Empfehlungen des Arbeitskreises "Baugrunddynamik"

Die "Empfehlungen des Arbeitskreises 1.4 Baugrunddynamik" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) haben das Ziel, die Vorgehensweise bei baugrunddynamischen Aufgaben für die praktische Anwendung zusammenzustellen. Ferner geben sie Hinweise, wie durch angemessene baugrunddynamische Untersuchungen Schäden an Bauwerken und Anlagen sowie störende Einwirkungen auf Menschen und Geräte vermieden werden können. Für die vorliegende 3. Auflage wurden die Empfehlungen aus der 2. Auflage umfangreich überarbeitet und um ein Kapitel zum Erschütterungsschutz ergänzt. Voraussetzung für jede dynamische Berechnung, bei der die Wechselwirkung zwischen Boden und Bauwerk eine maßgebende Rolle spielt, ist die Ermittlung der bodendynamischen Kennwerte im Labor und in situ. Dabei müssen erprobte Techniken angewandt und Richtlinien bei der Ausführung und Auswertung eingehalten werden, die in den vorliegenden Empfehlungen beschrieben sind. Die Berechnung von dynamisch belasteten starren Fundamenten (mit oder ohne Einbettung) und von Pfahlgründungen (Einzelpfähle oder Pfahlgruppen) mit entsprechenden Anwendungsbeispielen bildet einen wesentlichen Teil der Empfehlungen. Zum Thema bleibende Bodenverformungen sind die Empfehlungen vollständig überarbeitet worden. Für die Scherdehnungsgrenze wird eine Bandbreite angegeben, unterhalb der keine Akkumulation bleibender Verformungen zu erwarten ist. Es wird empfohlen diese Grenze bei der Ermittlung bleibender Verformungen zu berücksichtigen. Die Ermittlung der Scherdehnungen und Spannungen für niedrige Anregungsfrequenzen wurde ergänzt und in einem Berechnungsbeispiel für ein direkt erregtes Maschinenfundament aufgezeigt. Die Ermittlung bleibender Verformungen für grobkörnige Böden mit dem sogenannten HCA-Modell wurde in einem Beispiel ausführlich dargestellt. Bei der indirekten Anregung wird der Bezug zur DIN 4150-3 hergestellt und in einem Anwendungsbeispiel einer Spundwandrammung gezeigt, welche akkumulierten Verformungen für das in der Nähe befindliche Fundament zu erwarten sind. Ein neues Kapitel "Ausbreitung und Übertragung von Erschütterungen" ist ebenfalls enthalten. Darin werden in der Praxis anzutreffende Schwingungs- bzw. Erschütterungsquellen wie Schienenverkehr, Baubetrieb und Abbruchsprengungen charakterisiert, die daraus resultierende Schwingungsausbreitung im Boden und schlussendlich die Boden-Bauwerk-Interaktion bzw. die Übertragung der Schwingungen in benachbarte Gebäude beschrieben. Es wird weiterhin auf die Anforderungen bezüglich Erschütterungsschutz eingegangen und mögliche konstruktive Maßnahmen zur Schwingungsminderung an der Quelle, auf dem Übertragungsweg oder am Gebäude selbst vorgestellt. Die vorliegenden Empfehlungen stellen den neuesten Stand von Wissenschaft und Technik auf dem Gebiet der Baugrunddynamik dar. Sie beruhen auf gesicherten Erkenntnissen, die einen empirischen Nachweis einschließen, d. h. es liegen für diese Empfehlungen auch praktische Erprobungen vor. Sie sind daher Bestandteil der "allgemein anerkannten Regeln der Technik". Das Buch ist eine unverzichtbare Hilfestellung mit zahlreichen Praxisbeispielen und Schritt-für-Schritt-Anleitungen bei der Planung von Bauprojekten, bei denen die dynamische Wechselwirkung Bauwerk?Baugrund berücksichtigt werden muss.

Der AK 1.4 Baugrunddynamik gehört zur Fachsektion Bodenmechanik der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. und ist seit 1980 aktiv. Die Empfehlungen werden in Unterausschüssen erarbeitet und mit verwandten Arbeitskreisen abgestimmt. Darüber hinaus haben weitere Ingenieure und Ingenieurinnen aus Forschung und Praxis an den Empfehlungen als ständige Gäste mitgewirkt.

E1 Wellenausbreitung im Baugrund 1 Grundlagen 2 Wellenarten im homogenen Halbraum 2.1 Vorbemerkungen 2.2 Raumwellen 2.3 Oberflächenwellen 3 Wellenausbreitung im homogenen Halbraum 3.1 Quelle an der Oberfläche 3.2 Quelle im Untergrund 4 Weitere Einflüsse 4.1 Materialdämpfung 4.2 Schichtung, Inhomogenität 4.3 Einschlüsse und Oberflächenmorphologie 5 Literatur E2 Bodendynamische Kennwerte 1 Baugrundmodell 1.1 Voraussetzungen und Anwendungsgrenzen 1.2 Kenngrößen 2 Ermittlung aus bodenmechanischen und bodenphysikalischen Kennwerten 2.1 Schubmodul bei dynamischer Beanspruchung Gd 2.2 Dichte des Bodens 2.3 Querdehnzahl 2.4 Materialdämpfung 3 Bestimmung aus bodendynamischen Versuchen 3.1 Vorbemerkungen 3.2 Feldversuche 3.2.1 Allgemeines 3.2.2 Wellengeschwindigkeit 3.2.3 Refraktionsseismik 3.2.4 Bohrlochmessungen 3.2.5 Seismische Drucksonden-Messungen (S-CPT) 3.2.6 Beispiel für seismische Drucksondenmessungen 3.2.7 Oberflächenwellenbasierte Methoden 3.2.8 Korrelation aus statischen Feldversuchen 3.3 Laborversuche 3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Zyklische Versuche 3.3.3 Dynamische Versuche 3.3.4 Laufzeit- und Impulsmessungen 4 Literatur 5 Weiterführende Literatur E3 Dynamisch belastete starre Fundamente 1 Allgemeines 2 Voraussetzungen und Berechnungsverfahren 2.1 Annahmen 2.2 Direkte Erregung 2.3 Indirekte Erregung 2.3.1 Oberflächenfundamente 2.3.2 Eingebettete Fundamente 2.4 Notation 3 Homogener Baugrund 3.1 Analytische Lösungen für Federsteifigkeiten und Dämpfungen 3.2 Impedanzkurven 3.2.1 Statische Steifigkeiten für kreisförmige Oberflächenfundamente 3.2.2 Statische Steifigkeiten für kreisförmige eingebettete Fundamente 3.2.3 Statische Federsteifigkeiten für rechteckförmige Oberflächenfundamente 3.2.4 Statische Steifigkeiten für rechteckförmige eingebettete Fundamente 3.2.5 Dynamische Steifigkeiten für kreisförmige Oberflächenfundamente 3.2.6 Dynamische Steifigkeiten für kreisförmige eingebettete Fundamente 3.2.7 Dynamische Steifigkeiten für rechteckförmige Oberflächenfundamente 3.2.8 Dynamische Steifigkeiten für rechteckförmige eingebettete Fundamente 4 Inhomogener Baugrund 4.1 Einfluss der Gründungslasten 4.2 Kontinuierliche Steifigkeitszunahme und Steifigkeitssprünge 5 Abschätzung des Einflusses weiterer Parameter 5.1 Querdehnzahl 5.2 Streifenfundamente 6 Sensitivität der Fundamentschwingungen 7 Berechnungsbeispiele 7.1 Vorbemerkungen 7.2 Vertikale Schwingungen am starren Rechteckfundament 7.3 Gekoppelte Horizontal- und Kippschwingungen eines starren Rechteckfundamentes 7.3.1 Berechnung mit Berücksichtigung der Einbettung 7.3.2 Berechnung ohne Berücksichtigung der Einbettung 7.3.3 Vergleich der Berechnungen mit und ohne Berücksichtigung der Einbettung 7.4 Durch Bodenschwingungen erregtes Rechteckfundament (Indirekte Erregung) 8 Literatur E4 Bleibende Verformungen 1 Grundlagen der Akkumulation bleibender Verformungen 2 Näherungsweise Ermittlung bleibender Verformungen im Boden 2.1 Allgemeiner Überblick 2.2 Ermittlung der zyklischen Schubspannungen und Scherdehnungen 2.3 Labor- und Feldversuche 2.4 Ermittlung bleibender Dehnungen in bindigen Böden 2.5 Ermittlung bleibender Dehnungen in nichtbindigen Böden mit dem HCA-Modell 2.6 Ermittlung der Setzungen von Flachfundamenten infolge zyklischer bzw. dynamischer Einwirkungen 3 Bauwerksschäden durch indirekte Erregung ? Weitere Phänomene 4 Berechnungsbeispiele 4.1 Bleibende Setzung eines Maschinenfundamentes 4.2 Setzung eines durch Bodenschwingungen erregten Rechteckfundamentes 5 Literatur E5 Dynamisch belastete Pfahlgründungen 2 Steifigkeit und Dämpfung des Einzelpfahls 2.1 Definitionen und Annahmen 2.2 Dynamische Vertikal- und Torsionssteifigkeit 2.3 Dynamische Horizontal- und Kippsteifigkeit 3 Steifigkeit und Dämpfung von Pfahlgruppen 4 Bemerkungen zur Anwendung und weitere Näherungen 5 Beispielanwendungen 5.1 Leitfaden für den Anwender für vertikale Anregung 5.2 Beispiel 1 5.3 Beispiel 2 6 Direkt und indirekt angeregte Pfahlgründungen 6.1 Allgemeines 6.2 Berechnungsverfahren bei direkt oder indirekt angeregten Schwingungen von Baustrukturen auf Pfahl- und Flachgründungen 6.3 Beispiel für indirekte Anregung eines Einzelpfahles 6.4 Direkte und indirekte Anregung einer Pfahlgründung ? Allgemeine Anmerkungen 7 Literatur E6 Ausbreitung und Übertragung von Erschütterungen 1 Aufgabenstellung 2 Schienenverkehr 2.1 Charakterisierung der Erschütterungsquelle 2.2 Schwingungsausbreitung 2.3 Boden-Bauwerk-Interaktion 2.4 Maßnahmen zum Erschütterungsschutz 2.4.1 Minderung am Emissionsort (Schiene / Oberbau) 2.4.2 Minderung auf der Übertragungsstrecke im Boden 2.4.3 Minderung am Immissionsort (Gebäude) 3 Baubetrieb 3.1 Charakterisierung der Erschütterungsquelle 3.2 Schwingungsausbreitung und Übertragung 3.3 Maßnahmen zum Erschütterungsschutz 4 Abbruchsprengungen 4.1 Charakterisierung der Erschütterungsquelle 4.2 Schwingungsausbreitung und Übertragung 4.3 Maßnahmen zum Erschütterungsschutz 5 Literatur 6 Weiterführende Literatur