TY - THES

T1 - Die Verformungen von Spritzbetonnagelwänden

AU - Riepler, Lukas Markus

N1 - nicht gesperrt

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Spritzbetonnagelwände haben die Aufgabe durch den Einbau von stabförmigen Bewehrungen (Bodennägeln) die Zug- und Scherfestigkeit des anstehenden Bodens zu erhöhen. Durch die Ausbildung von Zugkräften in den Bodennägeln entsteht ein Verbundkörper aus dem gewachsenen Boden, welcher die Standfestigkeit der gesicherten Böschungen erhöht. Diese Bauausführungstechnik hat häufig wirtschaftliche Vorteile gegenüber anderen Verbauarten und wird deshalb bei geeigneten Bodenverhältnissen für die Sicherung von Böschungen bei z.B. Einschnitten, Baugruben etc. eingesetzt. Um dieses Verfahren auch in unmittelbarer Nähe von setzungsempfindlichen Bauwerken anzuwenden, sind die Verformungen im Einflussbereich dieser Bauausführungstechnik von entscheidender Bedeutung. Maßgeblich für das Verformungsverhalten einer Spritzbetonnagelwand sind die Kopfverschiebungen und die Verformungsfigur der Wand einschließlich der sich dadurch hinter der Wand ausbildenden Setzungsmulde. Da Bodennägel ohne Vorspannung (passiv) in den Baugrund eingebracht werden, ist eine initiale Relativbewegung zwischen Boden und Nägel notwendig, um die Reibungskräfte entlang der Bodennägel zu mobilisieren. Um das Verformungsverhalten von Spritzbetonnagelwänden näher zu untersuchen, werden sie mit einem geotechnischen Finite-Elemente-Programm modelliert. Die Ergebnisse der Verschiebungen aus den numerischen Simulationen werden mit den Ergebnissen von analytischen Ansätzen zur Verschiebungsabschätzung verglichen. Die Sicherheitsfaktoren aus einem geotechnischen Bemessungsprogramm auf Basis von Grenzgleichgewichtsbetrachtungen werden mit den Sicherheitsfaktoren aus den FEM Berechnungen gegenübergestellt. Zusätzlich stehen die Ergebnisse von 3D-Verschiebungsmessungen einer für eine als Baugrubensicherung ausgeführten Spritzbetonnagelwand zur Verfügung. Mithilfe der Messungen erfolgt eine Anpassung der Baugrundkennwerte der numerischen Modelle. Der Vergleich der Verschiebungen und der berechneten Sicherheitsfaktoren aus den numerischen Modellen, den analytischen Abschätzungen und den 3D-Verschiebungsmessungen zeigen gute Übereinstimmung. Die Abschätzung der Verschiebungen von Nagelwänden mit analytischen und numerischen Methoden liefert durchaus realitätsnahe Ergebnisse.

AB - Spritzbetonnagelwände haben die Aufgabe durch den Einbau von stabförmigen Bewehrungen (Bodennägeln) die Zug- und Scherfestigkeit des anstehenden Bodens zu erhöhen. Durch die Ausbildung von Zugkräften in den Bodennägeln entsteht ein Verbundkörper aus dem gewachsenen Boden, welcher die Standfestigkeit der gesicherten Böschungen erhöht. Diese Bauausführungstechnik hat häufig wirtschaftliche Vorteile gegenüber anderen Verbauarten und wird deshalb bei geeigneten Bodenverhältnissen für die Sicherung von Böschungen bei z.B. Einschnitten, Baugruben etc. eingesetzt. Um dieses Verfahren auch in unmittelbarer Nähe von setzungsempfindlichen Bauwerken anzuwenden, sind die Verformungen im Einflussbereich dieser Bauausführungstechnik von entscheidender Bedeutung. Maßgeblich für das Verformungsverhalten einer Spritzbetonnagelwand sind die Kopfverschiebungen und die Verformungsfigur der Wand einschließlich der sich dadurch hinter der Wand ausbildenden Setzungsmulde. Da Bodennägel ohne Vorspannung (passiv) in den Baugrund eingebracht werden, ist eine initiale Relativbewegung zwischen Boden und Nägel notwendig, um die Reibungskräfte entlang der Bodennägel zu mobilisieren. Um das Verformungsverhalten von Spritzbetonnagelwänden näher zu untersuchen, werden sie mit einem geotechnischen Finite-Elemente-Programm modelliert. Die Ergebnisse der Verschiebungen aus den numerischen Simulationen werden mit den Ergebnissen von analytischen Ansätzen zur Verschiebungsabschätzung verglichen. Die Sicherheitsfaktoren aus einem geotechnischen Bemessungsprogramm auf Basis von Grenzgleichgewichtsbetrachtungen werden mit den Sicherheitsfaktoren aus den FEM Berechnungen gegenübergestellt. Zusätzlich stehen die Ergebnisse von 3D-Verschiebungsmessungen einer für eine als Baugrubensicherung ausgeführten Spritzbetonnagelwand zur Verfügung. Mithilfe der Messungen erfolgt eine Anpassung der Baugrundkennwerte der numerischen Modelle. Der Vergleich der Verschiebungen und der berechneten Sicherheitsfaktoren aus den numerischen Modellen, den analytischen Abschätzungen und den 3D-Verschiebungsmessungen zeigen gute Übereinstimmung. Die Abschätzung der Verschiebungen von Nagelwänden mit analytischen und numerischen Methoden liefert durchaus realitätsnahe Ergebnisse.

KW - Bodenvernagelung

KW - Bodennägel

KW - Spritzbetonnagelwand

KW - Spritzbetonversiegelung

KW - Numerik

KW - HS

KW - hardening soil

KW - 3D-Verschiebungsmessung

KW - soil nailing

KW - soil nails

KW - soil nailed wall

KW - shotcrete sealed surface

KW - numerical methods

KW - HS

KW - hardening soil

KW - 3D-Displacementmeasurement

M3 - Masterarbeit

ER -