normenhandbuch zu ec 7-1 und din 1054 - · pdf filebundesanstalt für wasserbau karlsruhe...

BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Ilmenau

B. Schuppener

Das Normen-Handbuch zu EC 7-1 und DIN 1054


• Zusammenführung von europäischen und nationalen Normen

• Eurocode 7 und DIN 1054:2010– Grenzzustände– Teilsicherheitsbeiwerte– Bemessungssituationen– …….

• Wie geht es weiter?

Normenhandbuch zu EC 7-1 und DIN 1054


DIN 1054:2005Eurocode 7-1

Spez. deutsche Erfahrungen: z.B.

aufnehmbare Sohlpressungen

und Pfahl-widerstände

Nicht übernommene

Nachweis-verfahren und

informative Anhänge

Gemeinsame Regelungen:

z.B. Konzept der Grenzzustände und Teilsicher-heitsbeiwerte, Geotechnische

Kategorien

Eurocode 7-1:2005 und DIN 1054:2005


Grundsätze zur Zusammenführung von europäischen und nationalen Normen

• Die Eurocodes sind von allen Mitgliedsstaaten der EU einzuführen.

• Nationale Normen sind weiterhin zulässig, aber

• nationale Normen dürfen weder europäischen Normen widersprechen noch mit ihnen konkurrieren.

• Nationalen Normen, für die es europäische Normen gibt, sind nach einer Übergangsfrist die zurück zu ziehen.


Nationaler Anhang zu einem Eurocode

• Zahlenwerte für Teilsicherheitsbeiwerte, • Entscheidung über die anzuwendenden

Nachweisverfahren,• Entscheidung bezüglich der Anwendung

informativer Anhänge und • Verweise auf nicht widersprechende zusätzliche

Angaben, die dem Anwender beim Umgang mit dem Eurocode helfen.

Der nationale Anhang enthält:


2010-12

Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1:2005-10

Ground – verification of safety of earthworks and foundationsSupplementary rules for DIN EN 1997-1:2005-10


Eurocode 7-1

Eurocode 7-1:2005 und DIN 1054:2005

DIN 1054:2010Ergänzende

Regelungen zu DIN EN 1997-1


Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln;

Baugrund- Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1:2008-10

Nationaler Anhang zuEurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln;Deutsche Fassung EN 1997-1:2004

DIN EN 1997-1/NA

DIN EN 1997-1

DIN 1054


Normenhandbuch

DIN EN 1997-1:2005-10Geotechnische Bemessung -

Allgemeine Regelnund

DIN 1054: 2009-??Ergänzende Regelungen

zu DIN EN 1997-1


Zukünftige Normenhierarchie in Europa Eurocode:

Grundlagen derTragwerksplanung

Eurocode:Grundlagen der

Tragwerksplanung

Eurocode 1:Einwirkungen auf

Tragwerke

Eurocode 1:Einwirkungen auf

Tragwerke

Eurocode 3:Bemessung von

Stahlbauten


Stahlbauten


Stahlbetonbauten


Stahlbetonbauten

Eurocode 7:Bemessung in der

Geotechnik

Eurocode 7:Bemessung in der

Geotechnik

EC 4 EC 5 EC 6 EC 8 EC 9

Nationaler Anhangzu EC 7

Nationaler Anhangzu EC 7

Nationaler Anhang zum EC 3





Regelungen zu EC 7


Regelungen zu EC 7

EAUEAU

Merkblatt Standsicherheit von

Dämmen an Bundes-wasserstraßen

Merkblatt Standsicherheit von

Dämmen an Bundes-wasserstraßen

EABEAB

DIN 4084 Gelände-und Böschungsbruch-

berechnung

DIN 4084 Gelände-und Böschungsbruch-

berechnung

DIN 19702Standsicherheit Massivbauwerke im Wasserbau

DIN 19702Standsicherheit Massivbauwerke im Wasserbau

DIN 19704Stahlwasserbauten

DIN 19704Stahlwasserbauten

Normen-Handbuch



• Eurocode 7-1 und DIN 1054:2009– Grenzzustände– Teilsicherheitsbeiwerte– Bemessungssituationen– …….


Normen-Handbuch zu EC 7-1 und DIN 1054


Konzept der Eurocodes: Grenzzustände

Ein Grenzzustand ist der Zustand eines Tragwerks, bei dessen Überschreitung die der Tragwerkspla-nung zugrunde gelegten Anforderungen über-schritten werden.Der Grenzzustand der Tragfähigkeit ist der Zustand des Tragwerks, dessen Überschreiten zu einem rechnerischen Einsturz oder anderen Formen des Versagens führt. (ULS: Ultimate Limit State)Der Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist der Zustand des Tragwerks, dessen Überschreiten die für die Nutzung festgelegten Bedingungen nicht mehr erfüllt. (SLS: Serviceability Limit State)


EQU:Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Bau-grunds als starrer Körper, bei dem Festigkeit weder im Bauwerk noch im Boden entscheidend ist.

STR: Sehr große Verformungen oder Bruch des Bauwerksoder konstruktiver Elemente einschließlich Fundamente, Pfähle usw., bei dem die Festigkeit des Materials entscheidend ist.

GEO:Sehr große Verformungen oder Bruch im Baugrund, bei dem die Festigkeit des Baugrunds entscheidend ist.

UPL: Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Baugrunds infolge von Auftrieb oder anderer Vertikalkräfte.

HYD:Hydraulische Grundbruch, innerer Erosion und Piping im Boden infolge von hydraulischen Gradienten

Grenzzustände der Tragfähigkeit in derGeotechnik


Grenzzustände der Tragfähigkeit

GZ 1CGEO-3

Sehr große Verformungen oder Bruch im Baugrund, bei dem die Festigkeit des Baugrunds entscheidend ist

GEO-2

Bruch des Bauwerks oder konstruktiver Elemente, wobei die Festigkeit des Materials entscheidend ist.GZ 1BSTR

Hydraulische Grundbruch und Materialtransport im Boden infolge von hydraulischen GradientenHYD

Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Bau-grunds infolge von Auftrieb oder anderer Vertikal-kräfte.

UPL

Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Baugrunds als starrer Körper, wobei die Festigkeit weder im Bauwerk noch im Boden entscheidend ist.

GZ 1A

EQU

BeschreibungDIN 1054EC 7-1


Nachweis von Grenzzuständen der Tragfähigkeit im Bauwesen

Ed: Bemessungswert der Einwirkungen oder der Beanspruchungen

Rd: Bemessungswert des Widerstandes

Ed ≤ Rd


Ed ≤ Rd

Ek ⋅ γE ≤Rk / γR

Ek: charakteristischer Wert der Einwirkungen oder der Beanspruchungen

γE: Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkungen bzw. Beanspruchungen

Rk : charakteristische Wert des WiderstandesγR: Teilsicherheitsbeiwert für die Widerstände

Verfahren mit faktorisierten Einwirkungen und Widerständen (GEO-2)

(γG = 1,35, γQ = 1,50)


Verfahren mit faktorisiertenScherparametern (GEO-3)

Ed (ϕ´d, c´d) ≤Rd (ϕ´d, c´d)Ed ≤ Rd

tan ϕ´d = tan ϕ´k/ γϕ cd = c´k/ γc

ϕ´k charakteristischer Wert des Reibungswinkels c´k charakteristischer Wert der Kohäsion ϕ´d Bemessungswert des Reibungswinkelsc´d Bemessungswert der Kohäsionγϕ Teilsicherheitsbeiwert für den Reibungsbeiwertγc Teilsicherheitsbeiwert für die Kohäsion


Festlegung der Teilsicherheitsbeiwerte

γR ⋅ γG,Q ≈ ηglobal

γR: Teilsicherheitsbeiwert für den WiderstandγG,Q: Teilsicherheitsbeiwert für die ständigen bzw.

veränderlichen Beanspruchungen

ηglobal: globaler Sicherheitsbeiwert

Grundsatz:Beibehaltung des Sicherheitsniveaus des globalen Sicherheitskonzepts


ηglobal = 2,0 nach DIN 1054 für LF1 undγG,Q ≈ 1,40 als Mittelwert von γG = 1,35 und γQ= 1,50Teilsicherheitsbeiwert des Grundbruchwiderstands:

γGr ≈ 2,0 / 1,40 ≈ 1,40

Beispiel der Grundbruchsicherheit mit:

ηglobal = γG,Q · γR γR ≈ ηglobal / γG,Q

Festlegung der Teilsicherheitsbeiwerte


Versagen des Baugrunds ohne dass die Festigkeit des Baugrunds in Anspruch genommen wird:

Edst,d ≤ Estb,d

Edst,d : Bemessungswert der ungünstigen, destabilisierenden Einwirkung

Estb,d: Bemessungswert der günstigen, stabilisierenden Einwirkung

Grenzzustand des Verlusts der Lagesicherheit (EQU, UPL, HYD)


EG,dst,k: charakteristischer Wert der ungünstigen, destabilisierenden ständigen Einwirkung

EQ,dst,k: charakteristischer Wert der ungünstigen, destabilisierenden veränderlichen Einwirkung

EG,stb,k: charakteristischer Wert der günstigen, stabilisierenden Einwirkung

γG(Q),dst: Teilsicherheitsbeiwert für die ungünstigen, destabili-sierenden ständigen (veränderlichen) Einwirkung

γG,stb: Teilsicherheitsbeiwert für die günstigen, stabilisierenden ständigen Einwirkung

Edst,d ≤ Estb,d

EG,dst,k ⋅ γG,dst + EQ,dst,k ⋅ γQ,dst ≤ Estb,k ⋅ γG,stb

Grenzzustand des Verlusts der Lagesicherheit (EQU, UPL, HYD)


Bemessungssituationen

• Ständige (persistent) Bemessungssituation (BS-P): ihr entsprechen die üblichen Nutzungsbedingungen des Tragwerks (früher Lastfall 1)

• Vorübergehende (transient) Bemessungssituation (BS-T): ihr entsprechen zeitlich begrenzte Zustände (früher Lastfall 2)

• Außergewöhnliche (accidental) Bemessungssituation (BS-A): sie bezieht sich auf außergewöhnliche Bedingungen für das Tragwerk (früher Lastfall 3)

• Bemessungssituation mit Erdbeben (BS-E).


Ermittlung und Kombination von Bemessungswerten

+⋅γ= ∑≥

)G(EE j,kj

j,Gd1

)Q(E)Q(E i,ki

i,i,Q,k,Q ⋅ψ⋅γ+⋅γ ∑>1

011

Ed Bemessungswert der BeanspruchungenγG,j Teilsicherheitsbeiwert der ständigen BeanspruchungenE(..) Beanspruchung von (..)Gk,j charakteristische Wert einer ständigen EinwirkungγQ,i Teilsicherheitsbeiwert der veränderlichen

BeanspruchungenQk,1 charakteristische Wert der Leiteinwirkung der

veränderlichen Einwirkungenψ KombinationsbeiwertQk,j charakteristische Wert der Begleiteinwirkungen der

veränderlichen Einwirkungen


Teilsicherheitsbeiwerte (2005) (2010)

1,001,10

1,301,50γQBeanspruchungen aus ständigen Einwirkungen allgemein

1,001,10

1,201,35γGBeanspruchungen aus ständigen Einwirkungen allgemein

Versagen von Bauwerken und Baugrund (STR und GEO)

1,001,00

1,001,30

1,001,50

γQ,dstDestabilisierende veränderliche Einwirkungen

0,950,95

0,900,95

0,900,95

γG,stbStabilisierende ständige Einwirkungen

1,001,00

1,001,05

1,001,05

γG,dstDestabilisierende ständige Einwirkungen

Hydraulischen Grundbruch und Aufschwimmen (HYD und UPL)

LF 3BS-A

LF 2BS-T

LF 1BS-P

Formel-zeichen

Einwirkung bzw.Beanspruchung


Teilsicherheitsbeiwerte bei Pfählen

1,401,50

1,401,50

1,401,50

γs,tZugpfähle (nur in Ausnahmefällen)

Pfahlwiderstände auf der Grundlage von Erfahrungswerten

1,301,15

1,301,15

1,301,15

γs,tMantelreibung (Zug)

1,201,10

1,201,10

1,201,10

γtGesamtwiderstand (Druck)

1,201,10

1,201,10

1,201,1

γsMantelreibung (Druck)

1,201,10

1,201,10

1,201,10

γbSpitzenwiderstandPfahlwiderstände aus statischen Pfahlprobebelastungen

LF 3BS-A

LF 2BS-T

LF 1BS-P

Formel-zeichen

Widerstand


Pfahlgründungen

( ) ( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

ξξ=

21

minm,cmittm,ck,c

R;

RMINR

Rc,k charakteristischer Pfahlwiderstand (Rc,m)mitt Mittelwert der gemessenen Pfahlwiderständeξ1 Streuungsfaktor für die Mittelwerte(Rc,m)min Kleinstwert der gemessenen Pfahlwiderständeξ2 Streuungsfaktor für den Kleinstwert

1,001,001,00 1,15 1,35 ξ2

1,001,05 1,15 1,25 1,35 ξ1

≥ 54321Anzahl der Probebelastungen

(7.2)


-b ≥ 6 ekVerdrehungen

b ≥ 3 ekKippen η=1,50 DIN 1054:2005

Ständige und veränderliche Einwirkungen

Nur ständige EinwirkungenGrenzzustand

Kippnachweis in der DIN 1054 (2005)

η = MV/MH = 1,50VV

MH


Nachweis EQU für stark exzentrisch beanspruchte Gründungen DIN 1054(2010)

VG

MH

EQU: Edst ≤ Estb => Mdst ≤ Mstb

MH· γQ,dst ≤ Mv · γG,stb

γG,stb = 0,90, γG,dst = 1,10, γQ,dst = 1,50η = MV/MH = γQ,dst / γG,stb = 1,67


b ≥ 3 ekb ≥ 6 ekVerdrehungen

b ≥ 3,33 ekb ≥ 2,44 ekKippen (EQU)DIN 1054:2010

-b ≥ 6 ekVerdrehungen

b ≥ 3 ekKippenDIN 1054:2005

Ständige und veränderliche Einwirkungen

Nur ständige EinwirkungenGrenzzustand

Grenzzustand der Lagesicherheit EQU


Vereinfachter Nachweis in Regelfällen

Achtung: die Werte sind Bemessungswerte des Sohlwiderstandes, keine zulässigen Sohldruckspannungen!

> 700300 bis 700120 bis 300mittlere einaxiale Druck-festigkeit qu,k in kN/m2

5603902502,005003502201,504502902001,003902401700,50festhalbfeststeifm

mittlere Konsistenz

Bemessungswert des Sohlwiderstandes σR,dkN/m2kleinste Einbindetiefe des

Fundamentes

Tabelle A 6.7: Bemessungswert des Sohlwiderstandes σR,d für Streifenfundamente auf tonig schluffigem Boden (UM, TL, TM)


Verankerungen

• Enthält Regelungen für alle Ankertypen

• Prüfkräfte für Eignungs- und Abnahmeprüfungen für Dauer- und Kurzzeitanker:

Pp = 1,1 ⋅ Pd

Pp Prüfkraft Pd Bemessungswert der Ankerbeanspruchung

• Einzelheiten zur Durchführung von Anker-prüfungen enthält der Fachbericht zu DIN EN 1537


Nachweise nach dem globalen Sicherheitskonzept und dem Teilsicherheitskonzept

Baugrundmodel• Schichtgeometrie• Bodenkennwerte

BodenmechanischesBerechnungsmodel(le)

EinwirkungenBemessungssituation

Teilsicherheitsbeiwerte γR, γG, γQ

BelastungenLastfall

Erforderliche Sicherheit ηerf

Berechnung:• Beanspruchung E und• Widerstand R des Bodens

Sicherheitsnachweis:η = R / E ≥ ηerf

Sicherheitsnachweis:EG· γG + EQ· γQ ≤ Rk / γR

Globales Sicherheits-

konzeptTeilsicher-

heitskonzept



• Eurocode 7 und DIN 1054:2009– Grenzzustände– Teilsicherheitsbeiwerte– Bemessungssituationen– …….


Normenhandbuch zu EC 7-1 und DIN 1054


International Workshop on theEvaluation of Eurocode 7

Trinity College, Dublin, 31 March and 1 April 2005


from Trevor Orr, 2005


The need for research for further harmonization of geotechnical design

in Europe

by Subcommittee 7 Geotechnical Designof CEN/TC 250 Structural Eurocodes

Date: 29 June 2007

The need for research for further harmonization of geotechnical design

in Europe

by Subcommittee 7 Geotechnical Designof CEN/TC 250 Structural Eurocodes

Date: 29 June 2007


Forschungsbedarf• Reduzierung der national zu bestimmenden

Parameter (NDP) und der Nachweisverfahren zur Angleichung des Sicherheitsniveaus in der EU.

• Harmonisierung der Berechnungsmodelle zur Ermittlung der geotechnischen Einwirkungen und Widerstände

• Harmonisierung der Auswertung von Feld- und Laborversuchen zur Ermittlung geotechnischer Parameter

• Regeln für die Anwendung von numerischen Modellen bei der Bemessung mit dem Teilsicherheitskonzept.


2. Umfrage des ETC 10

Bohrungen und Profile mit cu aus Flügelsonderungen

Spüldeich auf weichem zersetzen Torf

Bohrungen mit unterschiedliche hydrogeologische Bedingungen

Wasserdruck auf eine Kellerwand

Bohrungen, cu aus Triaxial-Versuchen, CPT-Profile, SPT-Profile, Pressiometerversuche

Pfahlgründung in Ton

Bohrungen, SPT-Profile, Wassergehalte

Streifenfundament mit geneigter exzentrischer Belastung

Bohrungen, CPT-ProfileZentrisch belastetes Streifenfundament in Sand

BaugrundaufschlüsseBeispiel


2nd International Workshop onEvaluation of Eurocode 7

EUCENTRE, Pavia, 12-14 April 2010

BUNDESANSTALT FÜR WASSERBAU Karlsruhe Hamburg Ilmenau2nd International Workshop on Evaluation of Eurocode 7, Pavia, Italy, April 2010

Is EC7 - Design Conservative?

0123456789

VeryCon

serva

tive

Conse

rvativ

eAbo

utrig

htUnc

onse

rvativ

e

Veryun

cons

ervati

ve

No.

of p

artic

ipan

ts

Comparison EC7 with previous design

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

More conservative About the same Less conservative

No.

of P

artic

ipan

ts


Contributionsby country


Arbeitsschwerpunkte des SC 7Ansatz der Wasserdrücke

Verminderung der Nachweisverfahren

Numerische Verfahren

Bewehrte Erde

Wahl der charakteristischen Werte

Verbindung zu EC 8 „Erdbeben“

Harmonisierung der NDP

Teilsicherheitsbeiwerte/ Zuverlässigkeitsklassen

Eurocode 7-2

Auftrieb und Hydraulisches Versagen

100 120 140 160 180 200 220


Fehmarn Belt


3rd International Symposium on Geotechnical Safety and Risk,

2 – 3 June, 2011, Munich, Germany

• Risiko Beurteilung und Risiko Management mit Normen und Standards

• Risiko und Zuverlässigkeit von geotechnischen Bauwerken

• Risiko Beurteilung und Management von geotechnischen Naturkatastrophen

• Praktische Anwendungen und Fallstudien

normenhandbuch zu ec 7-1 und din 1054 - · pdf filebundesanstalt für wasserbau karlsruhe...

Documents