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Vergleich der alten und neuen Sicherheitsphilosophie am Beispiel einer Spundwandkonstruktion

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Vergleich der alten und neuen Sicherheitsphilosophie am Beispiel einer Spundwandkonstruktion
Über dieses Buch

Studienarbeit von Andrea Könecke-Dege, Andrea Conradi

Gang der Untersuchung:

Im vorliegenden Entwurf werden die alte und neue Sicherheitsphilosophie des Grundbaus sowie der Bodenmechanik miteinander verglichen und gegenübergestellt. Sicherheitsphilosophie bedeutet in diesem Zusammenhang das Erkennen und Zugrundelegen von elementaren Grundsätzen in Bezug auf die dauerhafte Beständigkeit von Bauwerken gegenüber allen vorhersehbaren Beanspruchungen. Die Begriffe "alt" und "neu" weisen dabei auf die unterschiedlichen Ansätze zur Festlegung dieser Sicherheit hin.

Die angesprochenen elementaren Grundsätze für die Konstruktion und Bemessung von Bauwerken werden in allgemeingültigen Regelwerken, den sogenannten Normen, zusammengefaßt. In der bestehenden Deutschen Norm wird hierbei die alte Sicherheitsphilosophie zugrunde gelegt, während im Europäischen Normenwerk die neue Sicherheitsphilosophie zur Anwendung kommt. Im Zuge eines europäischen Zusammenwachsens besteht die Notwendigkeit einer länderübergreifenden Normung, wodurch es zu einer Ablösung der Deutschen Norm durch die Europäische Norm kommen soll. Aufgrund dieser Tatsache ist es von Interesse, die neue Sicherheitsphilosophie zu analysieren und mit der alten zu vergleichen, was die Grundlage für den vorliegenden Entwurf darstellt. Im Besonderen soll dabei auf die Verpreßankernormen eingegangen werden.

Zur Einführung in die Thematik werden zunächst die Grundlagen der Normung im Bauwesen, sowie deren Hierarchie vorgestellt. Nachdem wir auf die Notwendigkeit einer einheitlichen Europäischen Norm eingegangen wird, kommt es im darauffolgenden Kapitel zur Erläuterung des Begriffes der Sicherheit. Im Anschluß daran folgt eine Beschreibung der in der Deutschen Norm angewandten alten Sicherheitsphilosophie im Grundbau. Bevor die Methodik der neuen Sicherheitsphilosophie und ihre Prinzipien aufgezeigt werden, erfolgt zum besseren Verständnis eine Definition von Grundbegriffen der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik, da der Anwender in der Europäischen Norm auf eine neue Terminologie stößt. Nach den schematischen, rein theoretischen Ausführungen, werden zur Veranschaulichung praktische Berechnungsbeispiele angeführt und gegenübergestellt, bevor ein abschließender Vergleich beider Sicherheitsphilosophien erfolgt.

Anhand der deutschen Verpreßankernorm und dem entsprechenden europäischen Entwurf wird die Anwendung der Sicherheitsphilosophien an einem konkreten Regelwerk aufgezeigt. Zwei Beispielaufgaben präzisieren unter Angabe von Tragsicherheitsfaktoren die Auswirkungen beider Normen hinsichtlich der Tragsicherheit und Wirtschaftlichkeit der betrachteten Konstruktionen.

Abschließend finden die gewonnenen Erkenntnisse ihre Anwendung auf eine bestehende Spundwandkonstruktion. Dabei werden die Nachweise gemäß Deutscher und Europäischer Norm geführt und gegenübergestellt.

Während im konstruktiven Ingenieurbau europäische Normen und damit die neue Sicherheitsphilosophie bereits zur Anwendung kommen, befindet sich diese Thematik im Grundbau und in der Bodenmechanik noch in der Erörterungsphase. Der vorliegende Entwurf soll eine erste Auseinandersetzung mit der neuen, auf anderen Grundlagen basierenden, Sicherheitsphilosophie darstellen und damit dem Anwender als Einstieg in diese Thematik dienen.

Inhaltsverzeichnis:

1. Abbildungsverzeichnis 5
2. Tabellenverzeichnis 8
3. Einleitung 9
4. Grundlagen der Normung im Bauwesen 11
4.1 Normung 11
4.2 Deutsche Normung 13
4.3 Regionale Normung 18
4.4 Europäische Normung / Eurocode 19
4.4.1 Die Erarbeitung der Eurocodes 20
4.4.2 Gliederung und Inhalt der Eurocodes 21
4.5 Internationale Normung 23
5. Die Notwendigkeit der Eurocodes für das Bauwesen 25
6. Der Sicherheitsbegriff im Grundbau 28
7. Sicherheitsphilosophie der DIN im Grundbau 32
7.1 Sicherheitszuschläge bei Einwirkungen und Widerständen 33
7.2 Sicherheitsbeiwerte 34
7.3 Zusammenfassende Stellungnahme 36
8. Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik 39
8.1 Einführung 40
8.2 Wahrscheinlichkeitsverteilungen 41
8.3 Kenngrößen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen 43
8.4 Fraktilenwert 45
8.5 Korrelation und Regression 49
8.6 Aufstellung der Formelzeichen 50
9. Sicherheitsphilosophie des Eurocodes im Grundbau 51
9.1 Das Prinzip der konstanten Teilsicherheitsbeiwerte 53
9.2 Das Prinzip der konsistenten Grenzzustandsgleichungen 70
9.3 Das Prinzip der beiden Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit 73
9.4 Das Prinzip der drei geotechnischen Kategorien 73
9.5 Die Beobachtungsmethode 75
9.6 Zusammenfassende Stellungnahme 76
9.7 Übersicht der Formelzeichen 79
10. Vergleichende Anwendungsbeispiele 82
10.1 Böschungsbruchberechnung 82
10.1.1 Berechnung gemäß DIN 4084 82
10.1.2 Berechnung gemäß Eurocode 7 88
10.1.3 Vergleich der Ergebnisse 95
10.2 Bodenvernagelung 97
10.2.1 Vergleich der Ergebnisse 100
11. Vergleich der Sicherheitsphilosophien 100
Teil II
12. Gegenüberstellung der Verpreßankernormen DIN 4125 und EN 1537 103
12.1 Prinzip von Verpreßankern 106
12.2 Gliederung beider Normen 109
12.3 Vergleichende Beschreibung beider Normen 111
12.3.1 Anwendungsbereich 111
12.3.2 Begriffe und Symbole 113
12.3.3 Bezeichnung 117
12.3.4 Bautechnische Unterlagen / Spezifische Voraussetzungen 119
12.3.5 Anforderungen an den Baugrund / Baugrunduntersuchung 120
12.3.6 Konstruktive Ausbildung / Ankerkomponenten und Korrosionsschutz 122
12.3.7 Herstellung von Verpreßankern 129
12.3.8 Bemessung und Nachweise 136
12.3.9 Grundsatz-, Eignungs-, Abnahme-, Nachprüfung und Überwachung / Ankerprüfung, Überwachung und Nachprüfung 150
12.3.10 Protokolle 173
12.4 Abschließende Bemerkung 176
12.4.1 Gegenüberstellung der Formelzeichen 177
12.5 Übersicht der Formelzeichen 178
12.5.1 Formelzeichen gemäß DIN 178
12.5.2 Formelzeichen gemäß EN 180
Teil III
13. Vergleich der Sicherheiten der Verpreßankernormen 182
13.1 Beispielaufgabe 1 183
13.1.1 Ermittlung der Gebrauchskräfte bzw. Bemessungswerte der Einwirkungen 184
13.1.2 Ermittlung der zulässigen Ankerkraft bzw. des Bemessungswertes des Ankerwiderstandes 190
13.1.3 Ermittlung der Grenzen der Festlegekraft 195
13.1.4 Ermittlung der Tragsicherheitsfaktoren 196
13.2 Beispielaufgabe 2 200
13.2.1 Ermittlung der Gebrauchskräfte bzw. Bemessungswerte der Einwirkungen 203
13.2.2 Ermittlung der zulässigen Ankerkraft bzw. des Bemessungswertes des Ankerwiderstandes 209
13.2.3 Ermittlung der Grenzen der Festlegekraft 214
13.2.4 Ermittlung der Tragsicherheitsfaktoren 216
13.3 Gegenüberstellung der Beispielaufgaben 220
14. Berechnung einer bestehenden Spundwandkonstruktion 224
14.1 Nachweis der Spundwandkonstruktion nach DIN 4125 226
14.1.1 Erddruckverteilung nach Streck 227
14.1.2 Erddruckverteilung nach Coulomb 236
14.1.3 Resultierende Horizontalkraft 238
14.1.4 Interpretation des Berechnungsergebnisses 239
14.2 Nachweis der Spundwandkonstruktion nach EN 1537 241
14.2.1 Erdruckverteilung nach Streck 243
14.2.2 Erddruckverteilung nach Coulomb 249
14.2.3 Resultierende Horizontalkraft 251
14.2.4 Ermittlung der Ankerkräfte (Situation vorher: nur eine Ankerlage) 252
14.2.5 Nachweis des Ankers (Situation vorher: nur eine Ankerlage) 252
14.2.6 Ermittlung der Ankerkräfte (Situation nachher: zwei Ankerlagen) 255
14.2.7 Nachweis der Anker (Situation nachher: zwei Ankerlagen) 257
14.2.8 Ermittlung des Ausnutzungsgrades 259
14.2.9 Interpretation des Berechnungsergebnisses 259
14.3 Vergleich der Ergebnisse 260
15. Schlußbemerkung 261
16. Literaturverzeichnis 264

Arbeit zitieren:
Andrea Könecke-Dege, Andrea Conradi März 1995: Vergleich der alten und neuen Sicherheitsphilosophie am Beispiel einer Spundwandkonstruktion, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Böschungsbruchberechnung, Sicherheitsphilosophie der DIN und des Eurocodes im Grundbau, Spundwandberechnung nach DIN und EN, Verpreßankernorn, Bodenvernagelung

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