Spundwandbauwerk Qu AaN 07a 01 - lvwa.sachsen … · ZTV-ING Zusätzliche Technische...

Naturschutzbund Deutschland

Ferdinand-Lassalle-Straße 10 14712 Rathenow

Spundwandbauwerk Qu_AaN_07a_01

Gewässerrandstreifenprojekt

„Untere Havelniederung zwischen Pritzerbe und Gnevsdorf“

Maßnahmenkomplex 5

Standsicherheitsnachweis

Aufgestellt: 26. Juli 2016 J. Naumann E. Petersson Dipl.- Ing. (FH) Dipl.-Ing. Verfasser Bearbeiter

VERFASSER: Ingenieur- und Sachverständigenbüro Naumann

PROGRAMM:

BAUWERK: MK 5 – Spundwandbauwerk Qu_AaN_07a_01 Datum: 07 / 2016

BLOCK: Gesamtinhaltsverzeichnis des Standsicherheitsnachweises

Seite: 1

VORGANG: Statische Berechnung

Archiv-Nr.:

GESAMTINHALTSVERZEICHNIS DES STANDSICHERHEITSNACHWEISES Seite Gesamtinhaltsverzeichnis des Standsicherheitsnachweises 1 Beschreibung des Gesamtbauwerks 2-3 Technische Vorschriften, Gutachten, Literaturhinweise und Programmbeschreibungen 4-5 Abweichungen sowie ergänzende und/oder zusätzliche Regelungen zu den Vorschriften einschl. Erläuterungen 7 A. Überbau 1 Allgemeines V.A / 2 2 Berechnungsgrundlagen V.A / 2-8 3 Schnittgrößen und Nachweise V.A / 9-21 B Unterbauten 1 Allgemeines V.B / 2 2 Berechnungsgrundlagen V.B / 2-4 3 Widerlager V.B / 4-9 4 Flügel V.B / 10-16 Anlage B1 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand WL - Bauzust. 1-13 B2 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand WL - Endzust. 1-13 B3 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=2,10 m 1-13 B4 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=1,33 m 1-14 B5 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=0,53 m 1-14 B6 Datenblatt Larssen 603 1


PROGRAMM:


BLOCK: Beschreibung des Gesamtbauwerke

Seite: 2


Archiv-Nr.:

BESCHREIBUNG DES GESAMTBAUWERKES Kurzbeschreibung Vorhaben und Teilmaßnahme Das Naturschutzgroßprojekt "Gewässerrandstreifenprojekt Untere Havelniederung zwischen Pritzerbe und Gnevsdorf" hat das Ziel, einen möglichst naturnahen Wasserhaushalt im Deichvorland der Unteren Havel herzustellen und die umschließenden Flächen einem weitgehend naturnahen Zustand zuzuführen. Neben naturschutzfachlichen Anforderungen werden mit dieser Zielstellung in gleicher Weise die Anforderungen des Gewässerschutzes aus Sicht der Wasserwirtschaft erfüllt. Die rechtlichen Anforderungen stützen sich hierbei in besonderer Weise auf die EU-WRRL. Der Naturschutzbund Deutschland e.V. ist der Träger des Gewässerrandstreifenprojekts. Die Steuerung erfolgt durch das NABU Projektbüro „Untere Havelniederung“ mit Sitz in Rathenow. Folgende Maßnahmen werden im Rahmen der vorliegenden Ausführungsplanung zum MK 05 durchgeführt: • Rückbau von Verwallungen / Wiederanbindung sowie hydraulische Ertüchtigung von Flutrinnen, • Rückbau von Deckwerken, • Wiederanbindung eines Altarms sowie hydraulische Ertüchtigung eines Altarms. Dabei werden entsprechende Überfahrten ersatzneugebaut. Gegenstand dieser statischen Bemessung ist der geplante Ersatzneubau eines Stahlbeton- Rohrdurchlasses als einfaches Spundwand-Brückenbauwerk als Teilmaßnahme Qu_AaN_07a_01. Der Überbau ist ein 1-feldriges Stahltragwerk aus 9 Längsträgern (HEB 300) mit einer Abdeckung aus Stahlblechen. Querträger sind nicht vorhanden. Die Lagerung erfolgt direkt auf der Spundwandgründung (Tiefgründung). Das Bauwerk ist für die Brückenklasse 30/30 nach DIN 1072 und nach Eurocode zu bemessen. Die Einwirkungen nach DIN 1072 werden mit Schwingbeiwert und Teilsicherheitsbeiwert γ = 1,5 berücksichtigt. Ein Korrosionsschutz ist nur für den Überbau vorgesehen. Die Unterbauten erhalten keinen Korrosionsschutz. Das Bauwerk ist für einen geplanten Nutzungszeitraum von 70 Jahren nach DIN 50929 mit einer Abrostungsrate von 0,01 mm/Jahr (umlaufend) zu bemessen.


PROGRAMM:


BLOCK: Beschreibung des Gesamtbauwerke

Seite: 3


Archiv-Nr.:

Geometrische Größen Einzelstützweite 5,31 m Brückenschiefe: 100 gon Lichte Weite: 5,0 m Breite zwischen den Borden: 4,5 m kleinste lichte Höhe: 1,76 m über Grabensohle Baustoffe Stahl: Stahlplatten S 235 J2+N

Längsträger S 235 JR Winkelprofile S 235 JR Stegbleche S 235 J2+N Abschlussblech S 235 JR Schrammbord S 235 JR

Beton: Rückenstütze C20/25 Spundwand: S 240 GP


PROGRAMM:


BLOCK: Technische Vorschriften, Gutachten,

Literaturhinweise und Programmbeschreibungen Seite: 4


Archiv-Nr.:

TECHNISCHE VORSCHRIFTEN; GUTACHTEN, LITERATURHINWEISE UND PROGRAMMBESCHREIBUNGEN Technische Vorschriften: DIN 1072 Straßen- und Wegbrücken – Lastannahmen (Dez. 1985) einschl. Beiblatt 1 (Mai 1988) ARS, Nr. 22/2012 Einführung der Eurocodes für Brücken DIN-EN 1990 Eurocode 0: Grundlage der Tragwerksplanung DIN-EN 1990/NA Nationaler Anhang – Eurocode 0: Grundlage der Tragwerksplanung DIN-EN 1990/NA/A1 Änderung1 - Nationaler Anhang - Eurocode: Grundlage der

Tragwerksplanung DIN EN 1991-1-1 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke

Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke – Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau

DIN EN 1991-1-1/NA Nationaler Anhang – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-1 DIN EN 1991-1-4 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke

Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten DIN EN 1991-1-4/NA Nationaler Anhang – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4 DIN EN 1991-1-5 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke

Teil 1-5: Allgemeine Einwirkungen – Temperatureinwirkungen DIN EN 1991-1-5/NA Nationaler Anhang – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-5 DIN EN 1991-2 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke

Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken DIN EN 1991-2/NA Nationaler Anhang – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 2 DIN EN 1993-1-1 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1993-1-1/NA Nationaler Anhang – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbauten - Teil 1-1 DIN EN 1993-1-8 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen DIN EN 1993-1-8/NA Nationaler Anhang – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbauten - Teil 1-8 DIN EN 1993-2 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 2: Stahlbrücken DIN EN 1993-2/NA Nationaler Anhang – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbauten - Teil 1 DIN EN 1995-1-1 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau DIN EN 1995-1-1/NA Nationaler Anhang – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbauten - Teil 1-1


PROGRAMM:





Archiv-Nr.:

DIN EN 1995-2 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 2: Brücken DIN EN 1995-2/NA Nationaler Anhang – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von

Stahlbauten - Teil 2 DIN EN 1997-1 Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln DIN EN 1997-1/NA Nationaler Anhang – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1 DIN 1054 Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1 DIN-FB 100 Beton ZTV-ING Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien

für Ingenieurbauwerke Baugrundgutachten: Baugrundgutachten G-7651 „Durchlassbauwerk Fl_Qu_06_06“ der Planungsgesellschaft Scholz+Lewis mbH von Juni 2012 Zulassungen:

1.1 Literaturhinweise

Holst, K.-H.: Brücken aus Stahlbeton und Spannbeton: Entwurf, Konstruktion und Ausführung, 6. Aufl. Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin K. Simmer Grundbau 1 – Bodenmechanik, Erdstatische Berechnungen, 18. Aufl. B.G. Teubner Verlag K. Simmer Grundbau 2 – Baugruben und Gründungen, 18. Aufl. B.G. Teubner Verlag M. Ziegler Geotechnische Nachweise nach DIN 1054 Ernst & Sohn, 2005 Homberg STANAG 2021 - Berechnung von Brücken unter Militärlasten, Band 1,

Werner-Verlag Wendehorst Bautechnische Zahlentafeln, 32. Auflage B. G. Teubner und Beuth Verlag GmbH


PROGRAMM:





Archiv-Nr.:

1.2 Zusammenstellung der Programme

Programm- Leistungsbezeichnung Programmautor Programm- Name Anwendung Version 4H-Grube Berechnung von PCAE Gesellschaft für Pro- Baugrubenwänden grammvertrieb und Computer

Aided Engineeing mbH Hannover

EXCEL Tabellenkalkulations- Microsoft 2007 programm WORD Textverarbeitungs- Microsoft 2007 programm


PROGRAMM:


BLOCK: Abweichungen sowie ergänzende und/oder zusätzliche Regelungen

zu den Vorschriften einschl. Erläuterungen Seite: 7


Archiv-Nr.:

ABWEICHUNGEN SOWIE ERGÄNZENDE UND/ODER ZUSÄTZLICHE REGELUNGEN ZU DEN VORSCHRIFTEN EINSCHL. ERLÄUTERUNGEN Für den Standsicherheitsnachweis wurden weder Abweichungen noch ergänzende oder zusätzliche Regelungen zu den Vorschriften in Kapitel III getroffen.


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Inhaltsverzeichnis Seite: A / 1


Archiv-Nr.:

A Überbau

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 Allgemeines 2

2 Berechnungsgrundlagen 2

2.1 Geometrie 2

2.2 Materialwerte 6

2.3 Charakteristische Werte der Einwirkungen 6

2.3.1 Ständige Einwirkungen 6

2.3.1.1 Eigenlasten der Konstruktion und Ausbaulasten 6

2.3.1.2 Erddruck infolge der Eigenlast der Hinterfüllung 6

2.3.1.3 Baugrundsetzungen 7

2.3.2 Veränderliche Einwirkungen 7

2.3.2.1 Verkehrslasten nach DIN 1072 7

2.3.2.2 Andere für Straßenbrücken typische Einwirkungen 8

2.3.2.3 Sonderlasten 8

3 Schnittgrößen und Nachweise 9

3.1 Fahrbahnbelag 9

3.1.1 Einwirkungen 9

3.1.2 Schnittkräfte 9

3.1.2.1 Charakt. Schnittkräfte 9

3.1.2.2 Bemessungsschnittkräfte 10

3.1.3 Nachweise 10

3.1.3.1 Spannungsnachweise 10

3.1.3.2 Nachweis der Lebensdauer 10

3.1.3.3 Nachweis der Durchbiegungen 11

3.2 Längstträger 11

3.2.1 Einwirkungen 11

3.2.2 Schnittkräfte 12

3.2.2.1 Charakt. Schnittkräfte 12

3.2.2.2 Bemessungsschnittkräfte 12

3.2.3 Nachweise 13

3.2.3.1 Spannungsnachweise 13

3.2.3.2 Nachweis der Lebensdauer 14

3.2.3.3 Nachweis der Durchbiegungen 14

3.2.3.4 Nachweis der zulässigen Erzeugnisdicke 14

3.3 Nachweis der Befestigung der Borde 15

3.3.1 Nachweis 16

3.3.1.1 Schraubverbindung L-Profil - Fahrbahntafel 16

3.3.1.2 Schweißnaht L-Profil - Bord 18

3.4 Nachweis der Lagerstreifen 19

3.5 Auflager 20

3.5.1 Nachweis der Lasteinleitung am Auflager 20

3.5.2 Nachweis der Schraubverbindung 21


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 2


Archiv-Nr.:

1 Allgemeines Der Überbau ist ein 1-feldriges Stahltragwerk aus 9 Längsträgern (HEB 300) mit einer Abdeckung aus Stahlblechen. Querträger sind nicht vorhanden. Die Lagerung erfolgt direkt auf der Spundwandgründung.

2 Berechnungsgrundlagen 2.1 Geometrie

Lichte Weite 5,00 m Stützweite 5,31 m Fahrbahnbreite 4,50 m Brückenbreite 5,10 m


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 3


Archiv-Nr.:

Querschnitt


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 4


Archiv-Nr.:

Längsschnitt


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 5


Archiv-Nr.:

Draufsicht


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 6


Archiv-Nr.:

2.2 Materialwerte

alle Stahlbauteile: Stahlsorte: S235J2+N Nach ZTV-ING, Teil 4, Abschn. 1, Punkt 2 „Werkstoffe“ (5) dürfen für tragende Bauteile von Brücken keine Stähle der Gütegruppen JR und J0 verwendet werden. Da Walzträger mit der Stahlgüte S235J2+N nicht bzw. nur mit langer Wartezeit erhältlich sind, wird für die Längsträger die Stahlgüte S235JR verwendet. Daher wird der Nachweis der Bruchzähigkeit durch Einhaltung der zulässigen Erzeugnisdicke für die Längsträger aus S235JR geführt. Wichte γ = 78,5 kN/m³ Nennstreckgrenze: fy = 235 N/mm² Charakt. Zugfestigkeit fu = 360 N/mm² Elastizitätsmodul: Es = 210000 N/mm² Wärmeausdehnungskoeffizient α = 12 • 10-6 1/°C Teilsicherheitsbeiwerte γM0 = 1,0

2.3 Charakteristische Werte der Einwirkungen

2.3.1 Ständige Einwirkungen

Für Raum- und Flächengewichte gelten die charakteristischen Werte der DIN EN 1991-1-1) einschl. der NA. Beton (bewehrt) Wichte 25 kN/m³ (Tab. A.1) Stahl Wichte 78,5 kN/m³ (Tab. A.4) Aluminium Wichte 27,0 kN/m³ (Tab. A.4)

2.3.1.1 Eigenlasten der Konstruktion und Ausbaulasten

Zusammenstellung je Längsträger (a=0,6 m) - Stahlplatten 0,025 • 78,5 kN/m³ • 0,6 m = 1,18 kN/m - Längsträger HEB 300 1,17 kN/m = 1,17 kN/m Σ = 2,35 kN/m

2.3.1.2 Erddruck infolge der Eigenlast der Hinterfüllung

Der Erddruck wirkt auf die Spundwände hinter den Achse 10 und 20. Bei der Bemessung der Gründung wurde die Abstützung im Endzustand durch den Überbau berücksichtigt (siehe Abschn. B / 3.2).

Abstützkraft (charakteristisch) 15,26 kN/m (design) 21,77 kN/m

Die Bodenkennwerte werden dem Baugrundgutachten G-7652 „Wiederanbindung Altarm Qu_AaN_07a_01“ vom 7.10.2013 sowie Ergänzung G-7654 von Juli 2016 der Planungsgesellschaft Scholz+Lewis mbH entnommen. Im Abschn. B / 2.2 sind die Bodenkennwerte zusammengestellt.


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 7


Archiv-Nr.:

2.3.1.3 Baugrundsetzungen

Bei dem vorliegenden System (1-Feld-Träger) entstehen durch achsweise Lagersenkungen nur geringe bzw. keine Schnittkräfte. Eine Baugrundsetzung wird nicht berücksichtigt.

2.3.2 Veränderliche Einwirkungen

2.3.2.1 Verkehrslasten nach DIN 1072

Es wird die Brückenklassen SLW 30/30 sowie die Einzelachse nach DIN 1072 untersucht.

Schwingbeiwert Fahrbahnbelag ϕ = 1,4 - 0.008 • lϕ = 1,4 - 0,008 • 0,60 = 1,4 Längsträger ϕ = 1,4 - 0.008 • lϕ = 1,4 - 0,008 • 5,31 = 1,36


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 8


Archiv-Nr.:

2.3.2.2 Andere für Straßenbrücken typische Einwirkungen

2.3.2.2.1 Schneelasten Schneelasten sind nur bei überdachten Brücken, bei beweglichen Brücken oder beim Nachweis in Bauzuständen nachzuweisen.

2.3.2.2.2 Anheben zum Auswechseln von Lagern Es werden keine Lager vorgesehen.

2.3.2.2.3 Einwirkungen aus Temperaturbeanspruchungen Die von diesem LF im Überbau erzeugten Schnittkräfte sind vernachlässigbar gering und werden daher nicht weiter betrachtet.

2.3.2.2.4 Lasten aus Bremsen und Anfahren 1/3 der Regelfahrzeuge Fahrbahnbreite 4,50 m � nur Belastung der Hauptspur HBr = 1/3 • 300 kN = 100 kN maßgebend! 25 % der Hauptspurbelastung HBr = 0,25 • (300 kN + 5,00 kN/m² • 3 m • (6,22 – 6,00 m)) = 75,8 kN Nach DIN 1072, Pkt. 4.4 (7) bleiben die Bremslasten unberücksichtigt.

2.3.2.3 Sonderlasten

2.3.2.3.1 Seitenstoß auf Schrammbord Nach DIN 1072, Pkt. 5.4 ist ein Seitenstoß von Hs = 100 kN auf den Schrammbord anzusetzen. Dieser wirkt waagerecht und rechtwinklig zur Fahrbahn 0,05 m unter Oberkante Bord auf einer Länge von 0,5 m. Für diesen Bemessungszustand gilt Lastfall HA mit einem Sicherheitsbeiwert von 1,0.


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 9


Archiv-Nr.:

3 Schnittgrößen und Nachweise 3.1 Fahrbahnbelag

Stahlplatten 60x2,5 bzw. 66,5x2,5 cm Material: Stahl S235J2+N Statische System: Träger auf 2 Stützen mit Stützweite l = 0,60 m Der Nachweis erfolgt für die schmalere Stahlplatte mit 60 cm Breite. Die Radlasten werden auf der gesamten Breite der Stahlplatte abgetragen.

3.1.1 Einwirkungen

ständige Einwirkungen qg,k = 0,025 m • 78,5 kN/m³ • 0,60 = 1,08 kN/m

veränderliche Einwirkungen Schwingbeiwert φ = 1,4 SLW 30/30 – Regelfahrzeug Radlast Hinterachse PRad = φ • 50 kN = 70,0 kN Radbreite b = 0,40 m Linienlast qq,k = PRad / b = 70,0 / 0,40 = 175 kN/m SLW 30/30 – Einzelachse Radlast PA = φ • ½ • 130 kN = 91,0 kN Radbreite b = 0,46 m Linienlast qq,k = PA / b = 91,0 / 0,46 = 197,9 kN/m Die Einzelachse wird maßgebend.

3.1.2 Schnittkräfte

3.1.2.1 Charakt. Schnittkräfte

Stützweite l = 0,60 m ständige Einwirkungen My = ⅛ • qg,k • l² = ⅛ • 1,08 • 0,60² = 0,05 kNm Vz = ½ • qg,k • l = ½ • 1,08 • 0,60 = 0,32 kN veränderliche Einwirkungen Einzelachse mittige Anordnung des Rades zwischen den Längsträgern My = ⅛ • qq,k • b • (2 • l – b) = ⅛ • 197,9 • 0,46 • (2 • 0,60 - 0,46) = 8,43 kNm Anordnung des Rades am Längsträger Vz = qq,k • b / l • (l – ½•b) = 197,9 • 0,46 / 0,60 • (0,60 – ½•0,46) = 56,14 kN


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau

BLOCK: Seite: A / 10


Archiv-Nr.:

3.1.2.2 Bemessungsschnittkräfte

Kombination My,d = 1,35 • 0,05 + 1,5 • 8,43 = 12,72 kNm

Vz,d = 1,35 • 0,32 + 1,5 • 56,14 = 84,64 kN

3.1.3 Nachweise

Stahlplatten 60 x 2,5 cm S 235 fy = 23,5 kN/cm² γM,0 = 1,0 σR,d = fy,k / γM = 235 / 1,0 = 235 N/mm² τR,d = fy,k / (γM • √3) = 235 / (1,0•√3)= 136 N/mm²

Querschnittswerte: Iy = 1/12 • 60 • 2,5³ = 78,1 cm4 Wy = 1/6 • 60 • 2,5² = 62,5 cm3 A = 60 • 2,5 = 150 cm² E = 210000 N/mm² E•Iy = 150,4 kNm²

3.1.3.1 Spannungsnachweise

Elastischer Tragfähigkeitsnachweis σx = My,d / Wy τ = 1,5 • Vz,d • / A)

σx = 12,72•100 / 62,5 = 20,35 kN/cm² Ausnutzung 20,35/23,5 = 0,87 ≤ 1,0

τ = 1,5 • 84,64 / 150 = 0,85 kN/cm² Ausnutzung 0,85/13,6 = 0,06 ≤ 1,0

3.1.3.2 Nachweis der Lebensdauer

Da kein Korrosionsschutz vorzusehen ist, ist eine mittlere Abtragungsrate von 2•0,01 mm/a zu berücksichtigen. Für Unterbauten ist eine Lebensdauer von 100 Jahren und für Überbauten von 70 Jahren zu berücksichtigen. Querschnittswerte:

Iy = 1/12 • (60 - 70•2•0,001) • (2,5 - 70•2•0,001)³ = 65,5 cm4 Wy = 1/6 • (60 - 70•2•0,001) • (2,5 - 70•2•0,001)² = 55,5 cm3 A = (55 - 70•2•0,001) • (2,5 - 70•2•0,001) = 141,2 cm²

σx = 12,72•100 / 55,5 = 22,92 kN/cm² Ausnutzung 22,92/23,5 = 0,98 ≤ 1,0

τ = 1,5 • 84,64 / 141,2 = 0,90 kN/cm² Ausnutzung 0,90/13,6 = 0,07 ≤ 1,0


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau



Archiv-Nr.:

3.1.3.3 Nachweis der Durchbiegungen

Linienlast w = 5/384 • q • l4 / (E•I) w = 1/384 q • l4 • (5 - 24•α² + 16•α4) / (E•I) α = a/l zul. Durchbiegung zul. w = l / 300 = 2 mm α = ½ • (0,6 – 0,46) / 0,6 = 0,117 w = [5/384•1,08•0,604 + 1/384 197,9 • 0,604 • (5 - 24•0,117² + 16•0,1174) / 150,4 • 103 w = 2,09 mm ≈ l/300 = 2 mm

3.2 Längstträger

Längsträger Walzprofil HEB 300 Material S 235 Statische System: Träger auf 2 Stützen mit Stützweite l = 5,31 m

3.2.1 Einwirkungen

(siehe Abschn. A / 2.3.1.1). ständige Einwirkungen

Einwirkung auf einen Längsträger ∑ qg,k = 2,35 kN/m veränderliche Einwirkungen Schwingbeiwert φ = 1,36 SLW 30/30 - Regelfahrzeug Radlast Hinterachse PRad = φ • 50 kN = 68,0 kN Radbreite b = 0,40 m Linienlast qq,k = PRad / b = 68,0 / 0,40 = 175 kN/m Die Räder werden direkt über den Längsträger angeordnet. Die Lastverteilung in Querrichtung erfolgt nach dem Hebelgesetz. Abstand der Längsträger aTr = 0,60 m P‘Rad = (aTr – ¼•b) • PRad / l = (0,60 – ¼ • 0,40) • 68 / 0,60 = 56,7 kN Flächenlast in der Hauptspur p‘1 = φ • p1 • aTr = 1,36 • 5,0 • 0,6 m = 4,08 kN/m SLW 30/30 – Einzelachse Radlast PA = φ • ½ • 130 kN = 88,4 kN Radbreite b = 0,46 m Linienlast qq,k = PA / b = 91,0 / 0,46 = 197,9 kN/m Das Rad wird direkt über den Längsträger angeordnet. Die Lastverteilung in Querrichtung erfolgt nach dem Hebelgesetz. Abstand der Längsträger aTr = 0,60 m P‘A = (aTr – ¼•b) • PA / l = (0,60 – ¼ • 0,46) • 88,4 / 0,60 = 71,5 kN � maßgebend wird das Regelfahrzeug Abstützkraft aus Spunwandberechnung (siehe Abschn. B / 3.2). Hk (charakteristisch) 15,26 kN/m • 0,6 m = 9,16 kN Hd (design) 21,77 kN/m • 0,6 m = 13,06 kN


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau



Archiv-Nr.:

3.2.2 Schnittkräfte

3.2.2.1 Charakt. Schnittkräfte

ständige Einwirkungen My = ⅛ • qg,k • l² = ⅛ • 2,35 • 5,31² = 8,29 kNm Vz = ½ • qg,k • l = ½ • 2,35 • 5,31 = 6,24 kN Auflagerkräfte von einem Längsträger Az = ½ • qg,k • lü = ½ • 2,35 • 6,22 m = 7,3 kN Auflagerkräfte auf 1,2 m bzw. 2 Spundbohlen (2EB) bzw. von 2 Längsträgern Az = ½ • qg,k • lü = ½ • 2,35 • 1,20 m / 0,60 m • 6,22 m = 14,6 kN Gesamtlänge Überbau lü = 5,31+0,31+2•0,30 = 6,22 m veränderliche Einwirkungen Regelfahrzeug mittige Anordnung des Regelfahrzeuges auf dem Längsträger My = P’Rad • (¼•l + a) = 56,7 • (¼ • 5,31 + ½•(5,31-3,0)) = 140,76 kNm Anordnung des Regelfahrzeuges dicht am Auflager Vz = P’Rad • (1 + (5,31-1,5) / l + (5,31-3,0) / l) + ½ • p‘1 • (5,31-4,5)² / l Vz = 56,7 • (1 + 0,718 + 0,435) + ½ • 4,08 • 0,81² / 5,31 = 122,30 kN Nx = 9,16 kN Auflagerkräfte von einem Längsträger Az = P‘Rad • (5,665/ l + (5,665-1,5) / l + (5,665-3,0) / l) + ½ • p‘1 • (5,665-4,5)² / l Az = 56,7 • (1,067+0,784+0,501) + ½ • 4,08 • 1,165² / 5,31 = 133,9 kN Auflagerkräfte auf 1,2 m bzw. 2 Spundbohlen (2EB) bzw. von 2 Längsträgern Az = PRad • (5,665/ l + (5,665-1,5) / l + (5,665-3,0) / l) + ½ • p‘1 • (5,665-4,5)² / l Az = 68,0 • (1,067+0,784+0,501) + ½ • 4,08 • 1,20 m/0,60 m • 1,165² / 5,31 = 161,0 kN Für die Bemessung der Unterbauten ist der Schwingbeiwert nicht anzusetzen Az = 161,0 / 1,36 = 118,3 kN Auflagerkraft ohne Schwinbeiwert

3.2.2.2 Bemessungsschnittkräfte

Kombination My,d = 1,35 • 8,29 + 1,5 • 140,76 = 222,33 kNm

Vz,d = 1,35 • 6,24 + 1,5 • 122,30 = 191,88 kN Nx,d = 13,06 kN


PROGRAMM:


BAUTEIL: A Überbau



Archiv-Nr.:

3.2.3 Nachweise

Längsträger HEB 300 S 235 fy = 23,5 kN/cm² γM,0 = 1,0 σR,d = fy,k / γM = 23,5 / 1,0 = 23,5 kN/cm² τR,d = fy,k / (γM • √3) = 23,5 / (1,0•√3)= 13,6 kN/cm²

Querschnittswerte: A = 149 cm² ts = 11,0 mm

h = 300 mm tg = 19,0 mm b = 300 mm r = 27,0 mm Iy = 25170 cm4 Sy = 934 cm³ Wy = 1680 cm³ c/t: c = h-2•(tg+r) = 300-2•(19+27)=208 mm t = ts = 11 mm c/t = 208/11 = 18,9 < 72•ε mit ε = √(235/fy) = 1 � Querschnittsklasse 1 E = 210000 N/mm² E•Iy = 52857 kNm²

3.2.3.1 Spannungsnachweise

Elastischer Tragfähigkeitsnachweis σx = Nx,d / A + My,d / Wy τ = Vz,d • Sy / (Iy • ts) σx = 13,06 / 149 + 222,33 • 100 / 1680 = 13,32 kN/cm² Ausnutzung 13,32/23,5 =0,57 τ = 191,88 • 934 / (25170•1,1) = 6,48 kN/cm²

Ausnutzung 6,48 / 13,6 =0,48


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BAUTEIL: A Überbau



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3.2.3.2 Nachweis der Lebensdauer

Da kein Korrosionsschutz vorzusehen ist, ist eine mittlere Abtragungsrate von 2•0,01 mm/a zu berücksichtigen. Für Unterbauten ist eine Lebensdauer von 100 Jahren und für Überbauten von 70 Jahren zu berücksichtigen. Querschnittswerte: red. A = 137 cm²

red. Iy = 23277 cm4 red. Wy = 1559 cm³ σx = 13,06 / 137 + 222,33 • 100 / 1559 = 14,42 kN/cm² Ausnutzung 14,42/23,5 =0,62

3.2.3.3 Nachweis der Durchbiegungen

Linienlast w = 5/384 • q • l4 / (E•I) Einzellast (mittig) w = 1/48 • P•l³ / (E•I) 2 Einzellasten (mittig) w = 1/24 • P•l³ • (3•α -4•α³) / (E•I) α = a/l = 1,155/5,31=0,218 m zul. Durchbiegung zul. w = l / 300 = 17,7 mm w = [5/384•2,35•5,314 + 1/48•56,7•5,31³ + 1/24•56,7•5,31³•(3•0,218 - 4•0,218³] / 52857•103 w = 7,9 mm < l/300 = 17,7 mm

3.2.3.4 Nachweis der zulässigen Erzeugnisdicke

nach DIN EN 1993-1-10, Abschn. 2.3.1 Der Nachweis erfolgt für die Stahlgüte S235 JR. σEd = 0,75 • fy(t) m it fy(t) = fy, nom – 0,25 • t / t0 t = tg = 19,0 mm Erzeugnisdicke t0 = 1 mm σEd = 0,75 • (235 N/mm² – 0,25 • 19 mm / 1 mm) σEd = 0,75 • 230 N/mm² = 172,5 N/mm² σx = 14,42 kN/cm² siehe Abschn. 3.2.3.2 Ausnutzung 14,42/17,25 = 0,84 σx = 14,42 kN/cm² < 0,75 • fy(t) maßgebende Einsatztemperatur DIN EN 1993-1-10 / NA, Tab. NA.A.1: Tmdr = -30°C nach DIN EN 1993-1-10, Tab. 2.1 größte zulässige Erzeugnisdicke t für S235 JR, TED = -30°C zul. t = 30 mm > vorh. t = tg = 19,0 mm


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3.3 Nachweis der Befestigung der Borde

Die Schrammborde bestehen aus RHP 160x80x8 und aus Teilstücken mit einer Länge von 1,50 bzw. 1,55 m. An den Borden werden Winkel L 100x8 geschweißt und auf die Fahrbahntafel geschraubt. Verteilungsbreite 0,5 + 2 • (0,16-0,05) + 2 • 0,08 = 0,88 m (horizontal u. vertikal verteilt) Die Winkel L 100x8 und Schraubverbindungen werden im Abstand von 0,44 und 0,49 m angeordnet.

Einwirkung je Winkel bzw. Schraub- und Schweißverbindung Seitenstoß Hs = 100 kN ½ • (0,44+0,49) m / 0,88 m = 52,9 kN Hebelarm h = 0,16 – 0,05 = 0,11 m Moment M = Hs • h = 52,9 x 0,11 = 5,82 kNm


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3.3.1 Nachweis

3.3.1.1 Schraubverbindung L-Profil - Fahrbahntafel

Schrauben M20 nach DIN 7990 Festigkeitsklasse 4.6 Spannungsquerschnitt A = 314 mm² (glatter Teil des Schaftes) As = 244,8 mm² Zugfestigkeit fub = 4•100 = 400 N/mm² Streckgrenze fyb = 0,6•400 = 240 N/mm² Zugkraft in den Schrauben Ft,d = My,d / e mit e = 0,08+0,055 = 0,135 m Ft,d = 5,82 / 0,135 Ft,d = 43,1 kN Grenzzugkraft Ft,Rd = k2 • fub • As / γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2 Ft,Rd = 0,9 • 400 N/mm2 • 244,8 mm2 / 1,15 • 10-3 Ft,Rd = 76,6 kN Die Zugkraft wird durch 1 Schraube aufgenommen. Ft,d / n = NR,d Ft,d / Ft,Rd = 43,1 / 76,6 = 0,56 < 1,0 Abscherkraft in den Schrauben Fv,d = 52,9 kN Grenzabscherkraft Fv,Rd = αv • fub • As / γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2 Fv,Rd = 0,6 • 400 N/mm2 • 244,8 mm2 / 1,15 • 10-3 Fv,Rd = 51,0 kN Die Kraft wird durch 2 Schrauben aufgenommen. Fv,d / n = NR,d 52,9 kN / 2 = 26,5 kN Fv,d / Fv,Rd = 26,5 / 51,0 = 0,52 < 1,0 Bei gleichzeitiger Wirkung einer Abscher- und Zugbeanspruchung Fv,d / Fv,Rd + Ft,d / (1,4•Ft,Rd) ≤ 1,0 26,5 / 51,0 + 43,1 / (1,4 • 76,6) = 0,92 < 1,0


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Lochleibung Grenzlochleibungskraft

Fb,Rd = β • k1 • αb • fu • d • t / / γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2

β = 1,0 bei normalen runden Löchern k1 = 2,5 αb = min {αd ; fub/fu ; 1,0} fub/fu = 400 / 360 = 1,11 αd = e1 / (3•d0) = 45 / (3•25) = 0,60 e1 = a – w1 = 100-55 = 45 mm fu = 360 N/mm² d = 20 mm d0 = 21 mm t = 8 mm Winkelprofil (L 100x8) maßgebend

Fb,Rd = 1,0 • 2,5 • 0,60 • 360 • 20 • 8 / 1,15 • 10-3 Fb,Rd = 75,1 kN bei einschnittigen Anschlüssen mit nur einer Schraubenreihe Fb,Rd ≤ 1,5 • fu • d • t / / γM2

mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2

Fb,Rd ≤ 1,5 • 360 • 20 • 8 / 1, 15 • 10-3 Fb,Rd = 75,1 kN Die Kraft wird durch 2 Schrauben aufgenommen. Fv,d / n = 52,9 kN / 2 = 26,5 kN Fv,d / Fb,Rd = 26,5 / 75,1 = 0,36 < 1,0


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3.3.1.2 Schweißnaht L-Profil - Bord

Bemessungswerte Nx,d = Md / e Nx,d = 5,82 / 0,08 = 72,8 kN Vz,d = ½ • 52,9 = 26,5 kN Die L-Profile werden umlaufend mit einer Kehlnaht an die Borde geschweißt. Es werden nur die vertikalen Schweißnähte berücksichtigt. 2 Kehlnähte a=3 mm, lw = 10,0 cm, S 235 Aw = 2 • 0,3 • 10,0 = 6,0 cm² Iw = 2 • a • lw³ / 12 = 2 • 0,3 • 10,0³ / 12 = 50 cm4 σ┴V = Vz,d / (√2 • Aw) σ┴V = 26,5 / (√2 • 6,0) σ┴V = 3,13 kN/cm² σ┴M = 0 σ┴ = σ┴V + σ┴M ≤ 0,9 • fu / γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2 σ┴ = 3,13 + 0 ≤ 0,9 • 36 / 1,15 σ┴ = 3,13 ≤ 28,1 kN/cm² τ┴ = σ┴ = 3,13 kN/cm² τ║ = Nd / Aw ≤ fu / (√3 • βw • γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2 τ║ = 72,8 / 6,0 ≤ 36 / (√3•0,8•1,15) τ║ = 12,14 kN/cm² < 22,6 kN/cm² [σ┴² + 3 • (τ┴² + τ║ ²)]0,5 ≤ fu / (βw • γM2 mit γM2 = 1,15 außergew. Bemessungssituation nach DIN EN 1993-2 NA, NDP Zu 6.1(1)P, Anmerkung 2 [3,13² + 3•(3,13²+12,14²)]0,5 ≤ 36 / (0,8•1,15) 21,9 kN/cm² < 39,1 kN/cm²


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3.4 Nachweis der Lagerstreifen

Zwischen den Stahlplatten und den Längsträgern werden Lagerstreifen aus unbewehrtem Elastomer z.B. Compactlager S65 der Fa. Calenberg eingebaut. Abmessungen b x t = 75 x 15 mm zul. V = 563 kN zul. α = 0,40 ‰ zul. σm = (S² + S + 1) / 1,30 ≥ 10 N/mm² mit S = b /(2•t) Einwirkungen ständige Einwirkung Az = qg,k • l = 0,025 m • 78,5 kN/m³ • 0,60 m= 1,18 kN / m veränderliche Einwirkungen SLW 30/30 - Einzelachse maßgebend Anordnung direkt über den Längsträger Schwingbeiwert φ = 1,4 Radlast PA = φ • ½ • 130 kN = 91,0 kN Radbreite b = 0,46 m Linienlast qq,k = PA / b = 91,0 / 0,46 = 197,9 kN/m Auflagerkraft Az = qq,k • b / l • (l – ¼•b) Az = 197,9 • 0,46 / 0,60 • (0,60 – ½•0,46) = 73,6 kN Lastverteilung in Richtung der Längsträger 2•2,5+20 = 25 cm Az = 73,6 / 0,25 = 294,4 kN/m Kombination Az = 1,35 • 1,18 + 1,5 • 294,4 = 443,2 kN/m Nachweis der zulässigen Lagerkräfte Az ≤ zul. V 443,2 ≤ 563 kN Nachweis der zul. Spannungen max. σ = 443,2 kN/m / 75 = 5,90 N/mm² max. σ ≤ zul. σm 5,90 N/mm² ≤ 10 N/mm² Nachweis der Verdrehungen max. Durchbiegung des Fahrbahnbelages w = 2,09 mm siehe Abschn. A / 3.1.3.3 vorh. Verdrehung max. α = 2•w / (1/2 • l) • 10³= 2 • 2,06 / (½ • 600) • 10³ = 13,7 ‰ max. α ≤ zul. α 13,7 ‰ ≤ 0,40 ‰


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BAUTEIL: A Überbau



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3.5 Auflager

Der Überbau wird direkt über 2 Winkelprofile (L100x10) auf die Spundwände gelagert. Die Winkelprofile werden mit den Längsträgern verschraubt. Durch den Anschlag auf der Luft- und Erdseite werden die Horizontalkräfte (Abstützkräfte aus der Spundwandberechnung) in den Überbau eingeleitet.

3.5.1 Nachweis der Lasteinleitung am Auflager

Breite der Spundwand 300 mm c = 300 mm l = 300 + 5 • (19+27) = 530 mm Lagerkraft Fd = 1,35 • 7,3 + 1,5 • 133,9 (siehe Abschn. A / 3.2.2.1) Fd = 210,8 kN Grenzkraft FR,d = s • l • fy / γM FR,d = 10,5 • 530 • 235 / 1,0 • 10-3 FR,d = 1307 kN Ausnutzung Fd / FR,d = 210,8 / 1307 = 0,17 Konstruktiv wird beidseitig des Längsträgers je 1 Stegblech (t=10 mm) in der Auflagerachse angeordnet.


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BAUTEIL: A Überbau



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3.5.2 Nachweis der Schraubverbindung

Schrauben M16 nach DIN 7990 Festigkeitsklasse 4.6 Spannungsquerschnitt A = 201 mm² (glatter Teil des Schaftes in der Scherfuge) Zugfestigkeit fub = 4•100 = 400 N/mm² Streckgrenze fyb = 0,6•400 = 240 N/mm² Abscheren Grenzabscherkraft

Glatter Teil des Schaftes in der Scherfuge Fv,Rd = αv • fub • A / γM2 Fv,Rd = 0,6 • 400 N/mm² • 201 mm² / 1,25 • 10-3 Fv,Rd = 38,6 kN Abstützkraft aus der Spundwandberechnung 21,77 kN/m (siehe Abschn. B / 3.2) Abstand der Längsträger 0,6 m Aufnahme durch 2 Schrauben Fv,Ed = ½ • 21,77 • 0,6 = 6,6 kN

Fv,Ed / Fv,Rd = 6,6 / 38,6 = 0,17 < 1,0 Lochleibung Grenzlochleibungskraft

Fb,Rd = β • k1 • αb • fu • d • t / / γM2 β = 1,0 bei normalen runden Löchern k1 = 2,5 αb = αd = e1 / (3•d0) = 30 / (3•18) = 0,556 fu = 360 N/mm² d = 16 mm d0 = 18 mm t = 10 mm Winkelprofil (L 100x10) maßgebend

Fb,Rd = 1,0 • 2,5 • 0,556 • 360 • 16 • 10 / 1,25 • 10-3 Fb,Rd = 64,0 kN bei einschnittigen Anschlüssen mit nur einer Schraubenreihe Fb,Rd ≤ 1,5 • fu • d • t / / γM2 Fb,Rd ≤ 1,5 • 360 • 16 • 10 / 1, 25 • 10-3 Fb,Rd = 69,1 kN Abstützkraft aus der Spundwandberechnung 21,77 kN/m (siehe Abschn. B / 3.2) Abstand der Längsträger 0,6 m Aufnahme durch 2 Schrauben Fv,Ed = ½ • • 21,77 • 0,6 = 6,6 kN

Fv,Ed / Fb,Rd = 6,6 / 64,0 = 0,11 < 1,0


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BAUTEIL: B Unterbauten

BLOCK: Inhaltsverzeichnis Seite: B / 1


Archiv-Nr.:

B Unterbauten

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 Allgemeines 2

2 Berechnungsgrundlagen 2

2.1 Geometrie 2

2.2 Baustoffe, Bodenkennwerte, GW-Stände 2

2.3 Bemessungswerte für Spundwandgründung 4

3 Widerlager 4

3.1 Berechnung der Schnittkräfte 5

3.2 Zusammenfassung der Ergebnisse der rechnertechn. Berechnung 7

3.3 Nachweis der Lastabtragung in den Baugrund 8

3.4 Nachweis der Lebensdauer 9

4 Flügel 10

4.1 Berechnung der Schnittkräfte 11

4.2 Zusammenfassung der Ergebnisse der rechnertechn. Berechnung 15

4.3 Nachweis der Lastabtragung in den Baugrund 16

4.4 Nachweis der Lebensdauer 16

Anlage: B1 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand WL - Bauzustand B2 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand WL - Endzustand B3 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=2,10 m – Bauzustand B4 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=1,33 m – Bauzustand B5 Rechnertechnische Berechnung der Spundwand Flügel h=0,53 m – Bauzustand B6 Datenblatt Larssen 603


PROGRAMM:



BLOCK: Seite: B / 2


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1 Allgemeines Das Bauwerk erhält eine Tiefgründung auf Spundwänden. Für die Bemessung der Spundwand werden der Bauzustand sowie der Endzustand untersucht.

2 Berechnungsgrundlagen 2.1 Geometrie

siehe Abschn. A / 2.1

2.2 Baustoffe, Bodenkennwerte, GW-Stände

Baustoff: Spundbohlen Stahlgüte: S 240 GP Bodenkennwerte: Die Bodenkennwerte werden dem Baugrundgutachten G-7652 „Wiederanbindung Altarm Qu_AaN_07a_01“ vom 7.10.2013 sowie Ergänzung G-7654 von Juli 2016 der Planungsgesellschaft Scholz+Lewis mbH entnommen. Aufschluss RKS 01/1 (Ansatzhöhe: 24,55 müNHN) γ/ γ’ φ c UK Schicht [kN/m³] [°] [kN/m²] [müNHN] Mutterboden (Mu) 24,45 Aue- und Talsande (SE) 16,0/8,5 30,0 0 21,50 Aue- und Talsande (SE) 17,0/9,5 32,5 0 17,40 Aue- und Talsande (SE) 18,0/10,5 35,0 0 Ab ca. +21,5 m NHN gehen die Lagerungsverhältnisse in mitteldichte Zustände über. Eine dichte Lagerung der Sande setzt erst ab ca. 7,20 m u. GOK ein (+17,4…17,5 m NHN). Aufschluss RKS 01/2 (Ansatzhöhe: 24,65 müNHN) γ/ γ’ φ c UK Schicht [kN/m³] [°] [kN/m²] [müNHN] Mutterboden (Mu) 24,55 Auffüllung ([SE]) 16,0/8,5 30,0 0 24,05 Aue- und Talsande (SE), locker 16,0/8,5 30,0 0 22,55 Auesande mit org. Beimengungen (SE-OH) 16,0/8,5 30,0 0 22,05 Auesande mit org. Beimengungen (OH) 16,0/8,5 30,0 0 21,50 Auesande mit org. Beimengungen (OH) 17,0/9,5 32,5 0 20,25 Aue- und Talsande (SE) mitteldicht 17,0/9,5 32,5 0 17,40 Aue- und Talsande (SE) dicht 18,0/10,5 35,0 0 Ab ca. +21,5 m NHN gehen die Lagerungsverhältnisse in mitteldichte Zustände über. Eine dichte Lagerung der Sande setzt erst ab ca. 7,20 m u. GOK ein (+17,4…17,5 m NHN).


PROGRAMM:



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Archiv-Nr.:

Aufschluss RKS 01/2a (Ansatzhöhe: 24,65 müNHN) γ/ γ’ φ c UK Schicht [kN/m³] [°] [kN/m²] [müNHN] Mutterboden (Mu) 24,55 Auffüllung ([SE] [SU]) 16,0/8,5 30,0 0 24,05 Aue- und Talsande (SE) 16,0/8,5 30,0 0 22,75 Auesande mit org. Beimengungen (OH) 16,0/8,5 30,0 0 20,50 Auesande mit org. Beimengungen (OH) 17,0/9,5 32,5 0 20,25 Aue- und Talsande (SE) mitteldicht 17,0/9,5 32,5 0 16,80 Aue- und Talsande (SE) dicht 18,0/10,5 35,0 0 16,20 Aue- und Talsande (SE) mitteldicht 17,0/9,5 32,5 0 13,60 Gegenüber dem Baugrundgutachten von 2013 haben sich die Lagerungsbedingungen geändert. Ab ca. +20,5 NHN m gehen die Lagerungsverhältnisse in mitteldichte Zustände über. Zwischen +16,2 und +16,8 NHN m wurde eine dichte Lage nachgewiesen, darunter lagern die Sande bis zur Endtiefe bei +13,6 m NHN wiederum überwiegend mitteldicht. idealisiertes Baugrundprofil Folgendes idealisierte Baugrundprofil wird für die Bemessung berücksichtigt. γ/ γ’ φ c UK Schicht [kN/m³] [°] [kN/m²] [müNHN] Sand, locker (SE) 16,0/8,5 30,0 0 20,50 Sand, mitteldicht (SE) 17,0/9,5 32,5 0 13,60 Eine dichte Lagerung wird nicht berücksichtigt Grundwasserstände: Zwischen Havelstrom und Grundwasserleiter besteht ein direkter hydraulischer Kontakt. Da keine Erkenntnisse zu Ganglinien aus Messstellen in der Havelniederung vorliegen, kann näherungsweise eine Abschätzung der minimalen und maximalen Grundwasserstände aus den statistischen Hauptwerten der Wasserstände in der Havel erfolgen. Für den Pegel UP Garz (UHW-km 129,18) werden durch das WSA Brandenburg folgende Hauptwerte angegeben: NNW und NW: +22,48 m NHN MNW +22,77 m NHN MW (Sommer) +23,31 m NHN MW +23,67 m NHN MW (Winter) +24,03 m NHN HW +25,91 m NHN HHW +26,83 m NHN


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Archiv-Nr.:

2.3 Bemessungswerte für Spundwandgründung

Im Baugrundgutachten wurden folgende Bemessungswerte für eine Tiefgründung auf Spundwänden angegeben.

qs,k qb,k (σs) [kN/m²] [kN/m²]

> +20,50 - - ≤ +20,50 26,51) / 20,02) 100001) / 75002) 1) gerammt 2) einvibriert Es wird angenommen, dass die Spundbohlen durch Vibration in den Baugrund eingebracht werden.

3 Widerlager Im Bauzustand wird die Spundwand im Baugrund als voll eingespannte, freistehende Wand und im Endzustand am Kopf abgestützte Wand bemessen. Auf die Wand wirkt der aktive Erddruck aus Bodeneigengewicht und Verkehrslast. Im Bauzustand wird auf OK Fahrbahn eine Gleichlast pk=10 kN/m² nach EAB, EB 56 berücksichtigt. Die Abstände für Bagger und Hebezeuge sind nach EB 57 zu beachten. Im Endzustand wirkt die gleichmäßig verteilte Last qk = 16,7 kN/m² (Einwirkungen aus SLW 30). Maßgebend für die Bemessung der Spundwand ist ein niedriger Wasserstand. Es wird daher der NNW von 22,48 m berücksichtigt. Die Ermittlung der Schnittkräfte erfolgt mit dem Programm 4H-Grube der PCAE Gesellschaft für Programmentwicklung, -vertrieb und Computer Aided Engineering mbH Hannover. Die Spundwand wird aus Einzelbohlen Larssen 603 durch Vibrieren hergestellt. DB La 603 EB La 603 h 310 mm 310 mm A 138 cm²/m 138 cm²/m W 1200 cm³/m 330 cm³ / 0,6 m = 550 cm³/m I 18600 cm4/m 3830 cm4 / 0,6 m = 6383 cm4/m Die Nachweise erfolgen für die Einzelbohle Larssen 603.


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Archiv-Nr.:

3.1 Berechnung der Schnittkräfte

Bauzustand

Rechnertechnische Berechnung siehe Anlage B1


PROGRAMM:



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Archiv-Nr.:

Endzustand



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3.2 Zusammenfassung der Ergebnisse der rechnertechn. Berechnung

Maßgebend für die Profilauswahl werden der Nachweise der Tragfähigkeit und die Begrenzung der Kopfverformung im Bauzustand. Für den Endzustand wäre ein schwächeres Spundwandprofil ausreichend. Spundwand: EB La 603 Fläche A = 138 cm²/m Widerstandsmoment W = 550 cm³/m Trägheitsmoment I = 6383 cm4/m

BZ EZ

erf. Bohlenlänge [m] 4,48 m 3,59–0,35 = 3,24 m

gew. Bohlenlänge [m] 6,50 6,50

Stahlgüte S 240 GP S 240 GP

Tragfähigkeit n. DIN 18800 0,209 0,131

Nachweis des Erdwiderstandes 1,011 ≈ 1,0 0,989

Nachweis der Vertikalkomponente 0,774 0,897

Nachweis der Verformung 0,157 0,018

max. Durchbiegung [mm] 7,9 0,9

Abstützkraft oben [kN/m] - charakt. design -

15,26 21,77


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3.3 Nachweis der Lastabtragung in den Baugrund

Profil Larssen 603 Spitzendruckfläche Ab = 0,01383 m²/m Ab = 0,0166 m² von 2 EB Mantelreibungsfläche As = 2,60 m²/m (beidseitig) As = 2,60 m²/m • 1,2 m = 3,12 m² von 2 EB (beidseitig)

Vertikallasten: Zur Abtragung der Lasten aus einem Längsträger des Überbaus werden nur 2 Einzelbohlen La 603 herangezogen. Eigenlast Überbau 14,6 kN / 2EB siehe Abschn. A / 3.2.2.1 Verkehr auf dem Überbau (ohne φ) 118,3 kN / 2EB siehe Abschn. A / 3.2.2.1 Lastkombination: die ständige und vorübergehende Bemessungssituation 1,35 • 14,6 + 1,5 • 118,3 = 197,2 kN / 2 EB 197,2 kN / (2 • 0,6) = 164,3 kN/m Widerstand der Spundwände Rd = Rk / γp γp = 1,4

Tragfähige Schichten stehen schon ab ≤20,5 müNHN an. Die Mantelreibung wird unterhalb der erforderlichen Spundwandlänge (d.h. 23,60 – 3,59 ≈ 20,00 müNHN) auf der Erd- und Luftseite und im Bereich der erforderlichen Spundwandlänge auf der Luftseite berücksichtigt. Die Spundwände werden durch Vibrieren in den Baugrund eingebracht. Auflockerungsbohrungen sind nicht zulässig.

Rk = qs,k • As + qbk • Ab Rk = 20 kN/m²•½•3,12•(20,5-20,0) + (Mantelreibg. einseitig, Bereich 20,00…20,5 m)

20 kN/m²•3,12•(20,0-16,75) + (Mantelreibung beidseitig, Bereich < 20,00 m) 7500 kN/m² • 0,0166 m² (Spitzendruck Bereich < 20,5 m)

Rk = 342,9 kN/m Rd = 342,9 / 1,4 = 244,9 kN/m > 164,3 kN/m


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3.4 Nachweis der Lebensdauer

Für das Grundwasser und Oberflächenwasser liegt eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit für Flächen sowie Mulden- und Lochkorrosion vor. Es wird eine mittlere Abtragungsrate von 2•0,01 mm/a berücksichtigt. Für Unterbauten ist eine Lebensdauer von 100 Jahren und für Überbauten von 70 Jahren zu berücksichtigen. Der Nachweis wird gemäß Spundwandhandbuch der Hoesch Stahl AG geführt.

mögliche Abrostung ∆t = t0 • (1 – σ0 / σs ) = 6,76 mm

t0 = 8,2 mm Blechdicke im Steg σ0,1 = 31,50 MN/m² aus Spundwandberechnung (siehe Anlage B2, Endzustand) σ0,2 = 164,3 • 10-3 / 0,0166 = 9,90 MN/m² Einwirkung aus dem Überbau σ0 = σ0,1 + σ0,2 = 41,40 MN/m² σs = 235/1,0 = 235 MN/m²

Abrostungsrate R = 0,02 mm/a Lebensdauer L = ∆t / R = 338 Jahre


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4 Flügel Im Bau- und Endzustand wird die Spundwand im Baugrund als voll eingespannte, freistehende Wand bemessen. Auf die Wand wirkt der aktive Erddruck aus Bodeneigengewicht und Verkehrslast. Im Bauzustand wird auf OK Fahrbahn eine Gleichlast pk=10 kN/m² nach EAB, EB 56 berücksichtigt. Die Abstände für Bagger und Hebezeuge sind nach EB 57 zu beachten. Im Endzustand wirkt die gleichmäßig verteilte Last qk = 16,7 kN/m² (Einwirkungen aus SLW 30). Diese Last wirkt gar nicht oder nur geringfügig auf die Flügelwände. Daher wird der Bauzustand maßgebend. Die Aushubtiefe streckt sich von Grabensohle bis OK Spundwand. Auf der Erdseite folgt eine Böschung mit einer Neigung von 1:1,5. Maßgebend für die Bemessung der Spundwand ist ein niedriger Wasserstand. Es wird daher der NNW von 22,48 m berücksichtigt. Die Ermittlung der Schnittkräfte erfolgt mit dem Programm 4H-Grube der PCAE Gesellschaft für Programmentwicklung, -vertrieb und Computer Aided Engineering mbH Hannover. Die Spundwand werden aus Einzelbohlen Larssen 603 durch Vibrieren hergestellt. DB La 603 EB La 603 h 310 mm 310 mm A 138 cm²/m 138 cm²/m W 1200 cm³/m 330 cm³ / 0,6 m = 550 cm³/m I 18600 cm4/m 3830 cm³ / 0,6 m = 6383 cm4/m Die Nachweise erfolgen für die Einzelbohle Larssen 603. Die Schrägflügel sind abgestuft und haben unterschiedliche Höhen. Berechnet werden alle Flügelhöhen. Der Rechnertechnische Ausdruck erfolgt nur für ausgewählte Flügelhöhen.


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4.1 Berechnung der Schnittkräfte

Bauzustand Draufsicht


PROGRAMM:





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Flügelwandhöhe 2,10 m



PROGRAMM:





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4.2 Zusammenfassung der Ergebnisse der rechnertechn. Berechnung

Es wird das gleiche Spundwandprofil wie in den Widerlagern verwendet. Spundwand: EB La 603 Fläche A = 138 cm²/m Widerstandsmoment W = 550 cm³/m Trägheitsmoment I = 6383 cm4/m

BZ BZ BZ BZ BZ BZ

OK Spundwand [m] 23,60 m 23,30 m 22,90 m 23,50 m 22,10 m 21,70 m

OK Berme an der Spundwand [m]

23,60 m 23,23 m 22,83 m 22,43 m 22,03 m 21,63 m

Höhe Aushub h [m] 2,10 m 1,73 m 1,33 m 0,93 m 0,53 m 0,13 m

∆ h [m] 0 m 0,07 m 0,07 m 0,07 m 0,07 m 0,07 m

Breite der Berme vor Spundwand [m] ∞ 2,60 m 2,00 m 1,40 m 0,80 m 0,20 m

OK Böschung [m] 23,60 m 23,72 m 23,86 m 24,00 m 24,14 m 24,28 m

Höhe Böschung [m] 0 m 0,49 m 1,03 m 1,57 m 2,11 m 2,65 m

erf. Bohlenlänge [m] 5,52+∆h =

5,52 m 4,57+∆h =

4,64 m 3,75 +∆h =

3,82 m 3,25 +∆h =

3,32 m 2,85 +∆h =

2,92 m 2,45 +∆h =

2,52 m

gew. Bohlenlänge [m] 6,50 5,50 4,50 4,00 3,50 3,00

Stahlgüte S 240 GP S 240 GP S 240 GP S 240 GP S 240 GP S 240 GP

Tragfähigkeit n. DIN 18800 0,346 0,206 0,111 0,062 0,042 0,033

Nachweis des Erdwiderstandes

0,825 0,976 0,977 0,826 0,727 0,674

Nachweis der Vertikalkomponente

0,756 0,709 0,665 0,576 0,563 0,609

Nachweis der Verformung 0,400 0,163 0,059 0,024 0,011 0,006

max. Durchbiegung [mm] 20,01 8,2 3,0 1,2 0,6 0,3


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4.3 Nachweis der Lastabtragung in den Baugrund

Die Nachweis der Vertikalkomponenten wurde durch die Anpassung der Reibungswinkel erreicht (δp =-½φ, δa =⅔φ)

4.4 Nachweis der Lebensdauer

Für das Grundwasser und Oberflächenwasser liegt eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit für Flächen sowie Mulden- und Lochkorrosion vor. Es wird eine mittlere Abtragungsrate von 2•0,01 mm/a berücksichtigt. Für Unterbauten ist eine Lebensdauer von 100 Jahren und für Überbauten von 70 Jahren zu berücksichtigen. Der Nachweis wird gemäß Spundwandhandbuch der Hoesch Stahl AG geführt.

mögliche Abrostung ∆t = t0 • (1 – σ0 / σs ) = 5,30 mm

t0 = 8,2 mm Blechdicke im Steg/Flansch σ0 = 83,04 MN/m² (siehe Anlage B3, Bauzustand) σs = 235/1,0 = 235 MN/m²

Abrostungsrate R = 0,02 mm/a Lebensdauer L = ∆t / R = 265 Jahre

Anlage 1

Rechnertechnische Berechnung

Spundwand der Widerlager Bauzustand

Anlage 2


Spundwand der Widerlager Endzustand

Anlage 3


Spundwand der Flügel Bauzustand

h = 2,10 m

Anlage 4



h = 1,33 m

Anlage 5



h = 0,53 m

Anlage 6

Datenblatt Spundwandprofil Larssen 603

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