Transcript BAW Consult Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg www.wk-ing.de Dr.-Ing.

BAW
Consult
Untersuchung der Ankerkräfte
an der Weserschleuse Bremen
WKP König & Partner
Planungsbüro für Bauwesen GmbH
Hamburg
www.wk-ing.de
Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke
Dipl.-Ing. Karsten Holste
Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004
BAW
Firmenteile
www.wk-ing.de
Consult
Hamburg :
WK Dr. Wachendorf & König
Kiel
WKP König & Partner
Schwerin
Hamburg
Bremen
Berlin
Hannover
Magdeburg
Dortmund
Berlin :
Kassel
Leipzig
Dresden
Köln
WKP König, Stief & Partner
Hauptsitz in Hamburg
Erfurt
CPST Bauconsult- und
Projektsteuerungs GmbH
Frankfurt
Nürnberg
Stuttgart
München
Dresden :
WKP König, Stief & Partner
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 2
BAW
Vogelperspektive
Consult
UH
Bootschleuse
Schleuseninsel
Weserwehr
MittelLeitwand
Kammer
OH
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 3
BAW
Blick in die Schleusenkammer
UH
links
UH
rechts
OH
rechts
OH
links
13. Mai 2004
Consult
BAW-Kolloquium
Folie 4
BAW
Schnitt
12,70 m
(lichtes Maß)
MittelLeitwand
Consult
6,50
1,00
Gemischte Wand
PSp 600 mit
PZi 612
RVPfähle
MVPfähle
Sohle
2,00
UW-Beton
1,80
-10,00
PHP 400*122-Pfähle
als Zuganker
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 5
BAW
Berechnung der Wände (Bauzust.)
1. Vorbauzustand
2. Vorbauzustand
800 kN
720 kN
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Consult
Folie 6
BAW
Berechnung der Wände (Betrieb)
3. Betriebszustand
4. Revisionszustand
830 kN
850 kN
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Consult
Folie 7
BAW
Messung der Ankerkräfte
Consult
1800
1600
ca. 1480 kN
1400
Unterhaupt rechts
Ankerkraft [kN]
1200
Oberhaupt rechts
Unterhaupt links
1000
Oberhaupt links
800
ca. 560 kN
600
400
200
Feb 03
Jan 03
Dez 02
Nov 02
Okt 02
Sep 02
Aug 02
Jul 02
Jun 02
Mai 02
Apr 02
Mrz 02
Feb 02
Jan 02
Dez 01
Nov 01
Okt 01
Sep 01
Aug 01
Jul 01
Jun 01
Mai 01
Apr 01
Mrz 01
Feb 01
Jan 01
Dez 00
Nov 00
Okt 00
Sep 00
Aug 00
0
Datum
530 kN
830 kN
Statische
Berechnung :
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 8
BAW
Was ist zu tun
Consult
Ermittlung der richtigen Ankerkräfte :
 Überprüfung der Messdaten
 Erstellen einer unabhängigen
Kontrollmessung
 Überprüfung der statischen Berechnung
 Konsequenzen für weitere Lastfälle
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 9
BAW
Überprüfung der Messdaten
Consult
Lenzung
Aushub
12.08.97
Zeitsprung
Rammarbeiten
Zeitsprung
Rechnung ca.
800 kN
Rg. ca.
720 kN
Betrieb:
Messung ~ 1490 kN
Rechnung ~ 830 kN
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 10
BAW
Erstellen unabhängiger Kontrollmessungen
Entlastung durch Steifen
(Holm verbunden)
Consult
Entlastung durch Rückverankerung
Entlastung durch Bypass
Holm getrennt
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 11
BAW

Überprüfung der statischen Berechnung
Eingeprägte Vorbelastungen
(Vergrößerung der Ankerkraft)

Consult
+
Stützensenkungen am Fußpunkt
sowie Erddruckumlagerungen
(Vergrößerung der Ankerkraft)
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 12
BAW
13. Mai 2004
Inklinometermessungen
z [cm]
y
4,6
0
3,351
1
1,93
2
0,345
3
-1,035
4
-2,366
5
-3,46
6
-4,231
7
-4,672
8
-4,882
9
-5,007
10
-4,987
11
-4,763
12
-4,303
13
-3,693
14
-3,004
15
-2,274
16
-1,494
17
-0,745
18
-0,3
19
0
20
BAW-Kolloquium
-10
-5
Consult
0
5
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Folie 13
BAW
Unabhängige Messung
Consult
W‘‘‘‘ = q
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 14
BAW
Formeln
Consult
k = (e1 - e2) / d
y
e1
P1
z
P2
d
(P3z+P1z)/2-P2z
e2
M = k • EI
q
M2
Q2
13. Mai 2004
M1
dL
P3
dL
M2= M1 - Q1  dL - q dL2 /2
q = 2  M1 - M2 - Q1  dL) / dL2
Q1
BAW-Kolloquium
Folie 15
1-Feldsystem mit Gleichlast
Consult
Q= 20 kN/m
13. Mai 2004
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
BAW-Kolloquium
q [kN / m]
0
-18,38
-19,91
-20,10
-19,95
-19,95
-20,06
-19,95
-20,10
-19,88
-20,10
-19,88
-20,10
-19,95
-20,06
-19,95
-19,95
-20,10
-19,91
-18,38
0
0
-10
-15
-20
q [kN / m]
-25
1200,00
1000,00
800,00
M [kNm]
0
188,35
358,31
508,36
638,31
748,31
838,36
908,34
958,37
988,29
998,34
988,29
958,37
908,34
838,36
748,31
638,31
508,36
358,31
188,35
0,00
600,00
z [cm]
0
1,77559
3,50077
5,13005
6,62327
7,94565
9,06775
9,96547
10,62008
11,01819
11,15179
11,01819
10,62008
9,96547
9,06775
7,94565
6,62327
5,13005
3,50077
1,77559
0
400,00
y
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
M = 1000 kNm
0,00
L = 20 m
200,00
M [kNm]
-5
BAW
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
Folie 16
M [kNm]
13. Mai 2004
2,75m
BAW-Kolloquium
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
Folie 17
100
50
q [kN / m]
0
16,81
-52,31
-127,03
16,81
2,62
26,15
48,57
-37,36
67,25
0,00
22,42
29,89
3,74
29,89
22,42
11,21
26,15
22,42
11,21
0,00
0
M [kNm]
0
12,33
41,47
18,31
-131,89
-265,28
-396,05
-500,67
-556,71
-650,12
-676,27
-702,43
-706,16
-680,01
-650,12
-590,34
-508,14
-414,73
-295,17
-153,19
0,00
-50
4
2
0
-2
-6
-8
z [cm]
2,79
1,78
0,7667
-0,2577
-1,287
-2,281
-3,204
-4,021
-4,704
-5,238
-5,598
-5,777
-5,768
-5,57
-5,19
-4,636
-3,924
-3,076
-2,117
-1,079
0
q [kN / m]
-100
y
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
Lges = 20 m
-4
z [cm]
M = 705 kNm
Consult
-150
Q= 20 kN/m
System der Spundwand
-800,00
-700,00
-600,00
-500,00
-400,00
-300,00
-200,00
-100,00
0,00
100,00
BAW
Daten aus Inklinometermessung
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
1500,00
1000,00
q [kN / m]
q [kN / m]
0
-672,54
-1.348,81
1.961,57
-1.285,29
381,10
295,17
396,05
175,61
-769,68
3,74
100,88
440,89
-56,04
-123,30
-175,61
336,27
717,37
-1.614,09
52,31
0,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
Polynom-Approximation
0,00
500,00
6
4
2
0
-2
-6
-6
-4
-4
2,75m
M [kNm]
0
642,65
612,76
-765,95
-183,08
-885,51
-1206,83
-1232,99
-863,09
-317,59
-541,77
-762,21
-881,77
-560,45
-295,17
-153,19
-186,82
115,83
1135,84
541,77
0,00
0,00
z [cm]
4,6
3,351
1,93
0,345
-1,035
-2,366
-3,46
-4,231
-4,672
-4,882
-5,007
-4,987
-4,763
-4,303
-3,693
-3,004
-2,274
-1,494
-0,745
-0,3
0
-1000,00
y
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
Lges = 20 m
-8
M = ?? kNm
-1500,00
M [kNm]
z [cm]
Consult
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
Q= ?? kN/m
-500,00
BAW
21
Folie 18
BAW
x
approximierte Verformungen
y
Y-approx.
Moment
kNm/m
Belastung
kN/m²
6,5
3,351
337,415743
97,2
-287,0
5,5
1,93
180,520469
-191,4
273,6
4,5
0,345
28,6960903
-454,7
581,4
3,5
-1,035
-111,069417
-661,4
699,2
2,5
-2,366
-233,261629
-799,3
682,8
1,5
-3,46
-334,180432
-869,6
580,5
0,5
-4,231
-411,917642
-882,3
433,1
-0,5
-4,672
-466,100921
-851,8
274,3
Consult
6
kote [mNN]
4
2
0
-1000,0
-500,0
0,0
500,0
1000,0
-2
-4
-1,5
-4,882
-497,513756
-793,7
130,4
-2,5
-5,007
-507,681589
-722,2
20,3
-3,5
-4,987
-498,494499
-648,4
-44,5
-4,5
-4,763
-471,917156
-578,6
-59,7
-5,5
-4,303
-429,817118
-514,4
-28,3
-6,5
-3,693
-373,922812
-452,7
39,1
-7,5
-3,004
-305,90292
-386,9
124,8
-8,5
-2,274
-227,539156
-308,7
203,7
-9,5
-1,494
-140,944794
-210,5
243,3
-10,5
-0,745
-48,7615873
-88,6
203,7
-11,5
0,753
45,7519388
52,6
38,0
-6
-8
-10
-12
-14
-16
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
-18
Folie 19
BAW
Verarbeitung der Werte
Consult
Q= ?? kN/m
13. Mai 2004
Lges = 20 m
BAW-Kolloquium
q [kN / m]
-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
1500,00
1000,00
500,00
M [kNm]
0,00
z [cm]
-8
M = ?? kNm
-500,00
3,374157
1,805205
0,286961
-1,11069
-2,33262
-3,3418
-4,11918
-4,66101
-4,97514
-5,07682
-4,98494
-4,71917
-4,29817
-3,73923
-3,05903
-2,27539
-1,40945
-0,48762
0,18
0,8
0
-2.753,40
1.210,34
55,06
67,79
66,95
57,38
43,19
27,72
13,62
2,79
-3,63
-5,20
-2,23
4,22
12,39
19,75
1.059,95
-1.930,58
594,02
0,00
-1000,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
0,00
1
2,00
3
4,00
5
6,00
7
8,00
9
10,00
11
12,00
13
14,00
15
16,00
17
18,00
19
20,00
21
Folie 20
BAW
Iteration
Consult
Vergleich Rechnung und Messung
y
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
17,00
18,00
19,00
20,00
Messung Rechnung
z [cm]
z [cm]
-4,6
-3,351
3,55
-1,93
1,61
-0,345
0,32
1,035
-0,96
2,366
-2,17
3,46
-3,22
4,231
-4,06
4,672
-4,67
4,882
-5,04
5,007
-5,19
4,987
-5,1
4,763
-4,81
4,303
-4,34
3,693
-3,72
3,004
-3
2,274
-2,24
1,494
-1,46
0,745
-0,71
0,3
0
0
0
13. Mai 2004
Verformungen
-10
-5
0
5
Belastung
10
-100
0
0
2
Ah
200
2
4
4
6
6
8
8
10
10
12
12
14
14
16
16
18
18
20
20
BAW-Kolloquium
100
0
Folie 21
BAW
0
-100
Ankerkraft
100
0
Ah
2
200
Direkt
gemessene
Ankerkraft
4
Consult
Aus
Inklinometermessung
berechnete
Ankerkraft
6
ah = 487 kN/m
8
10
A = 1480 kN
=> A = 1486 kN
12
14
16
18
Sehr gute Übereinstimmung
zwischen den Messdaten
20
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 22
BAW



Konsequenz
Consult
Die Messungen sind richtig  Revision ?
Dank Vergrößerung der Ankerkräfte kein Standsicherheitsrisiko
Vertiefte Angaben zu Verformungen und
Belastungen siehe 2. Teil
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 23
BAW
Consult
Untersuchung der Ankerkräfte
an der Weserschleuse Bremen
Teil II
WKP König & Partner
Planungsbüro für Bauwesen GmbH
Hamburg
www.wk-ing.de
Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke
Dipl.-Ing. Karsten Holste
Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004
BAW
Messkonzept Schleusenkammer
UH
M 50
M 51
M 40
M 41
Consult
OH
•Inklinometerrohre
Pegelrohre
Stahldehnungsaufnehmer
•
•
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 25
BAW
Messkonzept
Consult
Schnitt
Grundriss
Inklinometerund Pegelrohre
Stahldehnungsaufnehmer
Anordnung der Messeinrichtungen
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BAW-Kolloquium
Folie 26
BAW
Ankerkraftmessung
Consult
Exemplarische Ankerkraftmessung
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BAW-Kolloquium
Folie 27
BAW
Auswertung der Bautagebücher
Consult
Einbringarbeiten
Kammeraushub
Erste
Kammeraushub
Kammerlenzung,
Zweite Stahlpfähle
Kammerlenzung
Messstelle
Messstelle
bei Messstelle
Unterhaupt
NN
Oberhaupt
–3,90mOW
UW
abgebrochen
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BAW-Kolloquium
Folie 28
BAW
Bauablauf
Consult
Bestandssituation
Bauzustand
Bauzustand II
I
Auffüllung NN +1,50 m
Herstellung der
Einbringen
Herstellung
Kammeraushub
Verankerung
Herstellung
Lenzen
der der
Spundwände
Betrieb
der
der
Stahlbetonsohlplatte
und
Baugrube
Verankerung
Kammersohle
Auffüllung
Unterwasserbetonsohlplatte
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BAW-Kolloquium
Folie 29
BAW
Herstellung der
Kammergründung
Pfahl
171 - 315
Pfahl
0 - 170
Consult
Pfahl
316 - 410
M 50
M 51
M 40
M 41
Bauzustand I
170
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Folie 30
Ankerkraft und
Kammergründung
BAW
Consult
ΔA
Ankerkraftzunahme ΔA = 360 kN
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BAW-Kolloquium
Folie 31
BAW
Verformungsentwicklung M 50
Consult
Verformungszunahme im Bauablauf (Verschoben)
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BAW-Kolloquium
Folie 32
BAW
Verformungsentwicklung M 40 und M 50
Consult
Verformungszunahme im Bauablauf
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BAW-Kolloquium
Folie 33
BAW
13. Mai 2004
Verformung während der Rammarbeiten
BAW-Kolloquium
Consult
Folie 34
BAW
Bestandssituation
Consult
Bruchsteinpflaster
Einfluß der Bestandssituation auf die Verformungsentwicklung
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 35
BAW
Verformungen im Betrieb
Consult
Geringe Verformungsreduktion im Feldbereich
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 36
BAW
Statische Hauptberechnung (1996)
Consult
Zugrundelegung der klassischen Erddruckverteilung
13. Mai 2004
BAW-Kolloquium
Folie 37
BAW
Vergleichsberechnung
Consult
Berechnung unter Berücksichtigung
•
der aus den Bauzuständen eingeprägten Verformungen
•
der zusätzlichen Verformung aus den Rammarbeiten
Abschätzung des Einflusses der Zwangsgleitfuge
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BAW-Kolloquium
Folie 38
13. Mai 2004
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Betrieb Gw +5
Sw –2 m
Betrieb Gw +2
Sw –2 m
Gw NN +1,00 m
Auffüllung
Lenzung
Rammung
Aushubende
Baubeginn
Ankerkraft [kN]
BAW
Ankerkraftberechnung
Consult
Hauptberechnung
Folie 39
BAW
Spundwandverformungen (Verschoben)
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BAW-Kolloquium
Consult
Folie 40
BAW
Spundwandbelastung
Consult
Belastung am Stabwerk und FEM im Vergleich
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BAW-Kolloquium
Folie 41
BAW
Einflüsse auf die Ankerkraftzunahme
•
Rammarbeiten am Spundwandfuß
•
Eingeprägte Verformungen aus den Bauzuständen
•
Bestandssituation
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BAW-Kolloquium
Consult
Folie 42
BAW
13. Mai 2004
Vielen Dank
BAW-Kolloquium
Consult
Folie 43