Category: spundwände

Strukturelle Faktoren der Sicherheit für Stahlspundwände

Die meisten stahlspundwände ist nach wie vor mit zulässigen Spannung Design-Methoden entwickelt; Somit wird ein Sicherheitsfaktor in der Regel festgelegt , die die zulässige Spannung in dem Stapel von der Streckspannung verringert. Die zulässige Spannung ist somit

Gleichung 2-1: σallow = Freduction σy

woher

  • σallow = Zulässige Belastung des Materials
  • Freduction = Reduktionsfaktor der Sicherheit
  • σy = Fließspannung des Material, psi oder kPa

Mit Stahl in reiner Biegung Ramm (siehe unten), gibt es zwei Reduktionsfaktoren verwendet:

Bei statischen Lasten, für die permanente Arbeiten ist der Reduktionsfaktor im Allgemeinen 0,65, oder die zulässige Spannung beträgt 65% der Streckgrenze . Für die oben aufgeführten Typen:

ASTM A328: σallow = (0.65)(39) ≈ 25 ksi

ASTM A572, ASTM A690: σallow = (0.65)(50) ≈ 32.5 ksi

Für Erdbebenlasten , ist der Reduktionsfaktor im Allgemeinen (1,33) (0,65) ≈ 0.87 oder die zulässige Spannung beträgt 87% der Streckgrenze . Mit diesem erhöhten Wert für Erdbebenlasten setzt eine statische Analyse, um sicherzustellen, dass die statischen Fall die regierende Fall für eine bestimmte Situation nicht in der Tat ist. Für die oben aufgeführten Typen:

ASTM A328: σallow = (0.87)(39) ≈ 34 ksi

ASTM A572, ASTM A690: σallow = (0.87)(50) ≈ 43.5 ksi

(This article comes from Pile Buck International editor released)

Definition von Spundwände

Spundwände ist eine Art von Tiefgründung bei Bauarbeiten verwendet. Was flache Fundament Gegensatz, Tiefgründungen wie Spundwände bieten eine strukturell solide Konstruktion für große Gebäude und schwere Lasten.

Spundwände Entwurf

  • Spun Bohlen sind ineinandergreifenden langen Profilen. Bei einer vertikalen Verriegelungssystem , schaffen Spun Bohlen durchgehende Wände für Bauprojekte.

Spundwände Uses

  • Ton Bohlen eine erweiterte Barriere aus dem Boden oder Wasser für die ständige oder vorübergehende Nutzung erstellen. Die Stahlbleche wider die seitlichen Biegekräfte , die gesamte funktionale Struktur zu stärken.

Vorübergehende vs. Permanent

  • Spundbohlen kann vorübergehend den Zugang schaffen und eine sichere Arbeitsumgebung für Baustellen. Spundbohlen sind hilfreich bei der permanenten Gestaltung eines Gebäudes eine Grundlage für andere grundlegende Komponenten zu erstellen.

(This article comes from eHow editor released)

Die Berechnung des Wasserüberdruck

In Spundwand Wände mit unterschiedlichen Wasserspiegel auf beiden Seiten der Wasserüberdruck in der spundwände Berechnung als charakteristische Aktion enthalten. Der Wasserüberdruck wu in der Tiefe z der Spundwand Wand ist in die hydrostatischen Drücke auf den beiden Seiten aus der Differenz berechnet.

wu (z )= wr (z ) − wl (z )= hr (z ) · γw − hl (z ) · γw

20151013Überschüssiges hydrostatischen Druck Annahmen für eine Wand in stationären Wasser

Wenn wir die Strömung um die Spundwand Wand vernachlässigen, z.B. wenn die Spundwand Wand in einer undurchlässigen Schicht eingebettet ist, ist das Ergebnis ein Überschuß hydrostatischen Druck mit einer Dreieckverteilung in dem Bereich des einseitigen hydrostatischen Belastung und konstanter Belastung im unteren Bereich nach unten auf die Basis des spundwände.

Die Wirkung von Grundwasser fließt auf hydrostatischen und Erddruck

Wenn die Basis der Spundwand Wand in einer undurchlässigen Schicht nicht eingebettet ist, kann Grundwasser unter der spundwände Struktur fließen. Die richtige Planung und Gestaltung der Spundwand Wände in groundwaterflows gelegen fordert ein Wissen über die Wirkung des fließenden Grundwasser.

As the groundwaterflows from regions of high hydraulic head to regions with a lower head, the hydrodynamic pressure is directed downwards on the excess hydrostatic pressure side and upwards on the opposite side. This means that the hydrostatic pressure on the excess hydrostatic pressure side is lower and that on the opposite side higher than the hydrostatic pressure.

Der hydrodynamische Druck wirkt auch auf die granulare Struktur des Bodens: Es erhöht die wirksame Partikel-Partikel Belastungen der Wasserüberdruckseite und nimmt sie auf der gegenüberliegenden Seite. Dies bedeutet, dass der aktive Erddruck auf die Wasserüberdruckseite erhöht wird, und der passive Erddruck auf der gegenüberliegenden Seite verringert wird.

Unter Berücksichtigung der Grundwasserströme hat eine positive Wirkung auf den Wasserüberdruck und eine schädliche Wirkung auf die passive Erddruck. Ob im Großen und Ganzen ein günstiger oder weniger günstig in Fluence herrscht, muss in jedem Einzelfall geprüft werden. Im Allgemeinen gibt es drei Möglichkeiten, den hydrostatischen Druck an einer Wand in fließenden Grundwasser Berücksichtigung

  1. Ignorieren Sie den Fluss und übernehmen die Wasserüberdruck gemäß Abschnitt 4.2.
  2. Durchführen von Berechnungen mit Hilfe eines Stromliniennetz .
  3. Durchführen von Berechnungen mit Hilfe eines Näherungsverfahren unter der Annahme, modifizierte Stückgewichten .

In den meisten Fällen genügt es, die Grundwasserströmung und übernehmen die Wasserüberdruck gemäß Abschnitt 4.2 zu ignorieren. Bei hohen Wasserüberdruck vorhanden sind, dann genauere Stromliniennetz Berechnungen sind ratsam, im Falle von strati Fied Böden mit unterschiedlichen Permeabilitäten. Darüber hinaus ist eine genaue Untersuchung der Strömungsbedingungen , die für Resistenz gegen hydraulischen Grundbruch Verifizieren, insbesondere im Fall von großen Wasserpegelunterschiede und Schichten mit geringer Durchlässigkeit in der Nähe der Oberfläche auf der Erdwiderstandsseite.

Geschichte von spundwände

Die Geschichte der spundwände geht zum Anfang des letzten Jahrhunderts zurück. Das Buch Ein Produkt erobert die Welt – 100 Jahre Stahlspundwand aus Dortmund (Ein Produkt erobert die Welt – 100 Jahre spundbohle Wände aus Dortmund) beschreibt die Erfolgsgeschichte von spundwände. Die Geschichte ist eng mit Tryggve Larssen, Baurat in Bremen verbunden, der die spundbohle Wand aus Walzprofilen mit einem kanalförmigen cross-section.In 1902 die so genannte LARSSEN spundbohlen gemacht erfunden – als solche bekannt sind ab diesem Zeitpunkt – wurden als Uferstruktur bei Hohentorshafen in Bremen verwendet – und werden ihre Arbeit noch bis zum heutigen Tag zu tun! Seitdem haben sich im Walzwerk von Hoesch Spundwand und ProfilGmbH hergestellt.

Im Laufe der Jahre haben dazu geführt, die aktuellen Entwicklungen in Stahlgüten , Schnittformen und Fahrtechniken auf eine breite Palette von Anwendungen für spundwände. Die Anwendungen umfassen die Sicherung ex- Grabungen, Ufereinfassungen , Fundamente, Brückenpfeiler , Lärmschutzwände , Kunstbauten, Stecklinge, Deponie- und kontaminierter Boden der Gehäuse und der Hochwasserschutz . Die wesentlichen technischen Vorteile spundbohle Wände gegenüber anderen Arten von Wand sind:

  • die extrem günstiges Verhältnis von Stahlquerschnitt Widerstandsmoment ,
  • ihre Eignung für fast alle Bodenarten ,
  • ihre Eignung für den Einsatz in Wasser,
  • der schnelle Fortschritte vor Ort,
  • die Fähigkeit, Lasten sofort zu tragen,
  • die Möglichkeit der Extraktion und die Abschnitte Wiederverwendung
  • ihre einfache Kombination mit anderen Walzprofilen ,
  • die Möglichkeit, gestaffelte Einbindetiefen,
  • die geringe Wasserdurchlässigkeit , falls erforderlich verschlossenen Verriegelungen verwenden und
  • es besteht keine Notwendigkeit für die Erdarbeiten.

General

Verschiedene Design-Methoden haben sich bewährt, für thestructural Analyse von spundwände Strukturen. Es gibt Methoden, die auf klassischen aktiv / passiv Erddrucktheorie, Idealisierung des Baugrundes durch elastisch-plastischen Federmodelle und Bruchlast Ansätze. Spundwand Wände gehören zu der Klasse der wandartige Stützstrukturen, deren Design von Abschnitt bedeckt ist 10 der DIN 1054: 2005-01. 1054 DIN ist ein überwiegendes -Standard, der für alle Analysen ein allgemeines Format zur Verfügung stellt. Die Einrichtung von Aktionen, Widerstände, Berechnungsverfahren und Konstruktion wird durch den Fach Standards und Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) abgedeckt.

In Übereinstimmung mit dem aktuellen Stand der Technik sind spundwände Strukturen berechnet und dimensioniert mit Hilfe von Computern in diesen Tagen. Es ist jedoch wichtig, dass der Konstrukteur ein fundiertes Wissen über die verschiedenen Berechnungsmethoden zu haben, entweder für die Zwecke der Computerberechnungen überprüft oder für die schnelle und einfache Vorentwürfe Durchführung.

Wände mit unterschiedlichen Förderbedingungen an der Basis und mehr als eine Reihe von Ankern

Die Wände sind mit mehr als einer Reihe von Anker können, wie oben beschrieben berechnet werden, indem identische Randbedingungen. der Einbindetiefe Establishing 6,5 über die Kraft oder Verformung Randbedingung an der Basis der Wand gemäß Abschnitt durchgeführt .

Es sollte sich aufgrund der statischen Unbestimmtheit beinhaltet die analytische Lösung mehr Arbeit erheblich, wenn mehr als eine Reihe von Ankern eingesetzt darauf hingewiesen werden, dass. Nomogramme für mit zwei Reihen von Ankern beide einfach unterstützt und vollständig festen Wänden Berechnung kann in der Literatur (H OFFMANN, 1977) zusammen mit den beigefügten Erläuterungen zu entnehmen.

Es lohnt sich, einen Computer für spundwände Strukturen mit mehr als einer Reihe von Ankern verwendet. Design-Programme, die speziell für Fundamente berechnen die erforderliche Einbettungslänge von den gewählten Förderbedingungen für den Abschnitt automatisch abhängig. Jede Rahmenprogramm kann verwendet werden, um die Einbettungslänge mittels Iteration zu berechnen.

Für die Zwecke der vorläufigen Entwurf, mehrere Reihen von Ankern kann auf eine Reihe angenähert werden.

Mittels FEM für die Gestaltung von Spundwände Strukturen

Möglichkeiten und Grenzen

Wie analytische Methoden der Berechnung beinhaltet FEM-Modellierung Fehler aufgrund von Abweichungen der physikalisch-mathematischen Äquivalent Problem von den anfänglichen Problem und Datenfehler aufgrund von Abweichungen in den gewählten Werten der Anfangsparameter des Finite-Elemente-Modell aus den realen Werten. Und wie andere Diskretisierungsmethoden, FEM beinhaltet auch Verfahrensfehler (numerische Fehler) aufgrund der Abweichung der Lösung des diskretisierten Problem aus der Lösung des Kontinuums Problem zuzüglich Fehler aufgrund der Abweichung der Lösung mit genauen Zahlenwerte aus der Lösung Rundungs mit angenähert numerischen Werten (Computer-Arithmetik).

Empfehlungen in Bezug auf die Verwendung von FEM in geotechnischen

Seit 1991 Gruppe der “Numerik in der Geotechnik” gearbeitet hat vier Sätze von Empfehlungen veröffentlicht (nur in deutscher Sprache) für den Einsatz von FEM in der Geotechnik:
• Set 1 – Allgemeine Empfehlungen für die Modellierung (Meißner, 1991)
• Set 2 – Modellierung Empfehlungen für U-Bahn-Tunnel (Meißner, 1996)
• Set 3 – Modellierung Empfehlungen für Ausgrabungen (Meißner, 2002)
• Set 4 – Empfehlungen für Werkstoffmodelle für Böden, die Modellierung für die Intakt Analyse, Stabilität und Grundwasser (Schanz, 2006)

In EAB Empfehlung R 103 W EISSENBACH (2003) spricht über den Einsatz von FEM im Rahmen der neuen DIN 1054. Weitere Empfehlungen Modellierung in Bezug auch in P Otts ET AL gefunden werden. (2002). Eine Beschreibung verschiedener Fehlerquellen und die entsprechenden Auswirkungen Fehler bei FEM in geotechnics Verwendung gegeben ist, beispielsweise in (HÜGEL 2004/2005). Empfehlungen für die Verfahrensfehler zu reduzieren können von allgemeinen Lehrbücher über die FEM, insbesondere für nichtlineare Probleme erhalten werden, z.B. in (W RIGGERS, 2001) oder (BAT H E, 2002).

Tipps für die Verwendung von FEM für Stützmauern

2D / 3D-Problem

Stützmauer Strukturen werden mit 2D-Ersatzmodelle für FEM Zwecke allgemein simuliert (das ist natürlich nicht möglich, mit deutlich 3D Probleme wie die Ecken von Ausgrabungen). Aufgelöste Strukturen wie Streben, Anker, gestaffelt Spundwand Wänden oder Lager Spundwände können etwa in der 2D äquivalentes Modell berücksichtigt werden, aber äquivalente Steifigkeiten im Zusammenhang mit einer 1 m Länge der Wand einnimmt. Jeder Einzelfall muss geprüft werden, um sicherzustellen, dass die äquivalente Struktur zeigt keine unrealistischen Eigenschaften. Beispiele hierfür sind: 2D-Äquivalent Anker der Erddruck nicht entlasten kann auf der Stützmauer wirkenden 2D äquivalente Wände für gestaffelte Spundwand Wände können nicht auf der Höhe der gestaffelten Stapel undurchlässig sein endet, 2D äquivalente Wände für Spundwände tragen, können nicht mobilisieren alle unrealistisch groß passive Erddruck. Es ist nicht immer klar, ob alle Verformungen und Spannungen mit dem Ersatzmodell 2D berechnet auf der sicheren Seite sind; siehe (HÜGEL, 2004), zum Beispiel. Beispiele für komplexe 3D-Analysen von spundwände Strukturen können in (BOLEY ET AL., 2004) und (M ARDFELDT, 2006) zu finden.

Generalisierung des Baugrundes

Bodenschichten und Grundwasserverhältnisse sollten in der Finite-Elemente-Modell verallgemeinert werden in Abhängigkeit von der Datenbank. Doch wenn dies zu tun, muss sichergestellt sein, dass die mechanische und hydraulische Verhalten des Finite-Elemente-Modell mit dem ursprünglichen Problem vergleichbar ist.

Subsoil Segment und Randbedingungen

Die Größe des Untergrundes Segment sollte so festgelegt werden, dass die Grenzen haben keine signi kanten Wirkung auf die Verformungen an der Stelle der Lastübertragung oder derart, dass die Randbedingungen sind bekannt. Die Schätzungen der notwendigen Dimensionen können in (MEISSNER, 2002) für den Fall der Ausgrabungen gefunden werden.

Geometrische Nichtlinearitäten

Stützmauer Strukturen werden im Allgemeinen als so steif ausgelegt, dass Finite-Elemente-Analysen auf geometrischen Linearität beruhen. Im Falle einer nachgebenden Erdungswiderstand und / oder Anker ergibt, können vergleichende Analysen verwendet werden, um zu überprüfen, ob geometrischen Nichtlinearität berücksichtigt werden muss.

Materialmodelle für Böden

Die Wahl des Materials Modelle für Böden in einigen Finite-Elemente-Programme beschränkt. Die Materialmodelle der “linear elastisch, ideal Kunststoff” Kategorie kann im Fall der Stützmauer Strukturen zu falschen Vorhersagen führen – siehe zum Beispiel (HÜGEL, 2005), (V ERMEER & W Ehnert, 2005) und Empfehlung E3- 4 in (S Chanz, 2006). Die Verwendung von hochwertigen elastoplastischer oder hypoplastische Materialmodelle , für die genannt die wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden zumindest beschreiben:

  • Steifigkeiten auf Druck nicht abhängig,
  • unterschiedliche Steifigkeiten zum Entladen und Neuladen,
  • Scherverhalten für abgetropft und entwässerten Bedingungen,
  • Dilatanz Verhalten.

Eine detaillierte Erklärung der wichtigsten Phänomene des mechanischen Verhaltens von Böden, siehe zum Beispiel (H ERLE & Masin, 2005) oder (Schanz, 2006). Hochwertige Materialmodelle können auch während der Machbarkeitsstudien für spundwände Strukturen erforderlich sein.