heunecke, Jahrgang 1960, studierte von 1983 bis 1989 an der Universitt HannoverVermessungswesen. Von 1989 bis 2002 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter, seit 1999Oberingenieur am Geodtischen Institut in Hannover, an dem er 1995 mit einer Arbeit fr dieAnwendung der Kalman-Filterung auf die Auswertung von berwachungsmessungen pro-movierte. Seit 2002 hat er die Professur fr Ingenieurgeodsie im Geodtischen Institut ander Universitt der Bundeswehr Mnchen. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich

XVIII Autoren-Kurzbiografien

automatisierter Verfahren bei berwachungsaufgaben und der Nutzung neuer Messverfah-ren wie etwa dem terrestrischen Laserscanning. Er ist Mitglied in verschiedenen Arbeits-kreisen zu Themen der Ingenieurgeodsie.

Dimitrios Kolymbas, geboren 1949 in Athen, besuchte dort die Deutsche Schule undstudierte in Karlsruhe Bauingenieurwesen. Am Institut fr Boden- und Felsmechanik dieserUniversitt hat er 1978 promoviert und 1988 habilitiert. Sein Hauptforschungsgebiet sindStoffgesetze fr Bden, er hat die Theorie der Hypoplastizitt als Alternative zur Elasto-plastizitt eingefhrt. Als Oberingenieur am o. g. Institut befasste er sich u. a. mit derGrndung des Kernkraftwerks Neckarwestheim 2 und war Mitglied von zwei Sonderfor-schungsbereichen. Seit 1994 ist er ordentlicher Professor fr Geotechnik und Tunnelbau ander Universitt Innsbruck. Er hat zahlreiche Konferenzen und Kurse organisiert sowiemehrere Bcher, darunter die Lehrbcher Geotechnik (letzte Ausgabe 2007) und Tun-nelling and Tunnel Mechanics (letzte Ausgabe 2008), verffentlicht.

Klaus W. Linkwitz, Jahrgang 1927, studierte in Stuttgart und Mnchen Geodsie. SeineBerufspraxis begann er als Geodt und praktischer Bauingenieur in Afghanistan und Indienbei Projekten des Verkehrswege- und Tunnelbaus. 1961 promovierte er an der TH Mnchen.Als Partner eines Mnchner Ingenieurbros leitete er von 1960 bis 1964 Projekte desVerkehrswegebaus in Deutschland und im Ausland und war 2 Jahre in Kamerun Chef derMission fr den Europischen Entwicklungsfonds. Diese erfolgreiche nationale und interna-tionale Ttigkeit setzte er spter als Beratender Ingenieur mit dem selbst gegrndeten Brofort. Von 1964 bis 1995 war er Ordinarius fr Vermessungswesen und Direktor des InstitutsAnwendungen der Geodsie im Bauwesen an der TH/Universitt Stuttgart. Seine Haupt-arbeitsgebiete sind Ingenieurgeodsie, Photogrammetrie, Ausgleichungsrechnung und Son-deranwendungen im Bauwesen. Gastdozenturen, viele erfolgreiche und innovative For-schungsaktivitten, die Mitbegrndung von 3 Sonderforschungsbereichen, die Mitarbeit inwissenschaftlichen Gesellschaften und intensive Kontakte mit auslndischen Hochschulensowie ber 160 bedeutende Fachpublikationen kennzeichnen diese wissenschaftlich sehraktive Zeit. Neben verschiedenen Ingenieurpreisen erhielt er die Ehrendoktorwrde der ETHZrich und der TU Donetsk.

Klaus-Jrgen Melzer, Jahrgang 1935, studierte an der RWTH Aachen Bauingenieurwesen.Am Institut fr Verkehrswasserbau, Grundbau und Bodenmechanik promovierte er mit einerArbeit ber Sonden fr Baugrunduntersuchungen, wobei er gleichzeitig praktische Erfah-rung in der Grundbauberatung sammelte. 1968 ging er zur USA Waterways ExperimentStation, Vicksburg, MI, wo sich der Schwerpunkt seiner Ttigkeit auf die Untersuchungder Mobilitt gelndegngiger Fahrzeuge verschob. 1974 bis 1993 arbeitete er bei derBattelle-Organisation, wo er u. a. sieben Jahre die Battelle Motor- und FahrzeugtechnikGmbH als alleiniger Geschftsfhrer leitete. Danach war er bis zum Erreichen des Ruhe-stands als Berater fr mittelstndische Industrieunternehmen ttig. In der gesamten Zeithielt er die enge Verbindung zu seinem ursprnglichen Fachgebiet aufrecht. So leitete eru. a. von 1984 bis 1993 den Normenausschuss Feldversuche. Er gehrte und gehrt auchnoch heute verschiedenen internationalen und nationalen Ausschssen und professionellenGesellschaften an.

Erich Pimentel, geboren 1958, studierte an der Ppstlichen Katholischen Universitt vonPeru Bauingenieurwesen und arbeitete anschlieend zweieinhalb Jahre in Lima fr eingeotechnisches Ingenieurbro. Danach absolvierte er ein Aufbaustudium am Institut frBodenmechanik und Felsmechanik der Universitt Karlsruhe. Als wissenschaftlicher Mit-arbeiter des Lehrstuhls fr Felsmechanik dieses Instituts promovierte er mit einer Arbeit ber

Autoren-Kurzbiografien XIX

das Quellverhalten von diagenetisch verfestigtem Tonstein. Seit 2004 ist er an der Professurfr Untertagbau des Institutes fr Geotechnik der ETH Zrich als Dozent und Oberassistentsowie als Leiter des dortigen Felslabors ttig.

Willfried Schwarz, Jahrgang 1948, studierte von 1967 bis 1970 an der damaligen Staatli-chen Ingenieurschule fr Bauwesen in Recklinghausen die Fachrichtung Vermessungswesenund anschlieend von 1971 bis 1976 an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-UniversittBonn die Fachrichtung Geodsie. Nach seinem Referendariat in Nordrhein-Westfalen, das er1978 mit der Prfung zum Vermessungsassessor abschloss, war er wissenschaftlicherAssistent am Geodtischen Institut der RWTH Aachen, wo er 1985 mit einem Thema ausdem Bereich der geodtischen Messtechnik promovierte. In der Zeit von 1985 bis 1998 warer wissenschaftlicher Angestellter beim Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Ham-burg; er hat dort umfangreiche praktische Erfahrungen auf dem Gebiet der Przisionsver-messung erworben. Im Jahr 1998 wurde er auf die Professur Geodsie und Photogrammetriean der Bauhaus-Universitt Weimar berufen. Seine Forschungsfelder liegen u. a. in denBereichen des Einsatzes der Industriephotogrammetrie im Technischen Versuchswesen undin der Baumesstechnik, der Erfassung von Gebudegeometrien und des Einsatzes innovati-ver Sensorsysteme fr Aufgaben des Bauwerkmonitorings. Er ist Mitglied in verschiedenen,zum Teil fachbergreifenden Arbeitskreisen.

Helmut F. Schweiger, Jahrgang 1954, studierte Bauingenieurwesen an der TechnischenUniversitt Graz und Finite-Elemente-Methoden an der University of Wales, Swansea(Dissertation 1989). Danach intensive Beschftigung mit numerischen Methoden in derGeotechnik im Rahmen seiner Forschungs- und Lehrttigkeit am Institut fr Bodenmechanikund Grundbau der Technischen Universitt Graz. Seine Habilitation erfolgte 1995, seit 1999ist er Leiter der Arbeitsgruppe Numerische Geotechnik. Sein Forschungsschwerpunkt liegtin der Weiterentwicklung und Anwendung numerischer Methoden auf praktische Aufgaben-stellungen in der Geotechnik, insbesondere unter Bercksichtigung moderner Stoffgesetze.Er ist im Editorial Board einiger internationaler Fachzeitschriften, wie z. B. Computersand Geotechnics, International Journal of Geomechanics und war von 2004 bis 2007 imAdvisory Panel von Geotechnique. Er ist Mitglied mehrerer Technical Committees derISSMGE und war im internationalen Expertenkomitee zur Klrung des Einsturzes der tiefenBaugrube Nicoll Highway in Singapur.

Paul von Soos, Jahrgang 1925, begann 1944 das Studium das Bauingenieurwesen zunchstan der TU Budapest und setzte es an der TH Mnchen fort, wo er 1950 diplomierte. Derweitere Berufsweg fhrte ihn als Betriebsleiter zum Institut und heutigen Prfamt frGrundbau und Bodenmechanik der TU Mnchen, das er als Akademischer Direktor biszum Eintritt in den Ruhestand leitete. Die Schwerpunkte lagen nicht nur auf dem Gebiet desbodenmechanischen Versuchswesens, an dessen Entwicklung und Standardisierung er ma-geblich beteiligt war, er war ebenso wissenschaftlich, lehrend und beratend bei heraus-fordernden Projekten des ber- und unterirdischen Verkehrswegebaus, des Wasserbaus unddes Ingenieurbaus ttig. Seine Erfahrungen und sein sicheres Urteilsvermgen brachte undbringt er auch in die Mitarbeit bei zahlreichen Arbeitskreisen und Ausschssen ein, vondenen er jene fr Laborversuche und fr die Untersuchung von Boden und Fels berJahrzehnte als Obmann leitete.

Arno Thut, geboren 1939, ist Geschftsfhrer und Delegierter des Verwaltungsrates derSOLEXPERTS AG, 8617 Mnchaltorf, Schweiz. Auf das Studium des Bauingenieurwesensan der ETH Zrich folgten eine 6-jhrige Forschungsttigkeit, Promotion auf dem Gebietder Geotechnik und mehrere Jahre Auslandsttigkeit mit Schwerpunkt Talsperrenbau. Seit

XX Autoren-Kurzbiografien

1973 arbeitet er bei der SOLEXPERTS AG an praktischen Fragen des Przisions-Geo-monitorings, war entscheidend am Aufbau, der interdisziplinren sowie internationalenAusrichtung dieses Experten-Bros beteiligt und bernahm es 1991. In seiner nunmehrber 40-jhrigen Berufserfahrung entwickelte er fr zahlreiche herausragende Projekte desTunnelbaus, Spezialtiefbaus und der Entsorgung nuklearer Abflle immer wieder neueMethoden, Gerte, Konzepte und Strategien fr fortschrittliche geotechnische und hydro-geologische Messungen.

Christos Vrettos, Jahrgang 1960, studierte Bauingenieurwesen an der Universitt Karls-ruhe. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fr Boden- und Felsmechanik pro-movierte er dort im Jahre 1988. Postdoktorand an der Universitt Kyoto in Japan und amM. I. T. in Boston, USA. Anschlieend bis 1996 Oberingenieur am Grundbauinstitut derTU Berlin, an der er habilitierte. Umfangreiche praktische Erfahrung durch die nachfolgendeTtigkeit im Technischen Bro eines Baukonzerns und in einem groen geotechnischenPlanungsbro. Seit 2004 leitet er den Lehrstuhl fr Bodenmechanik und Grundbau an derTU Kaiserslautern. Berater fr bedeutende Projekte im In- und Ausland. Forschungsschwer-punkte umfassen die dynamische Boden-Bauwerk-Interaktion, die experimentelle Boden-dynamik, die Modellierung von Grndungen und geotechnischen Bauwerken sowie dasmechanische Verhalten teilgesttigter Bden.

Karl Josef Witt, geboren 1951, ist seit 1997 Universitts-Professor am Lehrstuhl frGrundbau an der Bauhaus-Universitt Weimar und leitet den Fachbereich Geotechnik derangegliederten Materialforschungs- und Prfanstalt Weimar (MFPA-Weimar). Seine For-schungsschwerpunkte decken den Bereich Bodenstrukturen, Sicherheit von geotechnischenBauwerken und Umweltgeotechnik ab. Er ist Mitglied zahlreicher Ausschsse und Arbeits-gruppen, daneben Sachverstndiger bei komplexen Schadens- und Streitfllen sowie Prf-ingenieur fr Erd- und Grundbau. Er studierte an der Universitt Karlsruhe Bauingenieur-wesen und promovierte am Institut fr Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik miteiner Arbeit ber Filtrationseigenschaften weitgestufter Erdstoffe. Die ber 20-jhrigepraktische Erfahrung und die Nhe zu Projekten des Erd- und Grundbaus im Schnittbereichzwischen Ingenieurpraxis und Wissenschaft hat er sich zunchst in einem wasserbaulichenPlanungsbro und schlielich als selbststndiger Beratender Ingenieur in einem geotech-nischen Planungsbro erworben.

Peter-Andreas von Wolffersdorff, geboren 1951, ist seit 2000 Geschftsfhrer der BAU-GRUND DRESDEN Ingenieurgesellschaft GmbH. Er studierte an der HAB Weimar, derheutigen Bauhaus-Universitt, Bauingenieurwesen und promovierte dort im Bereich kom-munaler Tiefbau zu bodenmechanischen Stoffgesetzen. Seine wissenschaftliche Laufbahnsetzte er Ende der 1980er-Jahre an der Universitt Karlsruhe am Institut fr Boden- undFelsmechanik bei Prof. Gudehus fort und schloss diese Zeit mit der Habilitation zu Ver-formungen von Sttzkonstruktionen ab. Umfangreiche praktische Erfahrungen sammelte erwhrend seiner Ttigkeit im technischen Bro der Ed. Zblin AG in Stuttgart, wo er anvielfltigen Bauvorhaben des Verkehrswegebaus, Wasserbaus und Grundbaus im In- undAusland mitwirkte. Er ist ehrenamtlich in verschiedenen Ausschssen des DIN und derDeutschen Gesellschaft fr Geotechnik ttig. Seine langjhrigen Erfahrungen zur Anwen-dung numerischer Berechnungsmethoden bringt er u. a. in den Arbeitskreis Numerik derDGGT ein.

Autoren-Kurzbiografien XXI

Martin Ziegler, Jahrgang 1954, studierte Bauingenieurwesen mit VertiefungsrichtungBodenmechanik und Grundbau an der Universitt Karlsruhe. Er promovierte anschlieenddort am Institut fr Bodenmechanik und Felsmechanik mit einer Arbeit ber den verschie-bungsabhngigen Erddruck in Sand. Danach war er 13 Jahre in einer groen deutschenBaufirma in verschiedenen Positionen der Planung und Ausfhrung und an wechselndenEinsatzstellen ttig. Zuletzt war er Geschftsfhrer der ausgegliederten PlanungsgesellschaftmbH und zustndig fr Infrastruktur, Baumanagement und kaufmnnische Angelegenheiten.Seit April 2000 leitet er den Lehrstuhl fr Geotechnik im Bauwesen und das Institut frGrundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Verkehrswasserbau an der RWTH Aachen.Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Geokunststoffbewehrungen, derBodenvereisung, verschiedener Aspekte des Tunnelbaus, der Geothermie sowie neuer Ver-fahren zur Datenakquisition und Risikosimulation in der Geotechnik.

XXII Autoren-Kurzbiografien

XXIII

Verzeichnis der Autoren

Sen. Chief Engineer Ulf BergdahlDepartment of Geotechnical Design andSafety Swedish Geotechnical InstituteOlaus Magnus vg 3558193 LinkpingSchweden(1.2 Baugrunduntersuchungen im Feld)

Dr. rer. nat. Andreas Claussenmelchior + wittpohl IngenieurgesellschaftKarolinenstrae 620357 Hamburg(1.4 Charakterisierung von Schadstoffenim Baugrund und Grundwasser)

Prof. Dr.-Ing. habil. Jens EngelHochschule fr Technik und WirtschaftDresden (FH)FB Bauingenieurwesen/ArchitekturFriedrich-List-Platz 101069 Dresden(1.3 Eigenschaften von Boden und Fels ihre Ermittlung im Labor)

Prof. Dr.-Ing. Edwin FeckerGeotechnisches IngenieurbroProf. Fecker & Patner GmbHAm Reutgraben 976275 Ettlingen(1.2 Baugrunduntersuchungen im Feld)

Dr.-Ing. Dieter D. GenskeETH ZrichInstitute for Environmental Decisions (IED)Anthroposphere DynamicsUniversittsstrae 228092 ZrichSchweiz(1.12 Massenbewegungen)

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Ivo HerleTechnische Universitt DresdenInstitut fr GeotechnikGeorg-Bhr-Strae 101069 Dresden(1.5 Stoffgesetze fr Bden)

Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Achim HettlerUniversitt DortmundFakultt BauwesenFG Baugrund GrundbauAugust-Schmidt-Strae 644227 Dortmund(1.6 Erddruck)

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Otto HeuneckeUniversitt der Bundeswehr MnchenInstitut fr GeodsieWerner-Heisenberg-Weg 3985579 Mnchen(1.10 Geodtische berwachung vongeotechnischen Bauwerken)

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.Dimitrios KolymbasUniversitt InnsbruckInstitut fr InfrastrukturBereich Geotechnik und TunnelbauTechniker Strae 156020 Innsbrucksterreich(1.5 Stoffgesetze fr Bden)

Prof. Dr.-Ing. Dr. sc. techn. h. c. Dr. h. c.Klaus LinkwitzUniversitt StuttgartInstitut fr Anwendungen der Geodsieim BauwesenGeschwister-Scholl-Strae 24D70174 Stuttgart(1.10 Geodtische berwachung vongeotechnischen Bauwerken)

XXIV Verzeichnis der Autoren

Dr.-Ing. Klaus-Jrgen MelzerDrosselweg 7a61440 Oberursel(1.2 Baugrunduntersuchungen im Feld)

Dr.-Ing. Erich PimentelETH ZrichInstitut fr GeotechnikProfessur fr UntertagebauPostfach 1338093 ZrichSchweiz(1.7 Stoffgesetze und Bemessungs-verfahren fr Festgestein)

Prof. Dr.-Ing. Willfried SchwarzBauhaus-Universitt WeimarProfessur Geodsie und PhotogrammetrieMarienstrae 999421 Weimar(1.10 Geodtische berwachung vongeotechnischen Bauwerken)

Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. M. Sc.Helmut SchweigerTechnische Universitt GrazInstitut fr Bodenmechnik und GrundbauAG Numerische GeotechnikRechbauerstrae 128010 Grazsterreich(1.9 Numerische Verfahren derGeotechnik)

Dipl.-Ing. Paul von SoosReuweg 3081247 Mnchen(1.3 Eigenschaften von Boden und Fels ihre Ermittlung im Labor)

Dr. Arno ThutSolexperts AGMettlenbachstrae 25Postfach 1228617 MnchaltorfSchweiz(1.11 Geotechnische Messverfahren)

Univ. Prof. Dr.-Ing. Christos VrettosTechnische Universitt KaiserslauternFG Bodenmechanik und GrundbauErwin-Schrdinger-Strae 67663 Kaiserslautern(1.8 Bodendynamik)

Privat-Doz. Dr.-Ing. habil.Peter-Andreas von WolffersdorffBaugrund DresdenIngenieurgesellschaft mbHPaul-Schwarze-Strae 201097 Dresden(1.9 Numerische Verfahren derGeotechnik)

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Martin ZieglerRWTH AachenGeotechnik im BauwesenMies-van-der-Rohe-Strae 152074 Aachen(1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- undGrundbau)

1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau

Martin Ziegler

1 Einfhrung

1.1 Allgemeines

Die Aufgabe des entwerfenden Ingenieurs liegt darin, ein Bauwerk so zu konzipieren, dass essicher und gebrauchstauglich ist sowie wirtschaftlich erstellt und betrieben werden kann.Daneben sind die Umweltvertrglichkeit und eine mgliche Beeintrchtigung der Umgebungzu beachten. Fr die Realisierung dieser Aufgabe gibt es keine eindeutige Lsung. Einige dergenannten Anforderungen konkurrieren unmittelbar miteinander und werden von den amProjekt Beteiligten durchaus auch unterschiedlich gesehen und bewertet (Bild 1). So wirdbeispielsweise der Investor die kostenoptimierte Errichtung eines Bauwerks mit eher billigenund kurzlebigen Elementen verfolgen, whrend der Betreiber im Hinblick auf die Instand-haltung und Wartung strker an einer hherwertigen Erstausstattung interessiert ist.

hnliche Spannungsfelder ergeben sich zwischen Investor und Bauausfhrendem, Betreiberund Nutzer, aber auch im Verhltnis zur allgemeinen ffentlichkeit. Konflikte treten indiesem Zusammenhang insbesondere im Hinblick auf die Bewertung der Sicherheitsanfor-derungen an ein Bauwerk auf. Die Allgemeinheit fordert schnell die Einhaltung hchsterSicherheitsvorkehrungen, muss dafr aber zumindest vordergrndig meistens nicht direkt insfinanzielle Obligo bei der Umsetzung treten. Dabei muss man sich bewusst machen, dass dieVerbesserung eines bereits hohen Sicherheitsniveaus ungleich schwieriger und vor allemkostspieliger ist, als ein entsprechender Sicherheitszuwachs von geringerem Niveau aus. Es

1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau 1

Bild 1. Anforderungen und Beteiligte bei einem Bauprojekt

liegt daher in der Natur der Sache, dass die Einschtzungen darber, wie viel Sicherheitnotwendig ist und die Einschtzungen darber, was realisierbar ist, zwischen den Projektbe-teiligten einerseits und im Verhltnis zur Allgemeinheit andererseits durchaus divergieren.

Man muss sich auch darber im Klaren sein, dass es unabhngig von der unterschiedlichensubjektiven Sicht der Dinge objektiv keine hundertprozentige Sicherheit geben kann. Dennunsere Modelle zur Abbildung des Tragverhaltens einer Konstruktion bleiben immer unvoll-stndig und unvollkommen. Dies resultiert im Wesentlichen aus der mit Unschrfen behaf-teten Einschtzung der Einwirkungen und der ihnen entgegenwirkenden Widerstnde sowieden zwangslufigen Vereinfachungen bei der Abbildung des geometrischen Modells und denEinschrnkungen bei dem verwendeten Rechenmodell.

Die Unsicherheit bei der Bestimmung der Einwirkungen umfasst insbesondere die auerge-whnlichen Einwirkungen, da es geradezu Kennzeichen auergewhnlicher Einwirkungenist, dass sie nicht vollstndig vorhersehbar sind. Viele Schadensflle lassen sich im Nach-hinein durch das unglckliche Zusammentreffen mehrerer gleichzeitig aufgetretener auer-gewhnlicher Einwirkungen erklren, was so nicht erwartet wurde. Und oft ist es mensch-liches Versagen, das dabei letztlich zum entscheidenden Auslser wurde.

Eine Besonderheit ergibt sich zudem im Bereich der Geotechnik bei der Festlegung der denEinwirkungen entgegenwirkenden Widerstnde im Boden. Denn der Baustoff des Geotech-nikers ist mit Ausnahme nachtrglich hergestellter Erdbauwerke der gewachsene Baugrund,der sich aufgrund seiner Entstehungsgeschichte mehr oder minder inhomogen mit wech-selnden Eigenschaften darstellt. Diese knnen auch bei sorgfltiger und den Regeln derTechnik gengender Erkundung niemals vollstndig fr jede Stelle mit letzter Sicherheitbestimmt werden, da die direkte Erkundung des Baugrunds immer nur punktweise durchBohrungen und Schrfe erfolgt. Sondierungen und geophysikalische Methoden tragen zwardazu bei, die Informationen ber den Baugrund zwischen den Erkundungsstellen zu ver-dichten, es handelt sich dabei aber um indirekte Methoden, die andere Bodenparameter wiez. B. die elektrische Leitfhigkeit messen, als diejenigen, die direkt in die Standsicherheits-oder Verformungsberechnungen eingehen. Es bleibt also immer noch die Schwierigkeit undUnsicherheit bei der Interpretation und Umrechnung.

Und nicht zuletzt liegt die besondere Schwierigkeit im Bereich der Geotechnik im kom-plexen Verhalten des Baustoffs Boden selbst. Aufgrund seines nichtlinearen und bei bindi-gen Erdstoffen auch zeitabhngigen Verhaltens ist es bislang nicht gelungen und wird auchin absehbarer Zeit kaum gelingen, ein fr alle denkbaren Belastungspfade allgemein gltigesStoffgesetz fr die Beziehung zwischen Spannungen und Verzerrungen anzugeben. Hinzukommt das Problem bei der Bestimmung der Stoffparameter. Whrend Grenzzustnde derTragfhigkeit durch Vorgabe einer meist nur vom aktuellen Spannungszustand abhngigenGrenzbedingung noch relativ gut erfassbar sind, wirkt sich die durch das Stoffgesetzverursachte Unsicherheit besonders bei der Bestimmung von Schnittgren und Verformun-gen im Gebrauchszustand aus. Die Komplexitt des fr solche Berechnungen gewhltenRechenmodells kann dabei nicht ber dieses Grundproblem hinweghelfen, denn auch jedevon den Randbedingungen und der Diskretisierung her noch so realittsnah aufgebauteFinite-Elemente-Berechnung kann nicht besser sein als die Qualitt des verwendeten Stoff-gesetzes und der darin verwendeten Stoffparameter.

Lsst sich aufgrund der genannten Schwierigkeiten dann berhaupt verlsslich die Sicherheiteines Bauwerks angeben und reicht dafr die Angabe einer einzigen Zahl? Und besteht nichtdie Gefahr, dass der entwerfende Ingenieur sich der Verantwortung fr seinen Entwurf undseine Berechnungen dadurch zu entledigen versucht, dass er nur noch detailgetreu denVorschriften einer Norm folgt und nicht mehr seinen Ingenieursachverstand zur oberen

2 Martin Ziegler

Richtschnur seines Handelns macht? Diese Gefahr besteht zweifelsohne und ihr mussentschieden begegnet werden. Aber man muss auch sehen, dass Ingenieursachverstand keineobjektive Gre darstellt, sondern dass Wissenshintergrund und Erfahrung von zwei ver-schiedenen Menschen unterschiedlich ausgeprgt sind, sodass die gleiche Aufgabe mgli-cherweise unterschiedlich gelst wird.

Und genau hieraus begrndet sich die Notwendigkeit von Normen, denn Normen verein-heitlichen Annahmen, Berechnungsanstze und die Vorgehensweise bei der Bestimmungvon Sicherheiten. Normen werden unter Beteiligung vieler verschiedener Gruppen desBauwesens erstellt. Sie spiegeln daher mit ihren Vorgaben und Vorschriften auch die berJahrzehnte gesammelte Erfahrung der Fachwelt wider.

In diesem Sinn ist die neue Norm DIN 1054 Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- undGrundbau zu verstehen. Wer sich nher mit ihr beschftigt, wird feststellen, dass es nichtSinn der Norm ist, anhand ihrer Vorgaben einen bestimmten Zahlenwert fr die Sicherheitabzuleiten. Aufgabe des entwerfenden Ingenieurs ist es vielmehr nachzuweisen, dass gegen-ber den verschiedenen Grenzzustnden ein ausreichender Abstand eingehalten wird. Dazuist es erforderlich, dass in den Grenzzustandsgleichungen die Bemessungswiderstndeimmer grer bleiben als die Bemessungsbeanspruchungen. Bei den Bemessungsgrenhandelt es sich um Hilfsgren, die bei den Widerstnden durch eine Verminderung und beiden Einwirkungen durch eine Erhhung aus den tatschlich vorhandenen aber vorsichtigabgeschtzten charakteristischen Gren entstanden sind. Die Norm legt somit nur dieVorgaben zur Bestimmung der Bemessungsgren fest und wie diese in den Sicherheits-nachweis einzufhren sind.

Was sie definitiv nicht festlegt, sind die tatschlichen Zahlenwerte fr die charakteristischenGren und wie das Rechenmodell im Einzelnen aufgebaut wird. Hierfr werden allenfallsHinweise gegeben. Es bleibt daher die wesentliche Aufgabe des Ingenieurs, die komplexenVerhltnisse eines Projekts in ein mglichst einfaches, aber dennoch ausreichend genauesModell umzusetzen und dafr die charakteristischen Gren realistisch festzulegen. Indiesen Festlegungen steckt ein groer Teil der eigentlichen Sicherheit einer Konstruktion.Die dann nach den vereinheitlichenden Regularien der Norm berechnete Sicherheit istlediglich ein vergleichbares Ma, welcher rechnerische Sicherheitsabstand zu einem mg-lichen Grenzzustand besteht.

1.2 Historischer Rckblick

Mit dem Ziel, technische Handelshindernisse in Europa zu beseitigen und eine Harmonisie-rung der technischen Ausschreibungen herbeizufhren, beschloss die Kommission derEuropischen Gemeinschaft 1975, technische Regeln u. a. fr die Entwurfsplanung vonBauvorhaben aufzustellen, die in einer ersten Phase den Mitgliedsstaaten als Alternativezu den bestehenden nationalen Regelungen dienen und sie letzten Endes aber ersetzensollten.

Mit dieser Aufgabe wurde das Europische Komitee fr Normung CEN (Comit Europende Normalisation) in Brssel betraut. Das CEN bildet zur Erarbeitung einer fachspezifischenNormengruppe Technische Komitees (TC), die fr bestimmte Teilbereiche Unterkomiteesbilden, die ihrerseits weitere Untereinheiten in Form von Arbeitsgruppen und Projektteamseinrichten, in denen die konkrete Normungsarbeit vorgenommen wird (Bild 2).

Die fr die Sicherheit im Bauwesen magebenden Eurocodes werden durch das TC 250 erstellt.In der Reihe der Eurocodes enthlt der EC 0 die allgemeinen Grundstze zum Sicherheits-konzept, der EC 1 die wesentlichen Ausfhrungen zu den Einwirkungen auf Tragwerke und die

1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau 3

Eurocodes EC 2 bis EC 9 die fachspezifischen Regelungen. Magebend fr die Sicherheits-betrachtungen in der Geotechnik ist der EC 7 in Verbindung mit EC 0 und EC 1.

Ein weiteres wichtiges Technisches Komitee fr den Bereich der Geotechnik stellt dasTC 288 dar, in dem die reinen Ausfhrungsnormen des Spezialtiefbaus erarbeitet werden,die unter dem gemeinsamen Begriff Ausfhrung von besonderen geotechnischen Arbeiten(Spezialtiefbau) im Einzelnen nur die verschiedenen Spezialgewerke abhandeln und diebekannten Ausfhrungsnormen, die z. T. auch noch Regelungen zur Berechnung und Be-stimmung der Sicherheit enthalten, ersetzen. So lst beispielsweise DIN EN 1536 aus dieserNormenreihe die bekannte Bohrpfahlnorm DIN 4014 ab.

Im Jahr 1994 erschien die englische Ausgabe des EC 7-1. Zwei Jahre spter wurde diedeutsche bersetzung als deutsche und europische Vornorm unter dem Titel DIN VENV 1997-1:1996-04 Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik; Teil 1:Allgemeine Regeln herausgegeben. Gleichzeitig wurde DIN V 1054-100:1996-04 Bau-grund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau Teil 100: Berechnung nach demKonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten zusammen mit den entsprechenden Fachnormen alszugehriges nationales Anwendungsdokument (NAD) in der Normenreihe mit dem Zusatz-100 ebenfalls als Vornorm verffentlicht. In der neueren Nomenklatur wird das NAD alsNationaler Anhang (NA) bezeichnet.

Der NA wird durch Nationale Anwendungsregeln ergnzt. Aufgabe des NA ist es, die zumTeil recht allgemein gehaltenen Grundstze in den Eurocodes lnderspezifisch zu konkre-tisieren, insbesondere dort, wo die Eurocodes Alternativen zulassen oder bewusst nationaleRegelungen vorsehen.

Obwohl DIN V 1054-100 insofern nur eine Ergnzung zu DIN V ENV 1997-1 sein sollte,zeigt der Vergleich der beiden Normenwerke, dass auch inhaltlich groe Unterschiedebestanden. Dies liegt im Wesentlichen darin begrndet, dass die Art der Nachweisfhrung

4 Martin Ziegler

Bild 2. Struktur der europischen Normung

in den beiden Regelwerken unterschiedlich vorgenommen wurde. Auf deutscher Seite hatteman darauf bestanden, die berwiegende Anzahl der geotechnischen Nachweise nach demspter noch erluterten Konzept des Grenzzustands GZ 1B zu fhren. Dazu zhlen z. B. derGleit- und Grundbruchnachweis bei Fundamenten oder der Nachweis der Pfahltragfhigkeit.Bei dieser Vorgehensweise werden die Beanspruchungen eines Tragwerks und die mobili-sierbaren Widerstnde zunchst mit charakteristischen Gren berechnet. Erst unmittelbarvor der Durchfhrung des Sicherheitsnachweises werden dann mithilfe von Teilsicherheits-beiwerten die Beanspruchungen erhht und die Widerstnde vermindert.

Nach DIN V ENV 1997-1 in der Fassung von 1996 erfolgen diese Nachweise hingegen nachdem Grenzzustand GZ 1C, bei dem vor der eigentlichen Berechnung des Tragwerks bereitsBemessungsgren gebildet werden, indem die Scherparameter abgemindert und die Ein-wirkungen erhht werden. Diese Vorgehensweise wurde in Deutschland im Wesentlichennur fr den Nachweis der Gelndebruchsicherheit bernommen. Aufgrund der Tatsache,dass Einwirkungen, wie z. B. der Erddruck, und Widerstnde, wie z. B. der Grundbruch-widerstand, nichtlinear vom Reibungswinkel abhngen, erhlt man zwangslufig unter-schiedliche Ergebnisse nach den beiden Konzepten. Htte man durchgehend die Vorgehens-weise von DIN V-ENV 1997-1 bernommen, wre das in Deutschland bewhrte Sicher-heitsniveau aufgegeben worden, wobei sich das Konzept von DIN V ENV 1997-1 imVergleich zu DIN V 1054-100 je nach den Randbedingungen sowohl als unwirtschaftlich,aber in anderen Fllen auch als unsicher darstellte [5].

Die zuvor genannten Gegenstze fhrten als Zwischenlsung zur Entwicklung einer eigen-stndigen DIN 1054, bei der konsequent die von DIN V ENV 1997-1 abweichende Nach-weisfhrung verfolgt wurde, wo dies aus deutscher Sicht sinnvoll war. Sie erschien imDezember 2000 im Entwurf als E DIN 1054:2000-12. Der Gelbdruck enthielt allerdingsnoch sehr viele Fehler, die erst im Januar 2003 mit der Verffentlichung vonDIN 1054:2003-01 im Weidruck bereinigt wurden. Einsprche der Bauaufsicht, die sichim Wesentlichen auf die Rolle des Sachverstndigen fr Geotechnik bezogen, erforderteneine berarbeitung, die zwei Jahre spter als DIN 1054:2005-011) Baugrund Sicherheits-nachweise im Erd- und Grundbau publiziert wurde.

Im Gegensatz zur Vorgngernorm aus dem Jahr 1976, die eher als Grndungsnormbezeichnet werden kann, was auch schon durch den Titel Zulssige Belastung des Bau-grunds zum Ausdruck kommt, ist die neue DIN 1054 wesentlich umfassender und kann alsbergeordnete Grundsatznorm der Geotechnik betrachtet werden, die erstmals alle relevan-ten Regelungen zu den Sicherheitsnachweisen im Erd- und Grundbau in sich vereint.

In der Fassung von 2005 wurde DIN 1054 dann auch unverzglich in die Musterliste derTechnischen Baubestimmungen aufgenommen und anschlieend von den einzelnen Bundes-lndern bauaufsichtlich eingefhrt. Die bergangsfrist, innerhalb derer noch die auf demglobalen Sicherheitskonzept beruhende alte DIN 1054 aus dem Jahr 1976 verwendet werdenkonnte, ist Ende des Jahres 2007 abgelaufen. Damit ist das Teilsicherheitskonzept vonDIN 1054 fr den Anwender in Deutschland verbindlich.

1.1 Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau 5

1) Im Folgenden wird bei erstmaligem Bezug auf eine Norm oder ein Regelwerk das zugehrigeErscheinungsdatum entweder im Text oder in einer Funote angegeben. Alle folgenden Verweisebeziehen sich dann auf diese Ausgabe des Regelwerks. Sofern zwischenzeitlich auf eine andereAusgabe Bezug genommen wird, wird darauf entweder im Text oder in einer Funote gesonderthingewiesen. Verweise auf einen bestimmten Absatz eines Regelwerks erscheinen ebenfalls entwe-der direkt im Text oder als Funote.

Allerdings waren zum Zeitpunkt der bauaufsichtlichen Einfhrung noch nicht alle beglei-tenden Normen und Empfehlungen auf das neue Konzept umgestellt, sodass DIN 1054bergangsregelungen enthlt, die vorgeben, wie bis zum endgltigen Erscheinen der an-zupassenden Regelwerke verfahren werden soll. Anhang F enthlt dabei die Regelungen frNormen nach dem alten Nachweiskonzept mit globalen Sicherheitswerten, whrend AnhangG fr Technische Baubestimmungen gilt. Danach sind bis zum Erscheinen eines an das neueNachweiskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten angepassten Regelwerks weiterhin noch dieam alten globalen Sicherheitskonzept orientierten Regelwerke zu beachten. Allerdingsmssen dabei die alten Regelwerke in Verbindung mit DIN 1054 an das neue Teilsicher-heitskonzept angepasst werden und zwar weitgehend durch den Anwender selbst. Mitt-lerweile sind aber einige der in den bergangsbestimmungen genannten wichtigen Begleit-werke wie die EAU2), die EAB3), DIN 40174) oder DIN 40855) bereits in berarbeiteter und anDIN 1054 angepasster Form erschienen, sodass mgliche Schwierigkeiten bei der Anpas-sung weitgehend ausgerumt sein drften.

Parallel zur Neufassung von DIN 1054 ging auch die berarbeitung des EC 7-1 weiter. Dieberarbeitete deutsche Fassung wurde im Oktober 2005 als DIN EN 1997-1 verffentlicht.Im Gegensatz zu frher sind jetzt bei den Sicherheitsnachweisen drei verschiedene Nach-weisverfahren erlaubt, die auch die deutsche Methodik bercksichtigen. Damit ist DIN 1054zwar weitgehend kompatibel mit DIN EN 1997-1, muss aber in der jetzig