Bachelorarbeit Ari Said

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Diplomand
Ari Said
Dozent
Prof. Francesco Valli, Dipl. Bauing. ETH/SIA
Experte
Jürg Nyfeler, Dipl. Bauing. ETH/SIA
Disziplin
Geotechnik
Jahr
2010
Tragreserven in der Fundation mobilisieren
Nachrechnung einer kombinierten Pfahl-Platten-Gründung in der Nordwestschweiz
Eine Überbauung mit zwei Mehrfamilienhäusern und einer Einstellhalle ist auf Pfählen fundiert. Die Lastabtragung soll rechnerisch überprüft werden. Dazu wird das Zusammenwirken von Fundamentplatte und Pfählen berücksichtigt. Die kombinierte Pfahl-Platten-Gründung ermöglicht es, dass keine zusätzlichen Pfähle erstellt werden müssen.

Die Überbauung in der Nordwestschweiz steht auf einem heterogenen Baugrund. Baugrundbohrungen zeigten mehrere Schichten mit variablen Mächtigkeiten: Silt, Ton, Bauschotter und schliesslich den Felshorizont in etwa 8 bis 10 m Tiefe unter Terrain mit einem Verformungsmodul (ME-Wert) von 100 000 bis 130 000 kN/m2. Aufgrund der ermittelten Kennwerte ist das Bauwerk über Spitzenpfähle gegründet, die eine mittlere Pfahllänge von 10.5 m haben, einen Pfahldurchmesser von D = 90 cm aufweisen und in Abständen von 3 bis 6 m gebohrt sind.
Der Pfahlprobebelastungsversuch zeigte einen charakteristischen äusseren Pfahlwiderstand von rund 2 MN. Dabei werden über 50 % der jeweils durch einen Pfahl abzutragenden Last über den Pfahlmantel in den Baugrund abgeleitet. Dieser Widerstand genügte nicht, um die vorhandenen Lasten in den Boden abzutragen. Um die Lastabtragung dennoch zu gewährleisten, hätten zusätzliche Pfähle eingebaut werden können. Stattdessen aber sollte eine detaillierte Analyse den Nachweis bringen, dass die bestehende Fundation den Lastabtrag gewährleistet: Der Autor prüfte die kombinierte Pfahl-Platten-Tragwirkung und ergänzte diese mit Setzungsmessungen während der ganzen Bauausführung.

Kombinierte Pfahlplattengründung
In einem ersten Schritt ermittelte der Autor die Abtragung der Gebäudelasten auf die Fundation mithilfe des Plattenstapelmodells von Cubus. Dabei berechnete er die Nettolasten ( = effektive Lasten ohne Sicherheitsfaktoren), um eine möglichst gute Vergleichbarkeit mit den gemessenen Verformungen zu erreichen. Die Bodenplatte und die Pfähle wurden dabei elastisch gebettet, aber mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten modelliert.
Die Werte dieser Lasten flossen in einem zweiten Schritt in ein Computerprogramm für Geotechnik (Geotec Office). Danach konnte mithilfe des Steifezifferverfahrens und einer nicht linearen Pfahlmodellierung mit finiten Elementen die kombinierte Pfahl-Platten-Gründung berechnet werden. Ergebnisse daraus sind die Verformungen und die Beanspruchung der Pfähle und der Platte. Der Vergleich der gemessenen und der berechneten Verformungen zeigt eine gute Übereinstimmung – das statische Modell bildet den vorhandenen Zustand realistisch nach.

Mehraufwand zahlt sich aus
Die detaillierte Prüfung der Fundation weist nach, dass es nicht notwendig ist, zusätzliche Pfähle zu bohren. Damit rechtfertigt sich in diesem Fall der rechnerische Mehraufwand, denn die Kosten für den erforderlichen Rechenaufwand sind im Vergleich zu den Mehrkosten für zusätzliche Pfähle vernachlässigbar klein.
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