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Wichtig:

Wie bei allen Baumaßnahmen des allgemeinen Tiefbaus bestimmen die geotechnischen Randbedingungen maßgeblich die Wahl eines geeigneten Bau-, Bohr- oder Vortriebsverfahrens. Es ist daher vor Beginn der Arbeiten erforderlich, dass sich der planende und ausführende Ingenieur ausreichende Kenntnisse über den vorliegenden Baugrund verschafft. Nur so wird eine erfolgreiche und wirtschaftliche Durchführung eines Projektes gewährleistet.

Der Baugrund wird wegen seines unterschiedlichen Verhaltens bei der Belastung durch Bauwerke nach DIN EN 1997-1, in Boden und Auffüllung (zusammen nachfolgend als Lockergestein bezeichnet) sowie in Fels (Festgestein) unterteilt [EN1997-1:2014].

(Bild: Einteilung des Baugrundes in Anlehnung an DIN 1054)

In der Praxis wird jedoch nicht zwischen Boden und Auffüllung differenziert. Daher werden hier alle Lockergesteine mit dem Sammelbegriff „Boden“ und …

Die Baugrundansprache sollte mit dem Ziel der Ermittlung der für den jeweils vorliegenden Anwendungsfall relevanten Baugrundeigenschaften und erforderlichen Baugrundkennwerte erfolgen . Dabei ist, insbesondere zur Auswahl der geeigneten Verfahrenstechnik, der Abbauwerkzeuge und des Fördersystems, das Verhalten des Baugrundes zu erfassen hinsichtlich:

  • Standfestigkeit des Bohrlochs, des aufgefahrenen Hohlraums oder der Ortsbrust,
  • Zerstörbarkeit (Festgestein) …

Baugrundrisiko:
Ein in der Natur der Sache liegendes, unvermeidbares Restrisiko, das bei Inanspruchnahme des Baugrundes bzw. der im Baugrund vorhandenen Inhaltsstoffe (Grundwasser, Kontamination etc.) zu unvorhersehbaren Wirkungen bzw. Erschwernissen führen kann, obwohl derjenige, der den Baugrund beistellt, seiner Verpflichtung zur vollständigen Untersuchung und Beschreibung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse nach den Regeln der Technik …

Festgesteine sind mechanisch widerstandsfähige Gesteine, deren Struktur und Verformbarkeit der von Festkörpern entspricht [Chemi08].

EN ISO 14689 verwendet an Stelle des Begriffes Festgestein den Begriff Fels als "eine natürliche Ansammlung von Mineralien, die konsolidiert, verkittet oder in anderer Form verbunden sind und ein Gestein von größerer Druckfestigkeit oder Steifigkeit bilden als Boden".

[DINENISO14689-1:2011]

Die Bezeichnung Festgestein - …


Bei den Festgesteinen unterscheidet man nach der mineralischen Zusammensetzung und der Entstehungsgeschichte (Gesteinsbildung) magmatische Gesteine, Sedimentgesteine und metamorphe Gesteine.


Magmatische Gesteine sind Festgesteine, die dem flüssigen Erdinneren entstammen (z.B. Granit, Basalt).


Sedimentgesteine haben sich aus Böden und den Ausscheidungen der Gewässer gebildet und wurden unter Druck durch Verfestigung (Diagenese) zu z.B. Schieferton, …


Trennfläche:
Eine Fläche, die die Gesteinskontinuität im Gebirge unterbricht und eine Kluft begrenzen kann, die geöffnet ist oder sich bei Spannungsänderungen (z.B. Bauarbeiten) öffnen kann.

[DINENISO14689-1:2011]

(Bild: Fels mit Schichtfugen SF, Schichtflächen SS und Kluftflächen K1, K2, K3 nach DIN 4022-1 [DIN4022])

Unter einem Trennflächengefüge versteht man die Gesamtheit aller den Fels unterbrechenden Diskontinuitäten. Art bzw. Entstehung, Anzahl, Anordnung und Ausbildung der Trennflächen kennzeichnen zusammen mit den Gesteinseigenschaften die Gebirgseigenschaften [Ester95].

Trennflächen werden beschrieben durch:

  • Raumstellung
  • Lage
  • Ausbildung
  • Abstand
  • Durchtrennungsgrad

Ungünstiges Trennflächengefüge am Beispiel von Schächten im Fels

(Bild: Versagensmechanismen …

Da die Druckfestigkeit eines Körpers vom Versuchsstandard abhängig ist und somit keine eindeutige Größe darstellt, sollte die Bestimmung der einaxialen Druckfestigkeit eines Festgesteins anhand des einaxialen Druckversuches nach DIN 18316 erfolgen.
[DIN18316:2016]

Die einaxialen Druckfestigkeit von Gestein kann nach EN ISO 14689 mittels Feldversuchen abgeschätzt werden.
[DINENISO14689-1:2011]

(Tabelle: Feldversuche zur Abschätzung der einaxialen Druckfestigkeit …


Bodenklassifikation:
Einordnung von Boden in Bodengruppen auf Grund festgelegter Merkmale und Kriterien.

[DINENISO14688-2:2018]


Felsklassifikation:
Benennung von Fels auf Grund der Bestimmung festgelegter Merkmale und Kriterien (in Anlehnung an [DINENISO14688-2:2018] und [DINENISO14689-1:2011]).

[Stein03]


Zweck und Aufgabe der Boden- und Felsklassifikation:

  • Schaffung einheitlicher Bewertungsmaßstäbe, die es ermöglichen, eine Vorabschätzung der …

(Tabelle: Nationale Normen zur Boden- und Felsklassifikation im Zusammenhang mit dem grabenlosen Leitungsbau)

Mit der Einführung neuer DIN-Normen in der VOB im August 2015 wurden die bis dahin gebräuchlichen Einteilungen von Boden und Fels in je nach Gewerk unterschiedliche Boden- und Felsklassen aufgehoben. Stattdessen ist der Baugrund für Bauvorhaben im geotechnischen Bericht in Homogenbereiche einzuteilen, welche sich an gewerkespezifischen Kennwerten und Eigenschaften des Baugrundes abgrenzen.

Ziel der Umstellung war es, den Baugrund für jedes Gewerk …

(Tabelle: Europäische Normen zur Boden- und Felsklassifikation im Zusammenhang mit dem grabenlosen Leitungsbau [FI-Steina])

Die DIN 18196 ordnet die Bodenarten in Bodengruppen allein nach der stofflichen Zusammensetzung und unabhängig von Wassergehalt und Dichte des Bodens ein. Als Klassifikationsmerkmale dienen [DIN18196:2011] :

  • Korngrößenbereiche
  • Korngrößenverteilung
  • plastische Eigenschaften
  • organische Bestandteile

Anwendungsbereich der DIN 18196:

  • Gilt für die Bodenklassifizierung für den Erd- und Grundbau auf den Grundlagen der Klassifizierung von Böden nach DIN …

Zum Klassifizieren ist eine Bodenprobe in eine der Bodengruppen nach DIN 18196 einzuordnen und mit dem dazugehörigen Kurzzeichen zu versehen. Dabei gibt der erste Kennbuchstabe den Hauptbestandteil und der zweite eine bestimmte, kennzeichnende bodenphysikalische Eigenschaft oder den Nebenbestandteil an.

[DIN18196:2011]

Beispiel für eine Klassifizierung nach DIN 18196:
Boden mit einem Korngrößen-Massenanteil von 14% Korndurchmesser ≤ 0,063 mm und über …


In der "Allgemeinen technischen Vertragsbedingung für Bauleistungen (ATV), DIN 18300 Erdarbeiten" der VOB Teil C werden Boden und Fels entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche engeteilt .

Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden - oder Felsschichten, der für Erdarbeiten vergleichbare Eigenschaften aufweist. Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind diese bei der Einteilung …


Boden und Fels werden entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche eingeteilt. Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden - oder Felsschichten, der für Rohrvortriebsverfahren vergleichbare Eigenschaften aufweist.

Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind sie bei der Einteilung zu berücksichtigen.

[ [DIN18319:2016]]

Für die Homogenbereiche sind folgende Eigenschaften und Kennwerte …


Das Unified Soil Classification System (USCS) des ASTM-Standards D2487-00 "Standard-Bodenklassifikation für (bau)technische Zwecke" [ASTMD248700] der USA unterteilt Lockergestein in 15 Klassen , welche jeweils durch ein Gruppensymbol beschrieben werden, das sich aus zwei charakteristischen Buchstaben zusammensetzt [Weiß96b].

(Tabelle: Symbole für die sechs Hauptbodenarten des USCS [Weiß96b])
(Tabelle: Symbole für Bodeneigenschaften des UCSC [Weiß96b])
(Tabelle: Bodenklassifikation nach dem USCS (USA) [Weiß96b])

Der Rock Quality Designation Index (kurz: RQD-Wert oder RQD-Index) wurde im Jahr 1967 von Deere als Charakteristikum zur Beschreibung von Fels entwickelt und schließt von der Länge der genommenen Bohrkerne auf die vorhandene Gebirgsqualität [Deere67].

Der RQD-Wert gibt das Verhältnis L10/L in Prozent an, wobei L10 die in der Kernlänge L enthaltenen, über 10 cm langen, intakten Bohrkernstücke beinhaltet .

(Tabelle: Zuordnung des RQD-Wertes [Bicke82])
(Tabelle: Klassifizierung verschiedener Bodenarten nach der Steuerbarkeit)

Dieser Klassifizierungsvorschlag von Spang, der insbesondere bei Rohrvortrieben mit Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau von Hand (Handschilde) oder mit mechanisch teilflächigem Abbau angewendet werden kann, baut auf einem in einem Werk von Proctor beschriebenen Klassifizierungssystem für den Tunnelbau im Lockergestein auf.

[Spang87] [Proct77]

(Tabelle: Klassifizierung nach dem Ortsbrustverhalten)
(Tabelle: Klassifizierung nach der Standfestigkeit an der Ortsbrust [Spang87])