Vom Aufschluss zum Baugrundmodell - bohrtechniktage.de · Gletscher-randlagen Marsch, Flussniederungen Hohe Geest Niedere Geest Vom Aufschluss zum Baugrundmodell BAW Anne Heeling

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Vom Aufschluss zum Baugrundmodell

BAW � Anne Heeling

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65. Deutsche BrunnenbauertageBAW-Baugrundkolloquium

07. bis 09. Mai 2014 – Bau-ABC Rostrup / Bad Zwischenahn

Anne HeelingBundesanstalt für Wasserbau

Dienststelle Hamburg, Ref. Geotechnik NordWedeler Landstraße 157, 22559 Hamburg

im Lockergestein



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Baugrunderkundung und Untersuchung

• DIN EN 1997-2 (10 / 2010)

Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik

Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds.

Deutsche Fassung EN 1997-2:2007 + AC:2010

• DIN 4020 (12 / 2010)

Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke

Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-2

DIN EN 1997-2/NA (12 / 2010) Nationaler AnhangDIN EN 1997-2/NA (12 / 2010) Nationaler Anhang

Normung Geotechnische Bemessung

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Baugrunderkundung und Untersuchung

• DIN EN 1997-2 (10 / 2010)

• DIN EN 1997-2/NA (12 / 2010)

• DIN 4020 (12 / 2010)

Normung Geotechnische Bemessung



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Baugrundmodell

• DIN 4020, Abs. A7.3.1:

Als Ergebnis der Aufschlüsse und Untersuchungen sind vereinfachte Berechnungsmodelle des Baugrunds auszuarbeiten � Je nach den Baugrundverhältnissen, der geologischen Situation sowie Art und Größe der baulichen Anlage sind ein oder mehrere Baugrundprofile als Berechnungsprofile zu entwickeln.

• DIN EN 1997-1, Abs. 2.4.1:

[Die Kenntnis der Baugrundverhältnisse ist]

� im Allgemeinen wichtiger � als die Genauigkeit der Rechenmodelle und Teilsicherheitsbeiwerte.

Normung

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„Nahezu alle technischen Probleme, Unfälle und Fehlkalkulationen im Umfeld eines Projektes

können letztendlich auf geologische Verhältnissezurückgeführt werden,

über die der Ingenieur entweder gar nichts wusste oder über die er erst zu spät etwas gelernt hat.“

DIN EN 1997-2, Abs. 6.1 fordert eine Darstellung aller verfügbaren geotechnischen Informationen einschließlich der geologischen Verhältnisse

Baugrundmodell



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Baugrundmodell

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Baugrundmodell

„ Regionalgeologisch gesehen liegt

das Untersuchungsgebiet auf einer

holozänen Niederterrasse des

vereinigten Elbe-Havel-Urstromtales,

welches ein Talsandgebiet des

Brandenburger Stadiums der

Weichselkaltzeit ist.“



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Levensauer Hochbrücke

Nord-Ostsee-Kanal, km 93,5

• kombinierte Straßen- und Eisenbahnbrücke• 180 m lang• erbaut 1893 / 94

• Baugrunderkundung 2012: 8 Bohrungen BKF, 9 Kleinbohrungen, 12 Drucksondierungen CPT

• Altaufschlüsse: 47 Bohrungen, 9 Drucksondierungen

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Levensauer Hochbrücke - Geologie

Kartengrundlage: Schmidtke, 1995

ÖstlichesHügelland

Gletscher-randlagen

Hohe Geest Niedere GeestMarsch, Flussniederungen




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Gletscher erodiert vorhandene Schichten

Gletscher deformiert Untergrund: Glazialtektonik


Östliches Hügelland



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Baugrube der nörd-lichen Pfeiler der Hochbrücke Levensau,20.09.1893

Foto: WSA Kiel-Holtenau

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Gletscher lagert Sedimente ab:Glaziale Serie



Seite 14Vom Aufschluss zum Baugrundmodell

Anne Heeling

glazial →→→→ Geschiebemergel

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Anne Heeling




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Wasser


Anne Heeling


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Geschiebemergel

Gletscher transportiert Material und lagert es ab

sandiger, kiesiger Ton und Schluff

• an der Basis : flächige Grundmoräne• vor der Gletscherstirn : Endmoräne

nachdem das Eis abgeschmolzen ist

während der Vergletscherung



glazifluviatil→→→→ Schmelzwassersedimente


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Geschiebemergel


Anne Heeling

glazifluviatil→→→→ Schmelzwassersedimente



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Schmelzwassersedimente

• unter dem Eis: Schmelzwasserrinnen• vor der Gletscherstirn: Sanderflächen

Gletscher setzt Schmelzwasser frei Mittel- und Grobsand, Kies

Sander

Schmelzwasserrinnen

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Anne Heeling

glazilimnisch:

Beckensedimente




Anne Heeling

glazilimnisch:

Beckensedimente

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Beckensedimente

Gletscher schürft Hohlformen („Zungenbecken“) aus

Feinsand, Schluff, Ton

Beckensedimente

Beckentonund –schluff

Beckensand



Sander:Schmelzwassersedimente

Endmoräne: Geschiebemergel

Zungenbecken: Beckensedimente

Glaziale Serie Schmelzwasserrinnen: Schmelzwassersedimente

Urstromtal:Schmelzwasser-sedimente

Grundmoräne:Geschiebemergel

glazial

glazifluviatil

glazilimnisch

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Sedimente der Glaziale Serie


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Beckensedimente

Geschiebe-mergel




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Benennen / Beschreiben der Böden nach DIN EN ISO 14688-1 / -2• Korngröße• Kornform• mineral. Zusammensetzung• Farbe• Kalkgehalt• Organik

bindige bzw. organische Böden• Plastizität• Konsistenz

Torf• Zersetzungsgrad

Baugrundmodell

alle Besonderheiten: Fossilien, Pflanzenreste, L



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Baugrundmodell

• Vereinfachung der Schichtenfolge durch Zusammenfassung geologischzusammengehöriger Einzelschichten

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Geologische Schichten• Geschiebemergel

mit Sand- und Kieslinsen

• BeckensedimenteFeinsand, Ton, Schluff

• Schmelzwasser-sedimenteMittelsand, Grobsand, Kies

Geschiebemergel

Becken-sedimente


Geschiebemergel


Baugrundmodell: geologische Schichten



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Geologische Schichten• Auffüllung• Geschiebemergel

mit Sand- und Kieslinsen

• BeckensedimenteFeinsand, Ton, Schluff

• SchmelzwassersedimenteMittelsand, Grobsand, Kies

• Tertiärer Glimmerton

Baugrundmodell: geologische Schichten

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Baugrundmodell

• Vereinfachung der Schichtenfolge durch Zusammenfassung geologisch zusammengehöriger Einzelschichten

• Darstellung geologisch sinnvoller Schichtenverläufe

Geologische Struktur des Baugrundes

?



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B1 B2

Baugrundmodell: sinnvoller Schichtenverlauf

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1 2

B1 B2




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1 2

B1 B2


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1 2

B1 B2




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1 2

1 älter als 2

1 2

1 jünger als 2

1 2

gleich alt

Prinzip der Superposition:oben → jung / unten → alt


1 2?B1 B2

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Struktur Prinzip des Einschlusses:

Einschlüsse sind gleich alt oder älter als die umgebende Struktur

B1 B3B2




Auffüllung gewachsener Baugrund

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Prinzip der durchschnittenen Schichten:Jüngere Strukturen durchschneiden ältere


B1 B3B2

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Prinzip der ursprünglichen Horizontalität:Schichten etwa horizontal abgelagert


B1 B3B2



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B1 B3B2

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Auffüllung Geschiebemergel

Beckensedimente


Tertiärer Glimmerton



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Baugrundmodell




• Zusammenfassung bzw. Unterteilung der geologischen Schichten nach geotechnischen Gesichtspunkten

→→→→ geotechnische Homogenbereiche

projektrelevante geotechnische Eigenschaften

projektrelevante geotechnische Eigenschaften

so einfach wie möglich / so komplex wie nötig

PraxistauglichkeitPraxistauglichkeit

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Geotechnische Homogenbereiche

Auffüllung Geschiebemergel

Beckensedimente


Glimmerton



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AuffüllungBeckensedimente

Feinsand

Oberer Geschiebemergel

Unterer Geschiebemergel

Mittlerer Geschiebemergel

Mittelsand

Mittel- und Grobsand

Sand und Kies

Glimmerton

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Profilschnitte

• Die zentrale Darstellung des Baugrundes im Gutachten

• widerspruchsfreie,eindeutige und vollständigeUnterteilung des Baugrundes in Homogenbereiche

• Farben nach bzw. in Anlehnung an DIN 4023

• einfache, sprechende Benennungen



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Baugrundmodell






• Beurteilung des geotechnischen Potenzials der Homogenbereiche anhand der geologischen Verhältnisse

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Homogenbereiche: geotechnisches Potenzial

Schmelzwasserrinnen

Geschiebemergel

Geschiebemergel

Bohrung

Sand- und Kieslinsen→ evt. örtliche Aufweichung



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Homogenbereiche: geotechnisches PotenzialGeschiebemergel

Linsen aus älterem Material

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Homogenbereiche: geotechnisches PotenzialGeschiebemergel

Linsen aus älterem Material

Harnischflächen→ Restscherfestigkeit



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Wasser


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Geschiebemergel


Steine und Blöcke

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Beckensedimente

Homogenbereiche: geotechnisches PotenzialGeschiebemergel und Schmelzwassersedimente



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Beckensedimente


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Boberger Dünen

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Erosionshorizont

Steine, Blöcke: einzeln, lagenweise und in Nestern




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Homogenbereiche: geotechnisches PotenzialSchmelzwassersedimente

Rinnen

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Homogenbereiche: geotechnisches PotenzialSchmelzwassersedimente

Toteis→während der Eiszeit: örtl. feine Sedimente→nacheiszeitlich: Seen → evt. Torflinsen




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Beckensedimente

• bindige und nichtbindige Böden →bei Wechsellagerung („Bänderton“)

horizontal durchlässiger als vertikal • keine Steine

• bindige und nichtbindige Böden →bei Wechsellagerung („Bänderton“)

horizontal durchlässiger als vertikal • keine Steine

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Baugrundmodell






• Beurteilung des geotechnischen Potenzials der Homogenbereiche anhand der geologischen Verhältnisse

Baugrundmodell



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GeotechnischerBericht

Baugrundmodell

Profilschnitte

Unterhalb von Auffüllung und Mutterboden folgt meist der Holozäne Sand mit Mächtigkeiten meist um ca. 1 Meter.Kornanalytisch handelt es sich um Fein- und Mittelsand, der örtlich auch schwach schluffig bis schluffig bzw. schwach grobsandig bis grobsandig ist. Bild 8 zeigt zwei Körnungslinien: mit Ungleichförmigkeitszahlen CU von 2,1 bzw. 3,1 und Krümmungszahlen CC 1,0 bzw. 1,2 ist der Holozäne Sand eng gestuft. Im Holozänen Sand ist mit Steinen zu rechnen, die einzeln, lagenweise oder in Nestern auftreten können.Im Holozänen Sand wurden Glühverluste Vgl von 5,2 % und 13,0% bestimmt; damit ist der Sand schwach bis mittel organisch. Örtlich treten Pflanzenreste auf.Der Holozäne Sand ist überwiegend kalkfrei, untergeordnet kalkhaltig.Die Spitzenwiderstände qc der Drucksondierungen liegen in den Holozänen Sanden zwischen 3 und 7 (überwiegend zwischen 5 und 6) und die Schlagzahlen der Sondierungen mit der Schweren Rammsonde zwischen 2 und 14 (überwiegend zwischen 4 und 10; im Mittel: N10 = 7). Dies entspricht einer geringen bis großen, überwiegend einer geringen bis mittleren Festigkeit.

TextlicheBeschreibung

Textliche Beschreibung

• Bodenansprache, Labor-und Feldversuche:Zusammenfassende Dar-stellung der Ergebnisse und Interpretation

• Geotechnisches Potenzial• Besonderheiten

→ Geotechnische Eigenschaften→ Wiederkennung

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HHHHomogenbereichomogenbereichomogenbereichomogenbereichHHHHomogenbereichomogenbereichomogenbereichomogenbereich

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GeotechnischerBericht

Versuchs-ergebnisse

Baugrundmodell

Wichte des feuchten Bodens γ = 18 kN/m3

Wichte des Bodens unter Auftrieb γ‘ = 10 kN/m3 Steifemodul Es = 15 MN/m² Effektiver Reibungswinkel ϕ‘ = 32,5 ° Effektive Kohäsion c‘ = 0 kN/m2 Klassifizierung des Bodens

- gemäß DIN 18 196 SE, (SU) - gemäß DIN 18 300 3 - gemäß DIN 18 311 NB1, NB2

charakteristischeBodenkennwerte

Profilschnitte

Unterhalb von Auffüllung und Mutterboden folgt meist der Holozäne Sand mit Mächtigkeiten meist um ca. 1 Meter.Kornanalytisch handelt es sich um Fein- und Mittelsand, der örtlich auch schwach schluffig bis schluffig bzw. schwach grobsandig bis grobsandig ist. Bild 8 zeigt zwei Körnungslinien: mit Ungleichförmigkeitszahlen CU von 2,1 bzw. 3,1 und Krümmungszahlen CC 1,0 bzw. 1,2 ist der Holozäne Sand eng gestuft. Im Holozänen Sand ist mit Steinen zu rechnen, die einzeln, lagenweise oder in Nestern auftreten können.Im Holozänen Sand wurden Glühverluste Vgl von 5,2 % und 13,0% bestimmt; damit ist der Sand schwach bis mittel organisch. Örtlich treten Pflanzenreste auf.Der Holozäne Sand ist überwiegend kalkfrei, untergeordnet kalkhaltig.Die Spitzenwiderstände qc der Drucksondierungen liegen in den Holozänen Sanden zwischen 3 und 7 (überwiegend zwischen 5 und 6) und die Schlagzahlen der Sondierungen mit der Schweren Rammsonde zwischen 2 und 14 (überwiegend zwischen 4 und 10; im Mittel: N10 = 7). Dies entspricht einer geringen bis großen, überwiegend einer geringen bis mittleren Festigkeit.

TextlicheBeschreibung




Anne Heeling


Beckensedimente

keine Steine ?keine Steine ?

Dropstone

Foto: Wikipedia (Eurico Zimbres)

DIN 4020, Abs. A 1.5.3.17: Baugrundrisiko ein L unvermeidbares Restrisiko LDIN 4020, Abs. A 1.5.3.17: Baugrundrisiko ein L unvermeidbares Restrisiko L

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Baugrundmodell

AufschlussBodenansprache

Geologische Schichten

Schichtenverlauf

Geologische Struktur


Geotechnisches Potenzial

Baugrundmodell

hochwertige Aufschlüsse

Vielen Dank für

Ihre Aufmerksamkeit

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