AZ-Stahlspundwände Exzentrische Verankerung

AZ-Stahlspundwände
Exzentrische Verankerung
Bemessung gemäß "Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung"
2
1. Inhalt
1. Einleitung
4
2. Durchgeführte Untersuchungen
5
3. Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung
7
4. Bemessungskonzept und
Bemessungstabellen
8
17
5. Berechnungsbeispiel
23
6. Literatur
27
3
1. Einleitung
Die Z-Bohlen der AZ-Reihe aus dem ArcelorMittal
Lieferprogramm zeichnen sich gegenüber den Profilen der
Wettbewerber und gegenüber den U-Profilen insbesondere
durch folgende Merkmale aus:
• Kombination der günstigen Z-Form mit dem bewährten
Larssen-Schloss; somit wirtschaftliches Profil,
gekennzeichnet durch hohes W/G-Verhältniss,
• günstige Lage der Schlösser an der Außenseite, so dass
die Schubkraftübertragung keine Rolle spielt und eine
Verpressung zum Erreichen der vollen Tragfähigkeit nicht
erforderlich ist.
In der Praxis werden für Spundwände mit einer
rückwärtigen Verankerung aus konstruktiven Gründen
Verankerung von U-Bohlen
häufig U-Bohlen vorgezogen, da hier sowohl die Bolzen für
einen Gurtanschluss als auch die Anker zentrisch durch die
Flanschmitte der U-Bohlen geführt werden können.
Im Fall von Z-Bohlen wird wegen des Mittelschlosses
der Gurtanschluss allg. konservativ mit doppelten Bolzen
ausgeführt, was zu höheren Materialkosten und einer
aufwendigeren Montage führt.
Für einen mittigen Ankeranschluss muss der Anker durch das
Schloss durchgeführt werden, wodurch eine Ankerplatte mit
angeschweißten Leisten benötigt wird. Falls Grundwasser
hinter der Wand ansteht, kann die Schlossdurchdringung zu
Undichtigkeiten der Wand führen.
Traditionelle Verankerung von Z-Bohlen
Wirtschaftliche Verankerung von AZ-Bohlen
Um die Vorteile der AZ-Bohlen vollends zur Geltung zu
bringen und eine insgesamt wirtschaftliche Lösung anbieten
zu können, hat ArcelorMittal eine kostengünstige Alternative
entwickelt:
die exzentrische Verankerung.
Das Prinzip dieser Lösung, welche die hervorragenden
statischen Eigenschaften der AZ-Bohlen mit den einfachen
konstruktiven Verankerungsmöglichkeiten der U-Bohlen
kombiniert, ist, dass die Bolzen oder Anker einfach seitlich
des Mittelschlosses durch die Mitte einer Flanschhälfte
geführt werden, wodurch die problembehaftete
Durchdringung des Schlosses sowie die mit Leisten
versehene Ankerplatte hinfällig werden.
Der Vorteil der exzentrischen Lasteinleitung bei
Z-Bohlen besteht darin, das günstigere Tragverhalten
der Z-Bohle auszunutzen ohne eine Bohrung durch das
Spundwandschloß.
4
Die wirtschaftlichen Vorteile liegen auf der Hand:
• Durch den exzentrischen Gurtanschluss der AZ-Bohlen
werden die Material- und Montagekosten reduziert,
• Durch die exzentrische Verankerung wird nur eine
einfache Ankerplatte benötigt und wegen der einfachen
Bohrung durch den Flansch kann die Dichtigkeit der
Ankerdurchführung problemlos gewährleistet werden.
Wirtschaftliche Verankerung von AZ-Bohlen
2. Durchgeführte
Untersuchungen
Da der Fall der exzentrischen Rückverankerung bei AZ• Analyse des Tragverhaltens
eines Bohlenpaares innerhalb
Bohlen zurzeit normativ nicht geregelt ist, hat ArcelorMittal
der Spundwand bei
in enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Stahlbau
exzentrischer Lasteinleitung,
der RWTH Aachen ein umfangreiches Forschungsprojekt mit
dem Ziel durchgeführt, das Tragverhalten der Bohlen bei
• Entwicklung eines
Bemessungskonzeptes.
exzentrischer Rückverankerung zu analysieren und Regeln zu
deren Bemessung zu entwickeln.
Die Ergebnisse der Studie
liegen in Form eines
Im Einzelnen war die Studie folgendermaßen gegliedert:
Abschlussberichtes [1]
• Experimentelle Untersuchungen an Z-Bohlen bei
vor und sind hier in einer
exzentrischer Lasteinleitung,
praxisgerechten Form
• Entwicklung eines FE-Modells, das an den Versuchen
zusammengefasst.
kalibriert wurde,
Experimentelle Untersuchungen
Die Versuche an den Z-Profilen wurden am Institut für
Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen durchgeführt.
Die Bilder der AZ18-Bohlen nach dem Versuch belegen das
duktile Verhalten dieser Lösung.
In den Versuchen wurde die
Ankerlast durch einen Druckzylinder
auf eine exzentrisch angeordnete
Ankerplatte aufgebracht. Aus
versuchstechnischen Gründen konnte
nur eine Doppelbohle untersucht
werden. Zur Wahrung der Kontinuität
wurde diese mittels Zugstangen
verstrebt.
AZ18-Doppelbohle in der Versuchseinrichtung
AZ26-Doppelbohle nach dem Versuch
Begleitende/ergänzende FE-Simulationen und
Modellkalibrierungen
Anhand der Versuchsergebnisse wurde ein FE-Modell
kalibriert. Mit diesem Modell wurden anschließend
Parameterstudien durchgeführt. Diese FE-Untersuchungen
wurden vom Institut für Stahlbau der RWTH durchgeführt.
werden konnte, genauer berücksichtigt.
Prinzipiell kann die lokale exzentrische Last mit einem
einfachen Modell in einen symmetrischen und einen
antimetrischen Lastanteil aufgeteilt werden.
Dabei wurden Randbedingungen einer kontinuierlichen
Wand, denen im Versuch nur teilweise Rechnung getragen
δ1 = δ 2
ω1
δ1
ω 1 = ω2
z
ω2
y
δ2
symetrisch
F/2 F/2
F/2 F/2
F/2 F/2
F/2 F/2
F/2 F/2
F/2 F/2
antimetrisch
Randbedingungen einer AZ-Doppelbohle
Symmetrischer und antimetrischer Lastanteil
5
Die entsprechende (qualitative) Verformungsfigur wird durch Mittels Parameterstudien wurden folgende Punkte unter
die FE-Untersuchungen bestätigt.
den wirklichen Randbedingungen einer exzentrischen
Lasteinleitung als mögliche Grenzzustände untersucht:
1. Momententragfähigkeit des Querschnitts an der Stelle
der exzentrischen Lasteinleitung,
2. Tragfähigkeit des Schlosses unter Zugkräften,
3. Schubkrafttragfähigkeit des Flansches und
Zugkrafttragfähigkeit des Steges bei lokaler Einleitung der
Ankerkraft.
Verformung bei exzentrischer Lasteinleitung
So wurde das Tragverhalten des Querschnitts, das zu
einer reduzierten Momententragfähigkeit führt, unter
verschiedenen durch die Randbedingungen vorgegebenen
Exzentrizitätsfaktoren untersucht.
1600
Mpl
1400
l = 6,0 m
Moment M [kNm]
1200
l = 3,0 m
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Verformung w [mm]
Untersuchung der Momententragfähigkeit
Verformung bei verschiedenen Parametern
Ebenfalls wurden weitergehende mechanische Versuche
und FE-Simulationen zum Verhalten des Schlosses bei
horizontalen Zugkräften durchgeführt.
Die Größe der Verdrehung wird durch verschiedene
Parameter wie z.B. die Spannweite und die Steifigkeit des
hinter der Wand anstehenden Bodens beeinflusst.
Verdrehung durch antimetrischen Lastanteil (stark überhöht)
Untersuchung der Schlosszugfestigkeit
Entwicklung eines Bemessungskonzeptes
Die Auswertung der Versuchsergebnisse sowie der
begleitenden FE-Simulationen ermöglichte es ein
Bemessungskonzept zu entwickeln, unter Berücksichtigung
der Randbedingungen sowie der Zwängungen, denen die
Doppel-Z-Bohle durch die exzentrische lokale Lasteinleitung
unterworfen wird. Dieses Bemessungskonzept steht
im Einklang zur EN 1993-5 und beinhaltet sowohl die
lokalen Nachweise als auch die Überprüfung der globalen
Tragfähigkeit.
6
Neben den zuvor beschriebenen Untersuchungen werden
für die im folgenden Konzept vorgeschlagenen Nachweise
der Ankerplatten die Ergebnisse der zweiten Studie
„Ankerplattenabmessungen für Spundwandbauwerke“ [2],
welche ebenfalls vom Lehrstuhl für Stahlbau der RWTH
durchgeführt wurde, herangezogen.
3. Allgemeine bauaufsichtliche
Zulassung Z-14.4-505 des DIBt
Für das entwickelte Bemessungskonzept wurde eine
allgemeine bauaufsichtliche Zulassung beim Deutschen
Institut für Bautechnik (DIBt) beantragt und unter der
Zulassungsnummer Z-14.4-505 erteilt.
1.
Nachfolgend Auszüge aus dem Zulassungstext bezüglich
Zulassungsgegenstand und Anwendungsbereich sowie
Bestimmungen für die Bauprodukte, Konstruktion und
Bemessung.
Zulassungsgegenstand und Anwendungsbereich
Zulassungsgegenstand ist die exzentrische Verankerung von Spundwänden mit und ohne Gurtung entsprechend Anlage 1.
Die exzentrische Verankerung darf zur Verankerung von z-förmigen Spundbohlen der AZ-Profilreihen der Firma ArcelorMittal
nach DIN EN 10248-11) angewendet werden. Hierzu sind Ankerplatten, Anker oder Zugstangen und ggf. zusätzliche Gurtbolzen
zu verwenden. Die Lasteinleitung in die AZ-Spundbohlen erfolgt stets über Ankerplatten. Planmäßige Winkelabweichungen in
der horizontalen Ebene zwischen der Längsachse der Verankerung und der Richtung senkrecht zur Spundwand sind nicht
vorgesehen.
Alle angeführten Nachweise gelten nur für die in den Anlagen 2.1. und 2.2. angeführten AZ-Profile sowie deren auf- und abgewalzte
Varianten. Insbesondere die Nachweise für die Effekte der lokalen Lasteinleitung gelten nur für die Schlossausführung der
AZ-Profile (mit Larssen-Schloss) und sind nicht auf andere Profilreihen übertragbar.
Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung regelt die Anwendung der exzentrischen Verankerung von Spundwänden für
vorwiegend ruhende Beanspruchung nach DIN 1055-32) entsprechend den Empfehlungen des Arbeitskreises “Baugruben”,
EAB 100/1996 und den Empfehlungen des Arbeitsausschusses “Ufereinfassungen” Häfen und Wasserstraßen, EAU 2004,
10. Auflage 2004.
2. Bestimmungen für die Bauprodukte
2.1. AZ-Spundbohlen
Für die Abmessungen der AZ-Spundbohlen gelten die Angaben in den Anlagen 2.1. und 2.2. Die AZ-Spundbohlen werden aus
den Stahlsorten S 240 GP, S 270 GP, S 320 GP, S 355 GP, S 390 GP, S 430 GP nach DIN EN 10248-11) hergestellt. Daneben darf
Stahl der Sorte S 460 GP nach dem Entwurf der DIN EN 10248-13) verwendet werden.
2.2. Ankerplatten und Gurtbolzen
Die Ankerplatten und Gurtbolzen werden aus den Stahlsorten S 235 JR, S 275 JR und S 355 J0 nach DIN EN 100 25-24), S 420 N
und S 460 N nach DIN EN 10025-35) und S 420 M und S 460 M nach DIN EN 10025-46) hergestellt.
2.3. Anker, Zugstangen und Gurtung
Anker, Zugstangen und Gurtung sind nicht Bestandteil der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung. Es sind die geltenden
Technischen Baubestimmungen oder ggf. allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen zu beachten.
3. Bestimmungen für die Konstruktion und die Bemessung der exzentrischen Lasteinleitung
3.1. Allgemeines
Es gelten die Regelungen in DIN EN 1993-57), sofern im Folgenden nichts anderes festgelegt wird.
Die exzentrische Verankerung ist grundsätzlich nach Anlage 3 auszuführen.
Ergänzend zu den Werkstoffeigenschaften nach DIN EN 1993-57), Abschnitt 3 gelten für die Nennwerte der Streckgrenze fy und
die Zugfestigkeit fu für die Stahlsorte S 460 GP die im Entwurf der DIN EN 10248-13) angegebenen Mindestwerte.
Bei geneigter Verankerung ist für die vertikale Komponente der Verankerungskraft der Nachweis der lokalen Lasteinleitung zu
führen. Ansonsten ist Abschnitt 3.2.1.2. zu beachten.
Die vertikale Komponente der Verankerungskraft und die daraus resultierende Normalkraft- und Biegebeanspruchung auf die
Spundwand sind beim Nachweis der Spundwand zu berücksichtigen.
7
4. Bemessungskonzept und
Bemessungstabellen
4.1
Hinweise
Das nachfolgend beschriebene Bemessungskonzept ist
konform zur bauaufsichtlichen Zulassung Nr. Z-14.4-505
des DIBt (siehe Anlage) und führt die erforderlichen
Nachweise in praktischer Reihenfolge an mit einer
benutzerfreundlichen Darstellung und zusätzlichen
Bemessungshilfen und Tabellen.
Die exzentrische Verankerung ist ebenfalls für geneigte
Anker anwendbar, jedoch betreffen die vorliegenden
Bemessungsregeln nur die Horizontalkomponente der
Ankerlast.
4.2 Vorgehensweise
• Wahl des Systems mit/ohne Gurtung, Anordnung der
Anker
• Bestimmung der Ankerplattenabmessungen und Nachweis
der Platten
• Bestimmung der Exzentrizitätsfaktoren an jeder
Ankerstelle
• Nachweis der Spundwand gegen lokale Lasteinleitung
• Bestimmung der Abminderungsfaktoren an jeder
Ankerstelle
• Nachweise der Spundwand im Anker- und Feldbereich
8
Im Falle von geneigten Ankern ist folgendes zu beachten:
• Zur Einleitung der Vertikalkomponente der Ankerlast
in die Spundwand sind entsprechende konstruktive
Vorkehrungen zu treffen,
• Sind keine zusätzlichen Maßnahmen zur Übertragung
von Längskräften in den Schlössern vorgesehen, darf
beim Normalkraftnachweis die vertikale Komponente
der Ankerlast nur auf einem Z-Profil pro Doppelbohle
angesetzt werden. Für den Stabilitätsnachweis darf aber
die Biegesteifigkeit der ganzen Spundwand angesetzt
werden.
4.3 Anwendung - System
4.3.1 Verankerung ohne Gurtung
Die Doppelbohlen sind in jedem Wellental zu verankern.
AZ-Spundbohlen
A/B
Ankerplatte
A/B
Verankerung
4.3.2 Verankerung mit Gurtung
Die Doppelbohlen sind mit Bolzen an die Gurtung angeschlossen. Dabei wird die Gurtung
- zusammen mit jeder n-ten Doppelbohle vor der AZ-Spundwand exzentrisch verankert
AZ-Spundbohlen
Bolzenplatte
Ankerplatte
C/D
A
Gurtbolzen
Gurtung
Verankerung
E
Hintere
Gurtplatte
- oder konventionell hinter der AZ- Spundwand verankert
AZ-Spundbohlen
A
Ankerplatte
E/F
A
Gurtbolzen
Gurtung
E
E
Verankerung
Hintere
Gurtplatte
9
4.4 Ankerplatten
4.4.1 Anordnung und Abmessungen der Ankerplatten
Wichtig: In allen Fällen sind die Ankerplatten und vorderen
Bolzenplatten an dem Flansch mit dem gebogenen
Schloss anzubringen!
Falsch
Richtig
Plattenbreite ba :
0,90 ⋅ bc ≤ ba ≤ bc
Plattenhöhe ha :
ha ≤ 2,5 ⋅ ba
Plattendicke ta :
⎧ ≥ 40 mm (*)
⎪
t a = ⎨ ≥ 2 ⋅ tF
⎪≥ d /3
A
⎩
Richtige Anordnung der Ankerplatte
mit:
bc
Flanschbreite des AZ-Profils (zwischen Ausrundungsradien), gemäß Tabelle 1
tF
Flanschdicke des AZ-Profils, gemäß Tabelle 1
dA
Nenndurchmesser des Bolzens / Ankers
Vorgeschlagene Ankerplattenabmessungen: gemäß Tabelle 2.
bc
Ø
ha
ta
ba
Ankerplatte
4.4.2 Nachweis der Ankerplatten
Für die Ankerplatte ist ein Biegenachweis zu führen; dabei ist
bis
zu unterscheiden.
je nach Anwendung Fall
Bei geneigten Ankern sind zur Einleitung der
Vertikalkomponente in die Spundwand entsprechende
(*) gemäß [1]
10
konstruktive Vorkehrungen zu treffen und zusätzliche
Nachweise zu führen. Werden bei größeren Neigungen
sogenannte „Ankerstühle“ vorgesehen, muss die
Anwendbarkeit von Fall zu Fall untersucht werden.
4.4.2.1 Nachweis der Ankerplatte ohne Gurtung, bzw. vordere Bolzenplatte für Gurtanschluss: Fall
oder
FEd ≤ FRd, pl =
2
⎡
⎤ f
4
(ba − φ) X ⋅ ⎢ 1 + 3 ⎛⎜ ta ⎞⎟ − 1⎥ ⋅ y
3
⎢
⎥ γ M0
⎝X⎠
⎣
⎦
4.4.2.2 Nachweis der Ankerplatte mit Gurtung: Fall
F(DB)
und
mit Mutter
X = ha − d'
mit Gelenkscheibe
X = ha
(*)
und
.
F(DB)
A
Bolzen
.
B
A
A
und
F(DB)
C/D
A
Anker
Bolzen
F(Bolzen) = F(DB)
F(Bolzen) = F(DB)
F(Anker) = n • F(DB)
(n = Anzahl DB pro Anker)
Maßgebende Bolzen- Ankerkräfte für Nachweis der Ankerplatten
C
D
und
FEd ≤ FRd, pl
(*)
(**)
2
⎡
⎤ f
4
n
⎛t ⎞
y
(**)
= (ba − φ) ⋅
X ⋅ ⎢ 1 + 3 ⎜ a ⎟ − 1⎥ ⋅
3
2 n −1
γ
X
⎢
⎥ M0
⎝
⎠
⎣
⎦
mit Mutter
X=
mit Gelenkscheibe X =
ha − d ' + 2 (n − 1)(s − d ')
2n − 1
ha + 2 (n − 1) s
2n −1
Entspricht Formel (3 - 13 und 3 - 15) aus der Zulassung.
Die Bemessungsformel (für die Beanspruchung aus der Gurtung und der exzentrisch angeschlossenen Doppelbohle) ist nicht Gegenstand der
Zulassung und ist aus [2] hergeleitet.
11
4.4.2.3 Nachweis der vorderen Ankerplatte bzw. hinteren Gurtplatte: Fall
und
.
F
E
FEd ≤ FRd, pl
2
⎡
⎤ f
2
⎛ ta ⎞
y
⎢
= (ba − φ) ⋅ X ⋅ 1 + 3 ⎜ ⎟ −1⎥ ⋅
3
⎢
⎥ γM0
⎝X⎠
⎣
⎦
(***)
mit Mutter
X = s − d'
mit Gelenkscheibe
X=s
mit:
Horizontalkomponente der Ankerlast pro Doppelbohle für
FEd
Horizontalkomponente der Ankerlast pro Anker für
ba , ha , ta
Plattenbreite, -höhe und -dicke
fy
Streckgrenze der Stahlsorte der Platte
d’ = (dSW + φ )/2
Belastungsringdurchmesser, gemäß Tabelle 6
dSW
Schlüsselweite der Mutter
φ
Lochdurchmesser der Ankerplatte
n
Anzahl der zu verankernden Doppelbohlen
s
Spreizung der ] [ -Gurtung
bs , hs , ts
Gelenkscheibenbreite, -höhe und -dicke
ds
Durchmesser der Halbrundung
und
und
Ø
hs
ds
ts
bs
Gelenkscheibe nach [3]
4.4.2.4 Zusätzliche Nachweise
FEd ≤
π
2 2
(d
2
SW
FEd ≤ d s (bX − φ)
(***)
12
) γf
− φ2
y
M0
fy
γM0
(***)
für
,
und
φ = Lochdurchmesser der Ankerplatte
für
,
und
φ = Lochdurchmesser der Gelenkscheibe
für
,
und
bX = min {bs ; ba}
φ = Lochdurchmesser der Ankerplatte
Diese Bemessungsformeln sind nicht Gegenstand der Zulassung und sind aus [2] hergeleitet.
4.5 Stahlspundwand
4.5.1 Exzentrizitätsfaktor αec
Bei mehrfacher Verankerung sind die Faktoren αec,i und βec,i für jede Ankerlage getrennt zu bestimmen.
Exzentrizitätsfaktor für die Ankerstelle „ i “:
a1
1+
Anker 1
Li + 3ai (*)
2
C Sym, i = k s , i ⋅
bzw.
( )
C Sym, i = k s , i ⋅ 2 Li **
a2
Li = 4 4
kS2
2L2
ς ec , i CAnt
mit:
kS1
2L1
1
C Sym, i
α ec , i =
Anker 2
für
ai
< 1,0
Li
für
ai
≥ 1,0
Li
EI
k s, i
ai
= Ankerlage ab Spundwandkopf [m]
ks,i
= Steifemodul des Bodens an der Ankerstelle „ i “
(über die Länge 2Li gemittelt)
Anhaltswerte für ks : siehe Tabelle 3
und:
ς ec , i = 0,3 +
7 ai
3 L ec
ς ec , i = 1,0
mit:
für
ai
< 0,3
L ec
für
ai
≥ 0,3
Lec
Lec = profilabhängige Referenzlänge (siehe Seite 16)
CAnt = profilabhängige Verdrehungssteifigkeit [MN/m2]
EI
Maßgebende Ankerlagen
= Biegesteifigkeit der Spundwand [MNm2/m]
gemäß Tabelle 1
Anmerkungen:
ks sollte immer nach oben abgeschätzt werden
αec,i ≤ 0,70 (***)
Die obigen Formeln für αec sind in Tabelle 4 ausgewertet. Hierbei wurde die Ankerlage nicht berücksichtigt; es wurde auf der
sicheren Seite der kleinste Faktor tabelliert.
4.5.2 Abminderungsfaktor βec
Abminderungsfaktor für die Ankerstelle „ i “:
mit:
β ec, i = 1 −
(1 − α ec, i ) FEd , i
ς ec, i
Fec
αec,i
Exzentrizitätsfaktor an der Ankerstelle
FEd,i
Horizontalkomponente der vorhandenen Ankerlast (pro Meter Wand)
Fec
Referenzlast für Querbiegung der AZ-Bohle (gemäß Tabelle 1 für S 355 GP)
Für andere Stahlgüten kann die Referenzlast ermittelt werden mit : Fec = Fec,355 ⋅ fy / 355
Hinweis: Für Stützwände mit einer Kombination von exzentrischer Verankerung mit mittiger Verankerung oder Stützung
durch Riegel, ist an den Stellen der mittigen Verankerung oder der Riegelstützung ein Faktor βec = 1,0 anzusetzen.
(*)
(**)
(***)
Entspricht Formel (A - 2) aus der Zulassung
Entspricht Formel (A - 3) aus der Zulassung
Abweichend vom Zulassungstext. αec wurde auf der sicheren Seite begrenzt.
13
4.5.3 Nachweis der AZ-Spundwand gegen lokale Lasteinleitung
Der maßgebende Widerstand der Spundwand gegen die lokale Lasteinleitung ist an jeder exzentrischen Verankerungsstelle
nachzuweisen:
RL , Rd , i =
FEd , i ≤ R Rd , Ec , AZ
⎛ R L , Rd ⎞
⎟
⎜
= min ⎜ Rtw, Rd ⎟
⎟⎟
⎜⎜
⎝ RVf , Rd ⎠
KL ( ha + 2ba ) f y
(1 − α ) γ
ec, i
mit:
Rtw, Rd , i =
RVf , Rd, i =
Schlosszugkraft
M0
tW ha f y ( 1 + α ec, i )
γ M0
tF ( ha + ba ) f y (1 + α ec, i )
3 γM 0
Zugkraft im Steg
Durchstanzen des Flansches
wobei:
FEd, i = F’Ed ⋅ B = aufzunehmende Ankerlast pro Doppelbohle
F’Ed
= aufzunehmende Ankerlast (Horizontalkomponente), pro laufendem Meter
B
= Profilbreite (Doppelbohle), gemäß Tabelle 1
tF , tW
= Flansch- und Stegdicke, gemäß Tabelle 1
KL
= Schlosskennwert, gemäß Tabelle 1
fy
= Streckgrenze der AZ Bohlen
ba , ha
= Plattenbreite und -höhe
αec, i
= Exzentrizitätsfaktor an der jeweiligen Ankerstelle
Die obige Formel für RL, Rd, i und insbesondere der profilabhängige Kennwert KL sind aus Formel (3-12) aus dem
Zulassungstext hergeleitet.
Die obigen Formeln sind in der Tabelle 5 ausgewertet für Spundwandprofile in Stahlgüte S 355 GP.
Für andere Stahlgüten kann der Widerstand ermittelt werden mit RRd, Ec, AZ = RRd, Ec, AZ, 355 ⋅ fy / 355
14
4.5.4 Nachweise der Spundwand an der Verankerungsstelle
Nachweis:
MEd ≤ Mc,Rd
mit:
Mc, Rd = βec, i W pl , Net
M c, Rd = β ec, i Wel , Net
und:
VEd ≤ Vpl, Rd = β ec, i
sowie für:
VEd
> 0,50
Vpl, Rd
aber:
MV, Rd ≤ Mc,Rd
fy
γM0
fy
γM0
(*)
für Klasse 1-2
(*)
für Klasse 3
AV f y
3 γM0
M Ed ≤ M V, Rd = β ec, i (W pl , Net − ρ ⋅ Wweb )
fy
mit:
γM0
⎛ V
⎞
ρ = ⎜⎜2 Ed − 1⎟⎟
⎝ Vpl, Rd
⎠
2
mit:
MEd
Biegemoment an der zu untersuchenden Stelle [kNm/m]
VEd
Querkraft an der zu untersuchenden Stelle [kN/m]
Wpl, Net , Wel, Net reduziertes plastisches bzw. elastisches Widerstandsmoment der AZ-Bohle [cm3/m]
Schubfläche der AZ-Bohle [cm2/m], gemäß Tabelle 1
Wweb
Widerstandsmoment des Steges [cm3/m], gemäß Tabelle 1
tW
Stegdicke der AZ-Bohle, gemäß Tabelle 1
α
Stegwinkel der AZ-Bohle, gemäß Tabelle 1
fy
Streckgrenze der AZ-Bohle
βec, i
Abminderungsfaktor an der Ankerstelle
Reduzierung der Widerstandsmomente infolge
Lochschwächung:
Wpl,Net = Wpl ⋅ rW,pl
rW,pl = 1,0 − 0,8 · φ
W el,Net = W el ⋅ rW,el
rW,el = 1,0 − 1,3 ⋅ φ
2
⎛
⎞
AV
⎜=
⎟
⎜ 4 t sin α ⋅ B ⎟
W
⎝
⎠
rw [-]
AV
Wpl
Wel
0,98
0,94
0,90
mit:
Wpl ,Wel
plastisches bzw. elastisches
Widerstandsmoment der
AZ-Bohle [cm3/m], gemäß Tabelle 1
rW
dimensionsloser Faktor zur Berücksichtigung
der Querschnittsschwächung an der
Ankerstelle
φ
Lochdurchmesser in der AZ-Bohle [m],
gemäß Tabelle 6
(*) Hinweis:
0,86
40
50
60
70
80
90
φ [mm]
Die Reduzierung auf Wpl, Net bzw. Wel, Net (infolge Lochschwächung) ist nicht im Zulassungstext enthalten,
sollte aber sicherheitshalber berücksichtigt werden.
15
4.5.5 Nachweis der Spundwand im Feldbereich
MEd ≤ Mc,Rd
Nachweis:
mit:
Mc, Rd = βec, F Wpl
Mc, Rd = β ec, F Wel
fy
für Klasse 1-2
γM 0
fy
für Klasse 3
γM 0
Hinweise
Soweit keine andere Querschnittsschwächung im Feldbereich vorliegt, können hier die Bruttoquerschnittswerte angesetzt
werden.
Vereinfachend (und auf der sicheren Seite liegend) kann als Faktor βec,F für den Nachweis im Feldbereich (oberhalb/
unterhalb/zwischen Ankerlagen) der kleinste der für die angrenzenden Ankerstellen geltenden βec,i -Werte angesetzt werden
βec,F = min βec,i .
Günstigere Werte können wie folgt bestimmt werden.
βec=1.0
1)
2)
βec,A
βec,A
βec
βec
βec=1.0
βec
Lec,A
a
βec=1.0
A
min.βec
βec=1.0
βec,B
βec=1.0
βec=1.0
βec,B
A
a
βec=1.0
2)
a > Lec
Lec,B
1)
Lec,A
1) Abminderungsfaktor βec,F = βec,i ist konstant jedoch nur über die profilspezifische Einflusslänge Lec
2) Lineare Interpolation im Bereich der Einflusslänge Lec , mit βec,i ≤ βec,F ≤ 1,0.
B
βec=1.0
Liegen die Anker so nahe aneinander dass die Einflussbereiche Lec sich überschneiden so kann
1) für den ganzen Bereich der kleinste Wert angesetzt werden,
2) gemäß folgender Prinzipskizzen im Bereich der Einflusslängen Lec linear interpoliert werden.
2)
1)
βec=1.0
βec=1.0
βec=1.0
βec,A
min.βec
min.βec
B
βec=1.0
βec=1.0
16
βec,B
βec=1.0
A
a
Lec
< a < Lec
2
Lec,A
βec,B
βec=1.0
Lec,B
min.βec
Lec,B
min.βec
2)
A
a
βec,A
Lec,A
1)
βec=1.0
a<
Lec
2
B
B
b
h
tF
tW
bc
α
B
1 540
1 540
1 540
1 540
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 400
1 340
1 340
1 340
1 260
1 260
1 260
1 260
1 260
1 260
1 160
1 160
1 160
mm
Doppelbohlenbreite
Profilbreite
Profilhöhe
Flanschdicke
Stegdicke
Flanschbreite
Stegwinkel
AZ 12-770
AZ 13-770
AZ 14-770
AZ 14-770-10/10
AZ 12-700
AZ 13-700
AZ 13-700-10/10
AZ 14-700
AZ 17-700
AZ 18-700
AZ 19-700
AZ 20-700
AZ 24-700 (*)
AZ 26-700
AZ 28-700
AZ 36-700N
AZ 38-700N
AZ 40-700N
AZ 12
AZ 13
AZ 14
AZ 17
AZ 18
AZ 19
AZ 25
AZ 26
AZ 28
AZ 46
AZ 48
AZ 50
Profil
770
770
770
770
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
670
670
670
630
630
630
630
630
630
580
580
580
mm
b
EI
Wpl
Wel
Wweb
AV
CAnt
LEc
KL
Fec,355
8,5
9,0
9,5
10,0
8,5
9,5
10,0
10,5
8,5
9,0
9,5
10,0
11,2
12,2
13,2
15,0
16,0
17,0
8,5
9,5
10,5
8,5
9,5
10,5
12,0
13,0
14,0
18,0
19,0
20,0
mm
tF
8,5
9,0
9,5
10,0
8,5
9,5
10,0
10,5
8,5
9,0
9,5
10,0
11,2
12,2
13,2
11,2
12,2
13,2
8,5
9,5
10,5
8,5
9,5
10,5
11,2
12,2
13,2
14,0
15,0
16,0
mm
tW
147
147
147
147
149
149
149
149
146
146
146
146
140
140
140
167
167
167
154
154
154
147
147
147
132
132
132
147
147
147
mm
bc
°
α
39,5
39,5
39,5
39,5
42,8
42,8
42,8
42,8
51,2
51,2
51,2
51,2
55,2
55,2
55,2
63,2
63,2
63,2
45,4
45,4
45,4
55,4
55,4
55,4
58,5
58,5
58,5
71,5
71,5
71,5
Biegesteifigkeit
Plastisches Widerstandsmoment
Elastisches Widerstandsmoment
Widerstandsmoment Steg
Stegfläche
Verdrehsteifigkeit
Referenzlänge
Schlosskennwert
Querbiegekennwert
343,5
344,0
344,5
345,0
314,0
315,0
316,0
316,0
419,5
420,0
420,5
421,0
459,0
460,0
461,0
499,0
500,0
501,0
302,0
303,0
304,0
379,0
380,0
381,0
426,0
427,0
428,0
481,0
482,0
483,0
mm
h
Wel
1 245
1 300
1 355
1 405
1 205
1 305
1 355
1 405
1 730
1 800
1 870
1 945
2 430
2 600
2 760
3 590
3 795
3 995
1 200
1 300
1 400
1 665
1 800
1 940
2 455
2 600
2 755
4 595
4 800
5 015
cm3/m
487
516
544
573
417
466
492
515
658
697
735
774
977
1 064
1 151
1 050
1 144
1 237
384
429
474
563
629
695
893
973
1 053
1 364
1 462
1 559
cm3/m
Wweb
37,0
39,2
41,3
43,5
37,1
41,5
43,7
45,8
49,9
52,8
55,8
58,7
71,6
78,0
84,4
77,4
84,4
91,3
37,2
41,6
46,0
50,0
55,9
61,8
73,6
80,2
86,7
111,8
119,7
127,7
cm2/m
AV
16,9
19,6
23,1
25,6
32,7
43,4
49,7
55,9
22,7
26,3
30,2
34,5
52,2
64,7
78,8
62,9
76,7
91,4
31,0
39,5
50,9
38,3
48,3
62,8
82,6
106,5
120,6
221,4
248,6
285,2
MN/m2
CAnt
4,30
4,20
4,10
4,00
6,70
6,30
6,20
6,00
5,10
5,00
4,80
4,70
5,70
5,50
5,30
7,10
6,80
6,50
6,20
5,70
5,40
6,90
6,30
6,00
6,40
6,40
5,70
8,60
8,00
7,60
m
LEc
1,60
1,60
1,60
1,60
1,63
1,63
1,63
1,63
2,17
2,17
2,17
2,17
3,09
3,09
3,09
3,45
3,45
3,45
1,66
1,66
1,66
2,22
2,22
2,22
3,22
3,22
3,22
4,10
4,10
4,10
mm
KL
461
504
549
593
789
927
1 004
1 079
606
666
712
773
1 128
1 291
1 457
2 165
2 360
2 546
751
863
998
919
1 048
1 219
1 696
1 990
2 056
5 153
5 341
5 622
kN/m
Fec,355
S 240 GP
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
S 270 GP
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
S 320 GP
3
3
2
2
3
2
2
2
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
2
2
3
3
2
2
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
3
3
2
3
3
2
2
2
2
2
2
2
S 355 GP
(*)
Profil wurde umbenannt ! In der Zulassung: AZ 25-700
Der Kennwert CAnt aus dem Zulassungstext wurde pro m Wand umgerechnet.
Der Kennwert KL ist aus Formel (3-12) aus dem Zulassungstext hergeleitet.
Fec ist auf die tatsächliche Stahlgüte der Spundwand umzurechnen Fec = Fec,355 fy / 355
Anmerkungen:
1 480
1 546
1 611
1 677
1 415
1 540
1 600
1 665
2 027
2 116
2 206
2 296
2 867
3 070
3 273
4 110
4 360
4 605
1 409
1 528
1 651
1 944
2 104
2 275
2 873
3 059
3 252
5 295
5 553
5 816
cm3/m
MNm2/m
45,0
47,0
48,9
50,9
39,6
43,1
44,9
46,6
76,1
79,4
82,7
86,0
117,2
125,4
133,6
188,2
199,2
210,2
38,1
41,4
44,7
66,3
71,8
77,7
109,7
116,6
123,8
231,9
242,9
254,2
Wpl
EI
S 390 GP
3
3
3
2
3
3
3
2
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
3
3
2
3
3
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
S 430 GP
Klasse nach
DIN EN 1993-5
S 460 GP
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
Tabelle 1 – Bemessungswerte der AZ-Profile für exzentrische Verankerung
17
Tabelle 2 – Vorgeschlagene Ankerplattenabmessungen
AZ
Serie
Ankerplattenbreite
max ba
min ba
Tabelle 3 – Steifemoduli ks
Vorgeschlagene Abmessung
ba
Boden
ks [MN/m3]
ha (*)
Torf
2
5
AZ 13-770
135
145
140
210
Ton, Schluff, Klei
AZ 13-700
135
145
140
210
Lehm
10
40
80
AZ 18-700
135
145
140
210
Sand locker
AZ 26-700
130
140
135
205
Sand mitteldicht
AZ 38-700N
155
165
160
240
Sand dicht
150
Kies
100
AZ 13
140
150
145
220
AZ 18
135
145
140
210
AZ 26
120
130
125
190
AZ 48
135
145
140
210
Anmerkungen: ks sollte immer nach
oben abgeschätzt werden.
(*) ha ≈ 1,5 ⋅ ba
Tabelle 4 – Exzentrizitätsfaktor αec
Eingangsparameter ist die Bodensteifigkeit ks an der Ankerstelle,
ks sollte immer nach oben abgeschätzt werden
αec ≤ 0,70 (siehe Seite 13)
Profil
kS [MN/m3]
5
10
20
50
100
200
AZ 12-770
0,41
0,29
0,20
0,11
0,06
0,04
AZ 13-770
0,44
0,32
0,22
0,12
0,07
0,04
AZ 14-770
0,48
0,35
0,25
0,14
0,09
0,05
AZ 14-770-10/10
0,50
0,38
0,26
0,15
0,10
0,05
AZ 12-700
0,58
0,45
0,33
0,20
0,13
0,08
AZ 13-700
0,64
0,52
0,39
0,24
0,16
0,10
AZ 13-700-10/10
0,67
0,55
0,42
0,27
0,18
0,11
AZ 14-700
0,69
0,57
0,44
0,29
0,19
0,12
AZ 17-700
0,45
0,33
0,22
0,13
0,07
0,04
AZ 18-700
0,48
0,36
0,25
0,14
0,08
0,05
AZ 19-700
0,51
0,39
0,27
0,16
0,10
0,05
AZ 20-700
0,54
0,42
0,30
0,18
0,11
0,06
AZ 24-700
0,63
0,50
0,37
0,23
0,14
0,08
AZ 26-700
0,67
0,55
0,42
0,27
0,17
0,10
AZ 28-700
0,70
0,59
0,46
0,30
0,20
0,12
AZ 36-700N
0,64
0,51
0,39
0,23
0,14
0,08
AZ 38-700N
0,68
0,56
0,43
0,27
0,17
0,10
AZ 40-700N
0,70
0,60
0,47
0,31
0,20
0,12
AZ 12
0,57
0,44
0,30
0,16
0,09
0,05
AZ 13
0,62
0,49
0,37
0,20
0,12
0,07
AZ 14
0,68
0,55
0,42
0,25
0,15
0,09
AZ 17
0,59
0,46
0,32
0,17
0,10
0,06
AZ 18
0,64
0,51
0,38
0,21
0,13
0,07
AZ 19
0,69
0,57
0,44
0,27
0,16
0,10
AZ 25
0,70
0,62
0,49
0,31
0,19
0,11
AZ 26
0,70
0,67
0,55
0,36
0,23
0,14
AZ 28
0,70
0,69
0,57
0,40
0,27
0,16
AZ 46
0,70
0,70
0,68
0,48
0,33
0,21
AZ 48
0,70
0,70
0,70
0,52
0,36
0,24
AZ 50
0,70
0,70
0,70
0,56
0,40
0,27
18
Tabelle 5 – Widerstand der Spundwand gegen lokale Lasteinleitung
Eingangsparameter: Gewählte Plattengröße und systembedingter Exzentrizitätsfaktor
γM0 = 1,0 ; Stahlgüte der Bohle S 355 GP
RRd,Ec,AZ,355 [kN/DB]
Profil
AZ 12-770
AZ 13-770
AZ 14-770
AZ 14-770-10/10
AZ 12-700
AZ 13-700
AZ 13-700-10/10
AZ 14-700
AZ 17-700
AZ 18-700
Platte
ba x ha
αec [-]
[mm x mm]
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
140 x 220
283
314
354
404
472
566
707
943
140 x 240
294
327
368
420
491
589
736
981
140 x 260
306
340
382
437
509
611
764
1019
140 x 280
317
352
396
453
528
634
792
1057
140 x 300
328
365
410
469
547
657
821
1094
140 x 220
283
315
354
405
472
567
709
945
140 x 240
295
327
368
421
491
589
737
982
140 x 260
306
340
383
437
510
612
765
1020
140 x 280
317
353
397
453
529
635
794
1058
140 x 300
329
365
411
470
548
658
822
1096
140 x 220
284
315
355
405
473
568
710
946
140 x 240
295
328
369
422
492
590
738
984
140 x 260
307
341
383
438
511
613
766
1022
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140 x 240
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1023
140 x 280
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354
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140 x 300
335
372
419
479
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140 x 220
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322
362
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140 x 240
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335
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603
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1005
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140 x 260
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140 x 300
447
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639
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1118
1303
140 x 220
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429
482
551
643
772
965
1129
140 x 240
401
446
502
573
669
803
1003
1192
140 x 260
417
463
521
595
695
833
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480
540
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864
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1317
140 x 300
448
497
560
639
746
895
1119
1380
19
Tabelle 5 – Widerstand der Spundwand gegen lokale Lasteinleitung
RRd,Ec,AZ,355 [kN/DB]
Profil
AZ 19-700
AZ 20-700
AZ 24-700
AZ 26-700
AZ 28-700
AZ 36-700N
AZ 38-700N
AZ 40-700N
AZ 12
AZ 13
20
Platte
ba x ha
αec [-]
[mm x mm]
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0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
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402
446
502
574
670
773
966
1192
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1004
140 x 260
417
464
522
596
1258
695
834
1043
1324
140 x 280
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481
541
140 x 300
448
498
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721
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1390
640
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896
1120
140 x 220
387
430
1456
483
553
645
774
967
140 x 240
402
1254
447
503
575
670
805
1006
1324
140 x 260
140 x 280
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464
522
597
696
835
1044
1392
433
481
542
619
722
866
1083
1444
140 x 300
449
499
561
641
748
897
1122
1496
135 x 220
537
596
671
767
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1073
1304
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135 x 240
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698
798
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1117
1377
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135 x 260
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1120
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1163
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599
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605
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2001
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160 x 280
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1904
2028
160 x 220
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950
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1525
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160 x 240
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1908
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160 x 300
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145 x 220
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333
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145 x 240
311
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359
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145 x 280
334
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145 x 300
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145 x 220
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1001
145 x 240
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624
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145 x 260
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145 x 280
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373
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559
671
839
1119
145 x 300
347
386
434
496
579
695
868
1158
Tabelle 5 – Widerstand der Spundwand gegen lokale Lasteinleitung
RRd,Ec,AZ,355 [kN/DB]
Profil
AZ 14
AZ 17
AZ 18
AZ 19
AZ 25
AZ 26
AZ 28
AZ 46
AZ 48
AZ 50
Platte
ba x ha
αec [-]
[mm x mm]
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
145 x 220
301
335
377
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502
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1004
145 x 240
313
348
391
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626
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1044
145 x 260
325
361
406
464
541
650
812
1083
145 x 280
337
374
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481
561
673
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1122
145 x 300
349
387
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581
697
871
1162
140 x 220
394
438
492
563
656
788
984
1066
140 x 240
410
455
512
585
683
819
1024
1125
140 x 260
425
473
532
608
709
851
1063
1185
140 x 280
441
490
551
630
735
882
1103
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140 x 300
457
508
571
653
761
914
1142
1303
140 x 220
395
439
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790
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1192
140 x 240
411
456
513
587
684
821
1027
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140 x 260
426
474
533
609
711
853
1066
1324
140 x 280
442
491
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737
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140 x 300
458
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654
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1145
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396
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495
565
660
792
990
1317
140 x 240
412
457
515
588
686
823
1029
1372
140 x 260
428
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534
611
713
855
1069
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140 x 280
443
493
554
633
739
887
1108
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140 x 300
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799
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140 x 240
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1079
1259
1511
1888
2028
140 x 260
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872
981
1121
1307
1569
1961
2197
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1017
1162
1356
1627
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1053
1204
1404
1685
2106
2535
140 x 220
728
809
910
1040
1213
1456
1820
1992
140 x 240
757
841
946
1081
1262
1514
1892
2173
140 x 260
786
873
983
1123
1310
1572
1965
2354
140 x 280
815
906
1019
1164
1359
1630
2038
2535
140 x 300
844
938
1055
1206
1407
1689
2111
2716
140 x 220
728
809
910
1040
1213
1456
1820
2124
140 x 240
757
841
946
1081
1262
1514
1892
2317
140 x 260
786
873
983
1123
1310
1572
1965
2511
140 x 280
815
906
1019
1164
1359
1630
2038
2704
140 x 300
844
938
1055
1206
1407
1689
2111
2814
21
Tabelle 6 – Lochdurchmesser für Ankerplatten
(Anhaltswerte = Abmessungen laut. [3])
22
d’
Ankerplatte mit Mutter
Gelenkscheibe mit Mutter
φ
Ankerplatte mit Gelenkscheibe
φ
mm
mm
mm
55
47
39
43
60
51
42
46
M 42
65
55
45
49
M 45
70
59
48
55
M 48
75
63
51
58
M 52
80
68
55
62
M 56
85
72
59
67
M 60
90
77
63
71
M 64
95
82
68
75
M 68
100
86
72
80
M 72
105
91
76
87
M 76
110
96
81
91
M 80
115
100
85
95
M 85
120
105
90
100
M 90
130
113
95
105
M 95
135
118
100
110
M 100
145
125
105
115
Nenndurchmesser
dA
dSW
mm
mm
M 36
M 39
5. Berechnungsbeispiel
System und Beanspruchungen
d
[mm]
29
52
M
[kNm/m]
V
[kN/m]
3,0
e+w
[kN/m2]
129
86
280
11,5
AH = 366 kN/m
AZ 28-700
S 355 GP
16,0 m
29
ϕ = 32,5°
γ = 19/11 kN/m3
71
965
67
ϕ = 35°
γ = 19/11 kN/m3
System
174
256
33
Ergebnisse aus EDV-Berechnung (Bemessungswerte)
Jede zweite Doppelbohle soll verankert werden.
Als Anker sollen Rundstahlanker mit aufgestauchtem Gewinde horizontal, wegen eventueller Setzungsgefahr aber mit
Gelenkscheibe, eingebaut werden.
Die restlichen Doppelbohlen sollen mit Bolzen an die ] [-Gurtung (U300) mit einer Spreizung von 160 mm angeschlossen
werden.
e+w
Erd- und Wasserdruck
d
Verformung
M
Biegemoment
V
Querkraft
23
zu 4.4.1 und 4.4.2.1 und 4.4.2.3
Nachweis vordere Bolzenplatte: Fall A
FEd = 1,40 ⋅ 366 = 512 kN (pro Doppelbohle)
gewählt:
Bolzen M45, dA = 45 mm (ohne Nachweis)
Platte ba / ha / ta = 135 / 240 / 40 mm in S 355 JR Stahlgüte / φ = 48 mm
Die Bolzen und Anker selber werden in diesem Beispiel nicht nachgewiesen.
⎧ < bc = 140 mm
ba = 135 mm ⎨
⎩ > 0,90 ⋅ bc = 126 mm
mit:
dA = 45 mm
φ = 48 mm
ha = 240 mm ≤ 2,5 ⋅ ba = 337 mm
⎧ > 2 ⋅ tF = 26 mm
⎪
t a = 40 mm ⎨ ≥ min t a = 40 mm
⎪ > d / 3 = 15 mm
A
⎩
d’ = 59 mm
X = ha − d’ = 240 − 59 = 181 mm
FEd ≤ FRd , pl =
zusätzlicher Nachweis:
FEd ≤
π
2 2
2
⎡
⎤
4
(135 − 48) ⋅ 181 ⋅ ⎢ 1 + 3 ⎛⎜ 40 ⎞⎟ − 1⎥ ⋅ 0,355 = 527 kN ( > 512 kN = FEd )
3
⎥ 1,0
⎢
⎝ 181 ⎠
⎦
⎣
(70
2
) 01,355
= 1024 kN ( > 512 kN = F )
,0
− 48 2
Ed
Nachweis hintere Gurtplatte: Fall E
gewählt:
mit:
Platte ba / ha / ta = 160 / 240 / 40 mm in S 355 JR Stahlgüte / φ = 48 mm
dA = 45 mm
φ = 48 mm
d’ = 59 mm
FEd ≤ FRd , pl =
zusätzlicher Nachweis:
FEd ≤
π
2 2
X = s − d’ = 160 − 59 = 101 mm
2
⎡
⎤
2
(160 − 48) ⋅ 101 ⋅ ⎢ 1 + 3 ⎛⎜ 40 ⎞⎟ − 1⎥ ⋅ 0,355 = 569 kN ( > 512 kN = FEd )
3
⎥ 1,0
⎢
⎝ 101 ⎠
⎦
⎣
(70
2
) 01,355
= 1024 kN ( > 512 kN = F )
,0
− 48 2
Ed
Anmerkung: 40-er Platte reicht aus
zu 4.4.1 und 4.4.2.2 und 4.4.2.4
Nachweis der Ankerplatte mit Gurtung: Fall D
FEd = 2 ⋅ 1,40 ⋅ 366 = 1 025 kN (pro Doppelbohle)
gewählt:
Bolzen M72, dA = 72 mm (ohne Nachweis)
Platte ba / ha / ta = 135 / 240 / 100 mm in S 355 JR Stahlgüte / φ = 76 mm
Gelenkscheibe bs / hs / ts = 160 / 150 / 55 mm in S 355 JR Stahlgüte / φ = 76 mm, ds = 60 mm
⎧ < bc = 140 mm
ba = 135 mm ⎨
⎩ > 0,90 ⋅ bc = 126 mm
mit:
24
n=2
s = 160 mm
ha = 240 mm ≤ 2,5 ⋅ ba = 337 mm
und
dA = 72 mm
⎧ > 2 ⋅ t F = 26 mm
⎪
t a = 100 mm ⎨ > min t a = 40 mm
⎪ > d / 3 = 24 mm
⎩ A
φ = 76 mm
X=
sowie:
h a + 2 (n − 1) s 240 + 2 ⋅ 1 ⋅ 160
=
= 187 mm
2n − 1
3
FEd ≤ FRd , pl =
2
⎡
⎤
4
(135 − 76) 2 187 ⋅ ⎢ 1 + 3 ⎛⎜ 100 ⎞⎟ − 1⎥ ⋅ 0,355 = 1264 kN ( > 1025 kN = FEd )
3
3
⎢
⎥ 1,0
⎝ 187 ⎠
⎣
⎦
FEd ≤ 60 ⋅ (135 − 76 )
zusätzliche Nachweise:
FEd ≤
π
2 2
(105
2
0,355
= 1257 kN (≈ 1025 kN = FEd )
1,0
Ankerplatte
) 01,355
= 2070 kN ( > 1025 kN = F )
,0
Gelenkscheibe
− 76 2
Ed
Anmerkung: Alternativ könnte eine 140 mm breite und 95 mm dicke Platte gewählt werden
zu 4.5.1
Bestimmung des Exzentrizitätsfaktors
AZ 28-700 ⇒ EI
= 133,6 MNm2/m
CAnt = 78,8 MN/m2
Lec = 5,3 m
Boden im Ankerbereich: mitteldichter Sand ⇒ kS = 80 MN/m3
Ankerlage: aA = 3,0 m
Li = 4 4
aA
= 1,87 ≥ 1,00
Li
EI
= 1,6 m
ks
aA
= 0,57 ≥ 0,30
Lec
ς ec = 1,00
C Sym = k s ⋅ 2 Li = 257,2 MN / m 2
α ec =
1+
1
C Sym
= 0,23
alt.: aus Tabelle 4:
ς ec CAnt
αec = 0,24
zu 4.5.3 Nachweis der AZ 28-700 unter lokaler Lasteinleitung
KL = 3,09 mm
RL , Rd =
K L (ha + 2ba ) f y
(1− α ) γ
ec , i
RVf , Rd =
R tw, Rd =
=
M0
3,09 ⋅ (240 + 2 ⋅135) ⋅ 0,355
= 727 kN
(1− 0,23) ⋅ 1,0
tF (ha + ba ) f y (1+ α ec, i )
3 γM0
tW ha fy (1 + α ec, i )
γM0
=
=
13,2 ⋅ (240 + 135) ⋅ 0,355 ⋅ (1 + 0,23)
= 1248 kN
3 ⋅ 1,0
13,2 ⋅ 240 ⋅ 0,355 ⋅ (1 + 0,23)
= 1383 kN
1,0
⇒ FEd = 512 kN < RRd , Ec, AZ = min (RL , Rd ; RVf , Rd ; Rtw, Rd ) = 727 kN
alt.: aus Tabelle 5: RRd, Ec, AZ = 740 kN
Anmerkung: Der Nachweis gilt hier sowohl für die Bolzenplatten als auch für die Ankerplatten, da beide die gleichen
Abmessungen ba und ha haben.
Abminderungsfaktor βec an der Verankerungsstelle
AZ 28-700 ⇒ Fec,355 = 1 457 kN/m ⇒ βec = 1−
(1 − αec ) FEd
(1 − 0,23) 366
= 1−
= 0,90
Fec
1,0
1457
ς ec
25
zu 4.5.4 Spannungsnachweise an der Verankerungsstelle
AZ 28-700 / S 355 GP ⇒ Wel = 2 760 cm3/m und AV = 84,4 cm2/m
Obwohl das Profil in Klasse 1-2 eingestuft werden kann, wird hier auf der sicheren Seite liegend der Nachweis mit dem
elastischen Grenzmoment geführt.
mit:
φ = 87 mm: Wel,Net = Wel ⋅ rW,el = 2 760 ⋅ (1,0 − 1,3 ⋅ 0,087) = 2 448 cm3/m
(als ungünstigster Fall wird die größere Querschnittsschwächung an der Verankerung angesetzt)
VEd ≤ VRd = β ec, A ⋅
AV
⋅
fy
= 0,90 ⋅
3 γM0
M Ed ≤ M c , Rd = β ec, A ⋅ Wel , Net ⋅
fy
γM0
84,4 35,5
⋅
= 1557 kNm / m (> 280 kNm / m = VEd )
3 1,0
= 0,90 ⋅ 2448 ⋅
VEd
= 0,18 < 0,50
VRd
0,355
= 782 kNm / m (> 129 kNm / m = M Ed )
1,0
zu 4.5.5 Spannungsnachweis im Feldbereich
Vereinfacht mit βec,F = βec,A
M c, Rd = β ec, A ⋅ Wel ⋅
fy
γM0
= 0,90 ⋅ 2760 ⋅
0,355
= 881 kNm / m < M Ed = 965 kNm / m
1,0
⇒ Nachweis nicht erfüllt
Mit genauer Bestimmung von βec,F
LEc = 5,30 m und x = 6,60 m (Abstand Anker / max M) ⇒
M Ed ≤ M c, Rd = β ec, F ⋅ Wel ⋅
fy
γM 0
= 1,0 ⋅ 2760 ⋅
x>
LEc
= 2,65 m
2
⇒ βec, F = 1,0
0,355
= 980 kNm / m > M Ed = 965 kNm / m ⇒ Nachweis erfüllt
1,0
Hinweis
Mit βec,F = βec,A aber mit dem plastischen Grenzmoment wäre der Nachweis ebenfalls erfüllt:
MEd ≤ Mc,Rd = 1 045 kNm/m
Unter zusätzlichem Ansatz von βec,F = 1,0 ergibt sich sogar:
76
MEd ≤ Mc,Rd = 1 162 kNm/m
150
60
Vordere Gurtplatte:
135 x 240 x 40 / ø = 48
S 355 JR
X
Gurtbolzen:
M 45 x 550
Hintere Gurtplatte:
160 x 240 x 40 / ø = 48
S 355 JR
X
Systemskizze
26
AZ 28-700
S 355 GP
Gelenkscheibe:
160 x 150 x 55 / ø = 76
S 355 JR
AZ-Spundbohlen
55
160
Z
Gurtung ] [ 300
s = 160
Ankerplatte:
135 x 240 x 100 / ø = 76
S 355 JR
Rundstahlanker:
M72, dA = 72
Z
Schnitt: X - X
Schnitt: Z - Z
6. Literatur
[1]
Exzentrische Lasteinleitung in Z-Bohlen, Endbericht mit Bemessungskonzept, Lehrstuhl für Stahlbau, RWTH Aachen,
November 2002
[2]
Untersuchung zur Bestimmung der Ankerplattenabmessungen bei Spundwandbauwerken, Endbericht zur Studie,
Lehrstuhl für Stahlbau, RWTH Aachen, März 2004
[3]
Katalog Verankerungsmaterial, Anker Schroeder, Ausgaben 1995-2009
[4]
Gesamtkatalog, Stahlspundwände, ArcelorMittal, Ausgabe 2009
[5]
EAB, Empfehlungen Arbeitsausschuss Baugruben, Ausgabe 2006
[6]
DIN 18800, Stahlbauten, Deutsches Institut für Normung, November 1990
[7]
EN 1993-5: 2007, Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 5: Piling
1)
DIN EN 10248-1:1995-08, Warmgewalzte Spundbohlen aus unlegierten Stählen -Teil 1: Technische
Lieferbedingungen
2)
DIN 1055-3:2006-03, Einwirkungen auf Tragwerke -Teil 3: Eigen- und Nutzlasten für Hochbauten
3)
DIN EN 10248-1:2006-05, Entwurf, Warmgewalzte Spundbohlen aus unlegierten Stählen -Teil 1: Technische
Lieferbedingungen
4)
DIN EN 10025-2:2005-04, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen -Teil 2: Technische Lieferbedingungen für
unlegierte Baustähle
5)
DIN EN 10025-3:2005-02, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen -Teil 3: Technische Lieferbedingungen für
normalgeglühte / normalisierend gewalzte schweißgeeignete Feinkornbaustähle
6)
DIN EN 10025-4:2005-04, Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen -Teil 4: Technische Lieferbedingungen für
thermomechanisch gewalzte schweißgeeignete Feinkornbaustähle
Ausgabe Februar 2012
27
ArcelorMittal Commercial RPS S.à r.l.
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