Der Grundbau Von

Dr. tedm. K. Szechy Professor fur Grundbau und Tunnetbau

an der Tedmischen Universitat fur Bauwesen und Ardlltektur in Budapest

In zwei Banden

Erster Band

Untersumung und Festigkeitslehre des Baugrundes

Wien

Springer .... Verlag

1963

Untersuchung und Festigkeitslehre des Baugrundes

Von

Dr. techno K. Szechy Professor ffir Grundbau und Tunnelbau

an der TedIDlsmen liniversit1it ffir Bauwesen und Armitektur in Budapest

Neubearbeitung

der zweiten ungarismen Auflage

Mit 294 T extabbildungen

Wien

Springer ... Verlag

1963

Der vorliegenden deutschen Bearbeitung liegt die zweite Auflage der unter dem Titel "Alapozas. 1. Kotet: Az altalaj mint szerkezeti anyag"

im Vedag Miiszaki Konyvkiad6, Budapest, erschienenen ungarischen Ausgabe (Copyright, 1957, by Dr. Szechy Karoly) zugrunde

ISBN-13: 978-3-7091-8106-5 e-ISBN-13: 978-3-7091-8105-8 DOl: 10.1007/978-3-7091-8105-8

ABe Rechte vorbehalten

Ohne ausdriickliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)

oder sonstwie zu vervielfiiJtigen

© 1963 by Springer.VerlagjWien

Vorwort

Das vorliegende Buch ist aus den praktischen Bedurfnissen des Hochschul­unterrichtes entstanden und in seiner ersten ungarischen Ausgabe 1952 in Budapest erschienen. Es hat jedoch auch in der Ingenieurpraxis Aufnahme gefunden, so daB es in wenigen Jahren notwendig war, eine neue und gerade auf dem Gebiet der in der Praxis auftretenden Fragen wesentlich erweiterte Auflage herauszugeben, die 1957 erschienen ist. Auf der zweiten ungarischen Auflage beruht diese deutsche Dbersetzung und Bearbeitung, vermehrt durch die wichtigsten neueren Ergebnisse.

Ich wollte in diesem Werk dem Studierenden und dem Ingenieur der Praxis­diesem vor allem - die im Bauwesen noch nicht genugend genutzten Erkenntnisse der in letzter Zeit zu immer groBerer Bedeutung gelangten angewandten Bodenmechanik im Rahmen einer Festigkeitslehre und Materialkunde des Bau­grundes in der dem Bauingenieur vertrauten Sprache dieser Disziplinen nahe­bringen. Es solI ihm hier der Weg gewiesen werden, die Forschungsergebnisse der wissenschaftlichen Bodenmechanik in der Praxis im Sinne einer groBeren Sicherheit, aber auch einer besseren Wirtschaftlichkeit der Bauwerke anzuwenden.

In einem folgenden zweiten Band werde ich die praktischen EntwurfR- und AusfUhrungsmethoden der verschiedenen Grundungsarten behandeln.

Das Manuskript des vorliegenden Buches wurde von den Herren Dipl.-Ing. K. GRUND, Assistent am Institut fUr Grundbau und Bodenmechanik der Technischen Hochschule in Wien, und Dipl.-Ing. H. MEISSNER von der Firma Grun & Bilfinger, Dusseldorf, sorgfiiJtig durchgesehen und uberarbeitet. Fur ihre wertvolle und gewissenhafte Arbeit, die sie vor allem aus rein wissenschaft­lichem Interesse und in freundlicher kollegialer Hilfsbereitschaft ubernommen haben, mochte ich ihnen an dieser Stelle meinen herzlichsten Dank sagen. Gleichzeitig mochte ich meinen Dank an Herrn Prof. Dr. A. KEZDI, Budapest, fUr seine wertvollen Ratschlage und an Herrn Dr.-Ing. L. VARGA, Oberassistenten der Technischen Hochschule Budapest, fur die Ausarbeitung der Zahlenbeispiele wiederholen. SchlieBlich danke ich dem Springer-Verlag fur die sorgfaltige Arbeit und groBzugige Ausstattung, die er daran gewendet hat, diesE's Buch auch den deutsch sprechenden Fachkollegen zuganglich zu machen.

Budapest, im Sommer 1962 K. Szechy

Inhaltsverzeichnis Seite

I. Entstehung und Untersuchung des Baugrundes.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A. Entstehung und Einteilung der verschiedenen Baugrundarten 1

1. Festgesteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 a) Faktoren, welche die Festigkeit des Gesteins beeinflussen . . . . . . . 3

<X) KorngroBe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 fJ) Porositat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 y) GefUgeverhaltnisse (KristallgefUge) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

b) Zerkleinerung der Festgesteine und Entstehung der Lockergesteine 6 <X) Physikalische Verwitterungsfaktoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 fJ) Chemische Verwitterung .................................. 7 y) Physikalisch.biologische Verwitterung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2. Geologische Einteilung der Baugrundarten ....................... II a) Aolische Boden (Windsedimente).............................. 12 b) Alluviale Bodenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3. Physikalische Einteilung der Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 a) Einteilung nach der KorngroBe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

<X) Kiesboden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . .. 15 fJ) Sandboden .............................................. 15 y) Mehlsandboden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15

b) Einteilung nach den plastischen Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . .. 16 <X) Tonboden ............................................... 17 fJ) Sandiger Ton (Lehm) ................................... " 21 y) Schluff.................................................. 22

c) Einteilung der Boden nach den Zustandskennziffern. . . . . . . . . . .. 22 <X) Relative Dichte ........................................ " 22 (J) Konsistenzzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22

d) Organische Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 <X) Humus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 fJ) Organischer Schluff (Faulschlamm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 y) Organischer Ton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 <5) Torf ............ . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . .. 24 s) Junge Anschiittungen ............................... '.' . ... 24

e) Bodenarten, die sich im Zustand der Verfestigung befinden . . . .. 24 <X) LoB. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . .. . .... . . . .. . .. . . . ... . ..... 24 fJ) Mergel .................................................. 26

f) Bodenarten, die sich im Verwitterungsstadium befinden ........ 26 g) Fur ?rii?dun$.szwecke schlecht geeignete Bodenarten . . . . . . . . . .. 26

<X) Kornlge Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26 fJ) LoB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26 y) Frische, lockere Anschuttungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27 <5) Bindige Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27 s) Organische Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27

4. Die wichtigsten physikalischen und mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Bodenarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28 a) Druckbeanspruchung und Druckfestigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

<X) Das Porenvolumen ..................................... " 29 fJ) Elastische Zusammendriickbarkeit der Korner. . . . . . . . . . . . . .. 29

VIII Inhaltsverzeichnis

Seite ,,) Wassergehalt des Bodens ................................. 30 ~) Mineralogische Beschaffenheit und Art des Kornaufbaues . . .. 30 e) Durchlassigkeit des Bodens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 C) Chemische Eigenschaften. . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 7J) Elastizitatsmodul...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 0) POISsONscher Faktor ..................................... 32

b) Scherbeanspruchung und Scherfestigkeit....................... 34 Ot) Gleichgewicht in einem idealisierten kornigen Boden. . . . . . . .. 36 p) lnnere Reibung ......................................... : 38 ,,) Kohasion... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39 ~) Scherfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41

B. Methoden der Baugrundaufschliel3ung und die diesbeziig­lichen Griindungsvorschriften............. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41

1. Ziel und Aufgabe der Baugrundaufschliel3ung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41

2. Voruntersuchungen (geologische Untersuchungen und ortliche Be-sichtigung der Baustelle) ........... :........................... 42

3. Unmittelbare Bodenaufschliel3ung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44 a) Schiirfgrube und Schiirfschacht ............................... 45 b) Waagrechte Schiirfstollen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48 c) Probebohrungen....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48

Ot) Probebohrungen zur ausschliel3lichen Feststellung der Schicht-folge (Erkundungsbohrungen) .............................. 49

p) Probebohrungen fUr genaue bodenmechanische Untersuchungen 50 ,,) Kernbohrungen .......................................... 61 ~) Tiefbohrungen ........................................... 63 e) Bohrungen fUr andere Zwecke .. '" . ....... . ... . . .. . .. .. . .. 66

4. Die Entnahme von Bodenproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 a) Probeentnahme bei Erkundungsbohrungen zur Bestimmung der

Bodenschichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66 b) Probeentnahme fiir ausfiihrliche Bodenuntersuchungen . . . . . . . . .. 67 c) Die Entnahme von ungestOrten Bodenproben . . ... ..... . .. .. ... 68

Ot) Entnahmegerate fiir bindige Boden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68 P) Entnahmegerate fiir kornige Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72

d) Vorschriften fUr die Entnahme der Bodenproben. . . . . . . . . . . . . .. 75 Ot) Sowjetische Vorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 P) Deutsche Vorschriften .................................... 76

5. Die Austeilung und Tiefe der Bodenaufschliel3ungen. . . . . . . . . . . . . .. 77

6. Die Untersuchung der Grundwasserverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 a) Die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Boden-

schichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80 b) Hydrologische Schiirfbohrungen............................... 81

7. Bodenuntersuchung durch Probebelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83 a) Probebelastung an der Oberflache ............................ 83

Ot) Die Durchfiihrung der Probebelastung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84 P) Mangel und Auswertung der Probebelastung . . . . . . . . . . . . . . .. 86 ,,) Probebelastungen mit trberflutung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90

b) Probebelastung im Bohrloch ................................. 90 Ot) Lotrechte Probebelastung im Bohrloch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90 P) Waagrechte Probebelastung im Bohrloch ................ ... 92

c) Bodenuntersuchung durch Probepfahle ............ . . . . . . . . . . .. 94 d) Sondierungen (Sondenbohrungen, Sondenrammungen)........... 96

Ot) Schwedischer Sondenbohrer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97 P) Spiilsonde nach 1:ERZAGHI ................................. 97 ,,) KUNZEL-PAPRoTHsche Rammsonde ......................... 98 ~) Tiefsondierungen (Penetrometer) ........................... 101

Inhaltsverzeichnis IX

Seite 8. Geophysikalische Bodenuntersuchungen .......................... 104

a) Geoelektrische Bodenuntersuchung ............................ 105 <X) Tiefensondierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 109 fl) Profilmessung.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 111 y) Grundwasserforschung .................................... 113

b) Seismische Bodenuntersuchung ............................... 114 c) Dynamische Bodenuntersuchung .............................. 116 d) Bodenuntersuchung mit radioaktiven Isotopen ................. 123 e) Linienartige BodenaufschlieI.lung .............................. 125

9. Plan der BaugrundaufschlieI.lung ................................ 127 a) Einteilung der Bauwerke und der Baugrundarten .............. 127

<X) Die Einteilung der Bauwerke mit Riicksicht auf ihre Griindung 127 fl) Einteilung des Baugrundes mit Riicksicht auf die fUr die

Griindung maI.lgebende Bodenschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 128 y) Die verschiedenen Grade der BodenaufschlieI.lungen ......... 128

b) Die Reihenfolge der Untersuchungen .......................... 129 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 129

II. Die Festigkeitslehre des Baugrundes ................................... 131

A. Die Grenzspannung (zulassige Belastung) des Bodens hei Flachgriindungen .............................................. 137

1. Bestimmungen der zulassigen Bodenspannungen auf Grund von Erfahrungswerten .............................................. 138

2. Die Bestimmung der Bodentragfahigkeit durch Probebelastung. . . .. 139

3. Theoretische Verfahren fUr die Berechnung der zulassigen Boden-pressungen .................................................... 142 a) Bruchverfahren ............................................. 142

Bruchverhhren unter Voraussetzung ebener Gleitflachen ........ 146 <X) Die Theorie von RANKINE (RITTER) ..................... 146 fl) Die TERZAGHISche Theorie mit Annahme ebener Gleitflachen 149

Bruchverfahren, bei denen die Verschiebung entlang verschieden geformter Gleitflachen erfolgt .............................. 153 <X) Das von BmsMAN erganzte PRANDTLsche Verfahren ....... 158 fl) Theorie von SCHULTZE .................................. 165 y) Neuere Untersuchungen von TERZAGHI ................... 165 (5) Das Verfahren von MIZUNO ............................. 167 s) Die Berechnung del' Tragfahigkeit nach MEYERHOF ........ 170 n Vergleich zwischen den einzelnen Tragfahigkeitsformeln und

ihren Beiwerten. Sicherheitsfaktoren ..................... 173 b) AuI.lere Einfliisse auf die Bruchfestigkeit ...................... 179

<X) EinfluI.l der Richtung der auI.leren Belastung ............... 179 Das Verfahren von SOKOLOWSKI ........................... 180 Das Verfahren von DUBROW .............................. 181 Das Verfahren von SCHULTZE ............................. 182 Das Verfahren von MEYERHOF ............................ 183

fl) Grenzspannung unter ausmittiger Belastung ................ 186 Die Theorie von SCHUTTE................................. 186 Berechnungsverfahren nach DE BEER ....................... 190 Die Methode von MEYERHOF .............................. 191

y) Der EinfluI.l der GnmdriI.lform des Griindungskorpers auf die zulassige Bodenpressung .................................. 192 Versuchsergebnisse (KOGLER, AWHHORN, MEISCHEIDER, KEZDI,

Degebo) ................................................ 192 Die Formeln von SCHULTZE ............................... 195 Die Erweiterung des Verfahrens von MEYERHOF fUr die zu­

lassigen Bodenpressungen unter Fundamenten mit geschlosse-ner GrundriI.lform ...................................... 196

Das Verfahren von MIZUNO fUr kreisf6rmige Griindungsflachen 197

x Inhaltsverzeichnis

Seite d) Ein£luJ3 der geneigten Ober£lii.che (bzw. ungleichmiWiger

Griindungstiefe) auf die Bestimmung der zuliissigen Boden­pressungen fiir Griindungen oberhalb einer Boschung.. . . . . .. 200

c) Spannungszustand und Bruchbelastung fiir den Sonderfall voll-kommen plastischer BOden (91 = 0) ........................... 204 (X) Die Berechnung des Spannungszustandes und der Bruchfestigkeit

nach J AKY .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 205 (J) Die Berechnungsweise nach TSCBEBOTARIOFF-WILSON . . . . . . .. 207

d) Die Bestimmung der zulassigen Bodenpressungen nach den Defonnationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 209 (X) Die Methode von FROBLICH-MAAG . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. 210 (J) Die Berechnungsmethoden verschiedener sowjetischer Forscher 213

Das Verfahren von MAsLOW ............................... 214 Das Verfahren von J AROPOLSKIJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 214

y) Das Verfahren von J AxY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 215

4. Amtliche Vorschriften liber die Bestimmung der zulassigen Boden-pressung. . . . • . . . . • • . • • • . . . • . . . . • . . . . . . . • • • • • . . • . . . . . . . . . . . . . . .. 217 a) Die ungarischen Griindungsvorschriften........................ 219

(X) Zulassige Bodenpressungen fiir kOrnige BOden ............... 219 (J) Zulassige Bodenpressungen fiir bindige Boden ............... 221 y) Zuliissige Spannungen fUr makroporose BOden .............. 222 d) Zulassige Spannungen flir FelsbOden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 222 e) Zulassige Spannungen fiir ausmittige Belastungen . . . . . . . . . .. 222

b) Vergleich der ungarischen Normen mit einigen anderen Griindungs-vorschriften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 222 (X) Die sowjetische Norm I-TU 6-48 .......................... 228 (J) Die polnische Griindungsvorschrift PN-55 B-03020 .......... 229 y) Die deutsche Griindungsvorschrift DIN 1054 . . . . . . . . . . . . . . .. 229 d) Vergleich der Vorschriften liber FelsbOden .................. 230 e) Vergleich der Vorschriften libel' makroporose Boden ......... 230

5. Zahlenbeispiele ................................................. 231 a) Tragfahigkeitsverfahren ...................................... 231 b) Defonnationsmethoden ....................................... 233 c) Die Anwendung der Griindungsvorschriften....... . . . . . . . . . . . .. 234

Literatur .................... '. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 235

B. Spannungsverteilung im Baugrund ........................... 236

1. Bestimmung der Spannungsverteilung nach der Elastizitti,tslehre .... 236 a) Spannungsverteilung unter einer Punktlast .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 241

(X) BousslNEsQs Theorie ..................................... 241 (J) Die Theorie von FROHLICH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 251 y) Die Theorie von CERUTTI-OHDE ........................... 255 d) Die Theorie von WESTERGAARD ........................... 255

b) Linienbelastung an der Oberflache ............................ 256 (X) BousslNEsQs Theorie ...................... ' ............... 256 (J) FROBLICHS Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 258

c) Spannungsausbreitung infolge einer Streifenlast ................ 259 (X) Gleichmal3ig verteilte Belastung ........................... 260 (J) Parabelformige Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 263 y) DreieckfOrmige Belastung ................................. 264 d) TrapezfOrmige Belastung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 265 e) GlockenfOrmige Belastung ................................. 266

d) Spannungsberechnung WIter Flachenlasten. Einflul3werte fUr die Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 266 (X) Spannungsverteilung WIter Kreisflache ..................... 266 (J) Spannungsverteilung unter Rechteckflachen (STEINBRENNER) . 270 y) Spannungen untel' Belastungsflachen beliebiger Form (NEWMARK) 276

Inhal tsverzeichnis XI

Seite 2. Bestimmungen del' Spannungen bei Annahme geschlossener Spannungs-

gebiete ......................... : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 280 a) Die Theorie von STROHSCHNEIDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 280 b) Annahme linearer Spannungsausbreitung (KOGLER) ............. 281 c) Die neuere Theorie von KOGLER ............................. 283 d) Freiberger Versuche iiber die Druckausbreitung (KOGLER-GoRNER-

SCHEIDIG) .................................................. 283 e) Die Grenztiefentheorie von JAKY ............................. 285

3. Sonstige Faktoren, durch die die Ausbreitung und Verteilung del' Spannungen beeinflu13t wird .................................... 289 a) Theorie von BENDEL.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 289 b) Del' Einflu13 del' Griindungstiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 290 c) EinfluB del' Bodenschichtung ................................. 291

(X) Tiefliegende steife Schicht ................................. 292 fJ) Tiefliegende weiche Schicht ............................... 293 y) Die Wirkung einer eingebetteten Schicht ................... 294 6) POKROWSKIJS Vorschlag zur Erfassung del' Wirkung mehrerer

Schichten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 294 s) Beliebige Schichtung ..................................... 296

d) Del' Einflu13 del' Steifigkeit des Grundkorpers .................. 296 e) Del' Einflu13 del' Reibung in del' Sohlfuge sowie del' Einflu13 einer

ausmittigen Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 297

4. Zahlenbeispiele fiir die Spannungsberechnung..................... 297

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 301

C. Setzungsberechnung •........................................... 302

1. Die Bestimmung del' Zusammendriickungen durch Zusammenhange del' Elastizitatslehl'e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 304 a) Die Theorie von BOUSSINESQ und SCHLEICHER ................. 305 b) Die Methode von STEINBRENNER und NEWMARK ............... 308 c) Das Verfahl'en von FROHLICH unter Benutzung eines genaherten

Elastizitatsmoduls von konstanter GroBe...................... 311 d) Das Naherungsverfahren von TERZAGHI mit lineal' veranderlichem

Elastizitatsmodul. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 313

2. Setzungsberechnlmg auf Grund geschlossenel' Spannungsbel'eiche untel' Verwendung des kennzeichnenden Zusammendriickungsmoduls (Steife-zahl) .......................................................... 315 a) Konstante Spannung und Zusammendl'iickbal'keit, dul'ch lotl'echte

Ebenen begl'enztel' Spannungsbel'eich .......................... 316 b) Lineal'e Spanlllmgsausbreitung nach KOGI,ER .................. 318 c) Auch in lotl'echtel' Richtung begrenztel' Spannungsbel'eich ...... 319

(X) Die Gl'enztiefentheol'ie von JAKY .......................... 319 fJ) Das Vel'fahl'en von BENDEL.......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 320

d) Zahlenbeispiele.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 321

3. Setzungsbel'echnung bei unmittelbal'el' Vel'wendung del' Kompl'essions­kul've und nach del' Elastizitatslehl'e bel'echnete Spannungen (elementare Summierungsmethode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 323 a) Setzungsbel'echnung mit Hilfe eines genauen Zusammendriickungs-

moduls (Steifezahl) .......................................... 324 b) Elemental'e Setzlmgsaddition ................................. 326 c) Die Fehlel' del' Setzungsbel'echnungen ......................... 328.

4. Setzungsbel'echnung bei El'fassung weitel'el' Einfliisse .............. 329-a) Die Methode del' gleichwel'tigen Schichtdicke nach TSITOWITSCH. 329, b) Bel'echnung von JEGOROW ................................... 331

XII Inhaltsverzeichnis

Selte c) Geniihertes Berechmmgsverfahren unter Benutzung der Fliel3grenze 333 d) Zahlenbeispiele .............................................. 333

5. Berechnung des zeitlichen Setzungsverlaufes...................... 335 a) Eindimensionale Konsolidation ............................... 338 b) Zweidimensionale Konsolidation .............................. 341 c) Niiherungslosung fiir Grundaufgaben .......................... 345

6. Aus sekundarer Zeitwirkung entstehende Setzung................. 345

7. Vorschriften fiir die Setzungsberechnung ......................... 347 a) Wann solI eine Setzungsberechnung durchgefiihrt werden? ...... 347

ex) Nach MSz 15002 .......................................•. 347 p) Nach den sowjetischen VOl'schriften lund TU 6·48 ......... 347 y) Nach den polnischen Vorschriften .......................... 347 15) N~ch DIN 1054 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 348

b) V orschriften iiber die Methode del' Setzungsberechnungen . . . . .. 348 ex) Berechnung del' Spannungen .............................. 348 P) Die Annahmen iiber die Grenztiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 349

c) Die Beriicksichtigung del' Steifigkeit des Griindungskorpers ..... 349 d) Zulassiges Mal3 del' Setzungen ................................ 349 e) Zeitlicher Verlauf del' Setzungen .............................. 350

ex) Die Richtlinien in den Vorschriften I-TU 6-48 .............. 350 P) Die Vorschriften del' Norm DIN 4019 ...................... 350

8. Setzungen durch seitliches Ausweichen des Bodens ........••..••.• 351

9. Die Berechnung del' aus dynamischen Einfliissen entstehenden Setzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 353

Literatur . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • • .. 357

D. Ursachen der Setzungen, Setzungsunterschiede, Mal3nahmen gegen schadliche Setzungen ................................... 358

1. Ursachen der Setzungen........................................ 358

a) Die Setzung beeinflussende Faktoren im FaIle statischer Belastung 359 ex) EinfluJ3 del' Breite des Bauwerkes ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 359 P) EinfluJ3 der Form des Griindungskorpers ................... 361 y) Der Einflul3 der Steifigkeit des Bauwerkes ................. 362

Die Steifigkeit des Griindungskorpers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 362 Die Steifigkeit des Bauwerkes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 363

15) Der Einflul3 del' Griindungstiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 365 e) Del' EinfluJ3 del' Beschaffenheit des Baugrundes ............. 366

b) EinfluJ3faktoren auf Setzungen, die infolge dynamischer Belastungen auftreten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 366 ex) Del' EinfluJ3 von Pfahlrammungen ......................... 367 P) Del' EinfluJ3 des Verkehrs ................................. 367 y) EinfluJ3 del' Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 368

c) Setzungen infolge Grundwassereinwirkungen ................... 368 ex) Die Zunahme des Wassergehaltes des Bodens ............... 368 p> Die Schwankung des Grundwasserspiegels .................. 368 y) Die Bewegung des Grundwassers .......................... 370

d) Durch Bodenauflockerung und AushOhlung auftretende Setzungen 370 ex) Bodenaushub von del' Oberflache .......................... 371 P) Benachbarte Tiefgriindung (Brunnenabsenkung usw.) ........ 372 y) Unterirdische kiinstliche Hohlraume ........................ 372 15) Erdrutschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 373

e) Setzungen infolge chemischer und physikalischer Einfliisse ..... 373 ex) Chemische Einwirkungen .................................. 373 P) Physikalische Einfliisse ................................... 374

Inhaltsverzeichnis XIII

Selte 2. Schadliche Setzungen und deren Ursachen ....................... 374

a) Grenzwerte der schadlichen Setzungen auf Grund von Konstruktion und Verwendungszweck des Bauwerkes ........................ 375 (X) Polnische Vorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 375 fJ) Sowjetische Vorschriften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 376 y) Die Versuche von Prof. RAUSCH ........................... 376 15) Weitere Versuchsergebnisse ................................ 378 e) Die Vorschlage von SKEMPTON ............................ 378

b) Die Ursachen und Folgen groBer Setzungen ................... 380 c) Die Ursachen und Folgen ungleichmaBiger Setzungen .......... 381

(X) Die geologischen und physikalischen UngleichmaBigkeiten des Baugrundes .............................................. 381

fJ) UngleichmaBige Belastung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 381 y) Verschiedenartige Grundungen ............................. 382 15) UngleichmaBig wirkende auBere Faktoren .................. 382

d) Der zeitliche Verlauf der Setzungen .......................... 383

3. MaBnahmen gegen schadliche Setzungen ......................... 384 a) Verminderung der Spannungen und der Zusammendriickbarkeit

des Baugrundes .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 385 (X) Die Entfernung der oben liegenden, weichen, zusammendriick-

baren Schichten und die Tieferlegung der Grilndungsebene . .. 385 fJ) Das Bodenaustauschverfahren ............................. 386 y) Verhinderung des seitlichen Ausweichens ................... 390 15) Abminderung der Sohlpressungen .......................... 391

VergroBerung der Grundflache ............................. 391 VergroBerung der Tragfahigkeit der oberen Schichten ........ 393 MaBnahmen, urn gleiche Setzungen zu erhalten . . . . . . . . . . . .. 393

e) Die kunstliche Verfestigung der lockeren oder weichen zusammen-druckbaren Bodenschichten ................................ 394

b) Setzungsunempfindliche Konstruktion der Bauwerke . . . . . . . . . . .. 396 (X) Geeignete Konstruktionen zur Ausschaltung der schadlichen

Einflusse unterschiedlicher Setzungen ...................... 396 GroBe Steifigkeit......................................... 396 Statisch bestimmte Konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 396 Biegsamkeit ............................................. 397 Bauwerkfugen und Gelenke .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 397

fJ) SetzungsfugE;~............................................ 398 y) Anschlusse, Offnungen und Leitungsaussparungen ........... 399

c) Anwendung von unnachgiebigen Griindungsarten ............... 400 (X) Pfahlgrundung und deren Anwendungsgrenzen .............. 400

Pfahlrammung in gegen Durchkneten empfindlichem Tonboden 400 Lastiibertragende Wirkung der Pfahlgrundung auf unten

liegende weichere Schichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 402 fJ) Anwendungsregeln der Brunnen- und Senkkastengrilndungen . 402

d) Die kunstliche Beeinfluss~!lg des zeitlichen Verlaufs der Setzungen 403 (X) Die Anwendung von Uberbelastungen und Vorbelastungen ... 404 fJ) Verlangsamtes Tempo der Bauausfiihrung .................. 406 y) Richtig gewahlte Reihenfolge der Bauausfiihrung. . . . . . . . . . .. 407

4. Setzungsbeispiele............................................... 407 a) Die Bewegung der Bruckenwiderlager und die Setzung des an­

schlieBenden Dammkorpers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 408 (X) Die Setzungsunterschiede zwischen Widerlager und Dammkorper

und die MaBnahmen zur Beseitigung dieser Verkehrsstorungen 408 fJ) Die Ursachen der Horizontalbewegungen (Kippen) des Wider-

lagers .................................................... 409 y) Waagrechte Parallelverschiebung der Widerlager ............ 411 15) Andere Ursachen der \Viderlagerbewegung .................. 412

b) Klassische Setzungsbeispiele .................................. 413 (X) Der schiefe Turm von Pisa ............................... 413 fJ) Das Nationaltheater von Mexico City ...................... 414

XIV Inhaltsverzeichnis

Seite y) Die Griindung eines Lagerhauses in Le Havre .............. 415 6) Die Griindungen der neuen Hochhauser in Moskau... . . . . . .. 416 e) Das neue Regierungsverwaltungsgebaude in London (Whitehall

Gardens) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 418 C) Das groJ3e Auditoriumgebaude in Chicago ........•......... 419

5. Die Messung und Darstellung der Setzungen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 420 a) Die Bedeutung der Setzungsmessung........ . . . . . . . . . . . . . . . . .. 420 b) Kennzeichnende Kurven der Setzungen ....................... 421 c) Gerate zur Setzungsmessung ................................ , 422 d) Charakteristische Bauwerksrisse und Bewegungen infolge von

Setzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 426

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 428

E. Spannungsverteilung in der Griindungsebene (Sohldruck-verteilung) ..................................................... 429

1. Theoretische Erwagungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 430 a) Sohldruckverteilung unter starren Grundkorpern . . . . . . . . . . . . . .. 430

(X) Theoretischer EinfluJ3 der BelastungsgroJ3e ................... 433 fJ) Theoretischer EinfluJ3 der Bodenart. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 434 y) Theoretischer Einflul3 der Griindungstiefe.. . . . . . . . . . . . . . . . .. 435

b) Sohldruckverteilung unter biegsamen Grundkorpern ............ 436 (X) Bettungsziffermethode .................................... 438

Die Differenzenmethode von GOLD und LEVINE. . . . . . . . . . . .. 439 Die fortschreitende Annaherungsmethode von Popow . . . . . . .. 441

fJ) Steifezifferverfahren...................................... 442 Die Berechnungsmethode von OHDE ....................... 443 Berechnungsmethode nach KANY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 444

2. Versuchsergebnisse und praktische Erfahrungen. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 444 a) Der EinfluJ3 der Eigenschaften des lastiibertragenden Grundkorpers 445

(X) Einflul3 der Steifigkeit des Grundkorpers ................... 445 fJ) Der Einflul3 der Steifigkeit des Bauwerkes ................. 448

. y) Die Einwirkung der Griindungstiefe..... . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 449 6) Der EinfluJ3 der Grtindungsbreite .......................... 451 e) Der EinfluJ3 der Grundril3form des Grundkorpers ........... 451

b) Der EinfluJ3 der Bodenbeschaffenheit ......................... 452 c) Der EinfluJ3 der auJ3eren Belastung ........................... 452

(X) Einflul3 der Ausmittigkeit der Belastung ................... 453 fJ) Der EinfluJ3 der Art und Verteilung der Belastung. . . . . . . . .. 453 y) Der EinfluJ3 der Grol3e der Belastung ...................... 454

3. Praktische Hinweise fiir die Annahme der Sohldruckverteilung . . . .. 454

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 459

Allgemeine Literatur ....•........................................... 459

Namen- und Sachverzeichnis ........................................ 461