Die elektrische Drucksondierung (CPTu) zur Minimierung von Projektkosten und risiken
Hendrik TuenterDipl. Bauing. TU Delft (NL)Geoprofile GmbH, Luzern
FACHVERANSTALTUNG BAUGRUND-BAUWERK-INTERAKTION:OPTIMIERUNG DER FUNDATION UND
BEMESSUNG NACH DEM STAND DER TECHNIK
Bauingenieur TU Delft (NL)Bis 2002: Fugro Engineers BV, Den Haag (NL)
Geotechnik fr lplattformen und HafenanlagenBis 2008: Geotechnisches Institut AG, SolothurnSeitdem:
Geoprofile GmbH, LuzernLehrperson SBA, Aarau
ber mich
bersicht der elektrischen DrucksondierungChancen
BaugrundmodellPfahlgrndung
Gliederung
SetzungenSchichtaufbauDeformationseigenschaften der einzelnen SchichtenKonsolidation
TragfhigkeitSchichtaufbauSchereigenschaften
Pfahlgrndungen / KPPSchichtaufbauSpitzenwiderstand / Mantelreibung
schlechter Baugrund!
Einsatzbereich der elektrischen Drucksondierung
Seit ber 50 Jahren weltweit im Einsatzgrosse Erfahrung mit verschiedensten Baugrundarten
International genormt ISO EN 22476-1:2005 (Europa)BS 1377-7:1990 (U.K.)ASTM D5778 (U.S.A)
Neu und unbekannt?
Elektrische Drucksondierung
Eindrcken einer zylindrischen und mit internen
Sensoren ausgestatteten Messsonde
qc
Spitzenwiderstand qc
Messparameter:
fsLokale Mantelreibung fs
u2
Porenwasserspannung u2
i
Sondenneigung ix, iy
Datenspeicherung auf einem PC
Drucksondierung
KomponentenHydraulisches SchubgertSondiergestngeMesssondeMesscomputer
ReaktionskraftBallastieren
(LKW, Bagger)verankern
(Baugrund, Beton)bis 200 kN
Ausfhrungsvarianten
Messdaten
Optimierungschancen
Ergebnis der elektrischen Drucksondierungen:Besseres Verstndnis des Untergrundes:
Schichtaufbauhohe vertikale Auflsung (1cm)
Baugrundkennwertekontinuierlich und keine Strung der Proben
Messung des Spitzenwiderstands / Mantelreibung (CPTU als instrumentierter Minipfahl)
Fhrt zu:Optimierung des Pfahlsystems
muss wirklich gepfhlt werden? KPP? Pfahlsystem?
Optimierung der PfahlbemessungMessung des Spitzenwiderstands
Bessere Ausnutzung des Tragwiderstands (a 0.9)
Besseres Verstndnis des Untergrundes
Sand
Kies
Kies
Ton
TonGW
Baugrundkennwerteundrainiert(Ton / Silt)
drainiert(alle)
Lagerungsdichte(Sand / Kies)
ME-Wert
Optimierungschancen
Besseres Verstndnis des UntergrundesOptimierung des PfahlsystemsOptimierung der PfahlbemessungBessere Ausnutzung des Tragwiderstands
Optimierung des Pfahlsystems
Bauweise: bodenverdrngend vs. bohrenBodenverdrngend: hherer Spitzenwiderstand / hhere Mantelreibung pro Flcheneinheit
AusfhrungsrisikenRammhindernisse vorhanden?Einbindungstiefe in der Tragschicht gewhrleistet?Gefahr von hydraulischem Grundbruch?
GertetechnischErforderliches Planum (Kosten!)Maximale Pfahllnge? (evt. entfllt Pfahlbankett)
Ausfhrung ab OK Terrain oder ab Aushubsohle?evt. Leerbohrung, dafr Einsparung beim PlanumAbhngigkeiten mit Aushub, Baumeisterarbeiten?
Ein unangemessenes Pfahlsystem ist teuer!
Sand
Kies
Kies
Ton
TonGW
Nd=600 kN
DM=0.6 m
L=18 m
Das richtige Pfahlsystem?Bohrpfahl zur Aufnahme von Zugkrften
vor dem Bohren
nach dem Bohren
Das richtige Pfahlsystem?Auflockerung des Baugrunds durch den Bohrvorgang
Optimierungschancen
Besseres Verstndnis des UntergrundesOptimierung des PfahlsystemsOptimierung der PfahlbemessungBessere Ausnutzung des Tragwiderstands
Optimierung der Pfahlbemessung
Bemessung nach Lang-Huder-Amann1. Reibungswinkel k, Raumgewicht k whlen2. Spitzenwiderstand berechnen
Annahmen bzgl. des Forms der Scherzone (Meyerhof? Terzaghi? Brinch-Hansen? Andere?)
unterschiedliche Werte fr Nc, Nq, Nyeffektive vertikale Spannung berechnenkombinierte Form- und Tiefenfaktor bestimmen
Nicht umsonst angegeben mit X
unabhngig von der Bauweise (bodenverdrngend vs. bohren)
3. Mantelreibung berechnenStark abhngig von K
Bei Bohrpfhlen geringer als bei Verdrngungspfhlen
Erreicht maximal K0? => max. ca. 0.5 fr SandeUndrainierte Scherfestigkeit su?
4. Sicherheitsphilosofie: Partialsicherheiten Bodenkennwerte gegenber SIA 267, Abschnitt 9.5.2
Optimierung der Pfahlbemessung
Bemessung aufgrund CPTU1. Spitzenwiderstand kontinuierlich gemessen!
Bei geschichtetem Baugrund: Scherzone aufskalieren
2. Mantelreibung bestimmenKorrektur fr Pfahlmaterial (Reibungshlse der Messsonde aus Stahl)Korrektur undrainiert drainiert fr feinkrnigen Schichten
3. Einfluss der Bauweise bercksichtigenBodenverdrngend / gebohrt, evt. Fussverbreiterung
weiche Schicht
harte Schicht
8x Pfahldurchmesser
Optimierung der Pfahlbemessungk'30
35
18
37
3618
36
32
Lang-Huder-Amann CPTU-basiert
Mantelreibung[kN/m2]
Spitzenwiderstand[kN/m2]
Setzungsverhalten
Mantelreibung und Fusswiderstand mssen bekannt seinMantelreibung mobilisiert bei kleinen Verschiebungen
2-5 mm
Max. Pfahlfusswiderstand braucht grosse Verschiebungenca. 10% vom Pfahldurchmesser oder mehr
Mobilisierung der Widerstnde nicht-linearGruppeneffekte: erweiterte AnalyseNegative Mantelreibung: erweiterte Analyse
Setzungsverhalten
Pfahldurchmesser 0.4 m
LHA: Mantel 921 kNmobilisiert bei 4 mm
LHA: Spitze 1685 kNmobilisiert bei 40 mm
0 400 800 1200 1600 2000
Tragwiderstand [kN]
axia
le V
ersc
hieb
ung
[mm
] 10
20
30
40
50
CPTU: Mantel 1132 kNCPTU: Spitze 905 kN
Bohrpfhle
Einflsse auf dem TragwiderstandBohrmethodeVerwendung einer Sttzflssigkeitgewhlte Methode beim BetonierenWissen und die Erfahrung der BohrequipeBaugrundverhltnisse
Abminderung des maximalen Pfahlfusswiderstands (0 ca. 60%)Abminderung der maximalen Mantelreibung (0 - ca. 50%)
Stark abhngig vom Hersteller und der Herstellungsweise!
Evt. statische Pfahlprfungen zur Korrelation
Andere Anwendungen
Bodenverflssigung whrend eines Erdbebens
Vielen Dankfr Ihre Aufmerksamkeit
