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Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen

Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004. WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg www.wk-ing.de. Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke Dipl.-Ing. Karsten Holste. Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen. Hauptsitz in Hamburg. Kiel. Schwerin.

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Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen

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Presentation Transcript

  1. Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004 WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg www.wk-ing.de Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke Dipl.-Ing. Karsten Holste Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen

  2. Hauptsitz in Hamburg Kiel Schwerin Hamburg Bremen Berlin Hannover Magdeburg Dortmund Kassel Leipzig Dresden Köln Erfurt Frankfurt Nürnberg Stuttgart München Firmenteile www.wk-ing.de Hamburg : WK Dr. Wachendorf & König WKP König & Partner Berlin : WKP König, Stief & Partner CPST Bauconsult- undProjektsteuerungs GmbH Dresden : WKP König, Stief & Partner BAW-Kolloquium

  3. UH Kammer OH Vogelperspektive Schleuseninsel Bootschleuse Weserwehr Mittel-Leitwand BAW-Kolloquium

  4. UH links UH rechts OH rechts OH links Blick in die Schleusenkammer BAW-Kolloquium

  5. 12,70 m (lichtes Maß) 6,50 1,00 Gemischte Wand PSp 600 mit PZi 612 MV- Pfähle RV- Pfähle Sohle 2,00 -10,00 UW-Beton 1,80 PHP 400*122-Pfähle als Zuganker Schnitt Mittel- Leitwand BAW-Kolloquium

  6. 2. Vorbauzustand 800 kN 720 kN Berechnung der Wände (Bauzust.) • 1. Vorbauzustand BAW-Kolloquium

  7. 4. Revisionszustand 830 kN 850 kN Berechnung der Wände (Betrieb) • 3. Betriebszustand BAW-Kolloquium

  8. ca. 1480 kN ca. 560 kN 530 kN 830 kN Messung der Ankerkräfte Statische Berechnung : BAW-Kolloquium

  9. Was ist zu tun • Ermittlung der richtigen Ankerkräfte : • Überprüfung der Messdaten • Erstellen einer unabhängigen Kontrollmessung • Überprüfung der statischen Berechnung • Konsequenzen für weitere Lastfälle BAW-Kolloquium

  10. Lenzung Aushub 12.08.97 Zeitsprung Rammarbeiten Zeitsprung Rechnung ca. 800 kN Rg. ca. 720 kN Betrieb: Messung ~ 1490 kN Rechnung ~ 830 kN Überprüfung der Messdaten BAW-Kolloquium

  11. Entlastung durch Steifen (Holm verbunden) Entlastung durch Rückverankerung Entlastung durch Bypass Holm getrennt Erstellen unabhängiger Kontrollmessungen BAW-Kolloquium

  12. Stützensenkungen am Fußpunktsowie Erddruckumlagerungen(Vergrößerung der Ankerkraft) Überprüfung der statischen Berechnung + • Eingeprägte Vorbelastungen(Vergrößerung der Ankerkraft) BAW-Kolloquium

  13. Inklinometermessungen BAW-Kolloquium

  14. Unabhängige Messung • W‘‘‘‘ = q BAW-Kolloquium

  15. Formeln k= (e1 - e2) / d y e1 z P1 P2 d (P3z+P1z)/2-P2z P3 e2 M = k • EI dL q M1 M2 Q2 dL Q1 BAW-Kolloquium

  16. Q= 20 kN/m L = 20 m M = 1000 kNm 1-Feldsystem mit Gleichlast M [kNm] q [kN / m] 1000,00 1200,00 200,00 400,00 600,00 800,00 -25 -20 -15 -10 0,00 -5 0 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 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 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 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 1 0,00 3 2,00 5 4,00 7 6,00 9 8,00 11 10,00 13 12,00 15 14,00 17 16,00 19 18,00 21 20,00 BAW-Kolloquium

  17. Q= 20 kN/m Lges = 20 m M = 705 kNm -8 -6 -4 System der Spundwand M [kNm] z [cm] q [kN / m] -800,00 -700,00 -600,00 -500,00 -400,00 -300,00 -200,00 -100,00 100,00 -2 0,00 0 2 4 -150 -100 100 -50 50 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 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 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 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 0,00 1 2,75m 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 21 20,00 BAW-Kolloquium

  18. Q= ?? kN/m Lges = 20 m M = ?? kNm -6 -4 -8 -6 -4 Daten aus Inklinometermessung M [kNm] q [kN / m] z [cm] -1500,00 -1000,00 1000,00 1500,00 -500,00 500,00 -2 0 2 4 6 0,00 -2000 -1500 -1000 1000 1500 2000 2500 -500 500 0 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 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 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 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 0,00 1 2,75m 2,00 3 4,00 5 6,00 7 8,00 9 10,00 11 Polynom-Approximation 12,00 13 14,00 15 16,00 17 18,00 19 20,00 21 BAW-Kolloquium

  19. approximierte Verformungen BAW-Kolloquium

  20. Q= ?? kN/m Lges = 20 m M = ?? kNm -8 Verarbeitung der Werte 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 -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 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 q [kN / m] M [kNm] z [cm] -1000,00 1000,00 1500,00 -500,00 500,00 0,00 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 1000 1500 -500 500 0 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 BAW-Kolloquium

  21. Iteration Vergleich Rechnung und Messung Verformungen Belastung Messung y z [cm] 0,00 -4,6 1,00 -3,351 2,00 -1,93 3,00 -0,345 4,00 1,035 5,00 2,366 6,00 3,46 7,00 4,231 8,00 4,672 9,00 4,882 10,00 5,007 11,00 4,987 12,00 4,763 13,00 4,303 14,00 3,693 15,00 3,004 16,00 2,274 17,00 1,494 18,00 0,745 19,00 0,3 20,00 0 Rechnungz [cm] 3,55 1,61 0,32 -0,96 -2,17 -3,22 -4,06 -4,67 -5,04 -5,19 -5,1 -4,81 -4,34 -3,72 -3 -2,24 -1,46 -0,71 0 0 Ah BAW-Kolloquium

  22. Ankerkraft Aus Inklinometermessung berechnete Ankerkraft Direkt gemessene Ankerkraft Ah A = 1480 kN ah = 487 kN/m => A = 1486 kN Sehr gute Übereinstimmung zwischen den Messdaten BAW-Kolloquium

  23. Konsequenz • Die Messungen sind richtig  Revision ? • Dank Vergrößerung der Anker-kräfte kein Standsicherheitsrisiko • Vertiefte Angaben zu Verformungen und Belastungen siehe 2. Teil BAW-Kolloquium

  24. Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004 WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg www.wk-ing.de Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke Dipl.-Ing. Karsten Holste Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse BremenTeil II

  25. M 50 M 51 UH OH M 40 M 41 Messkonzept Schleusenkammer • Inklinometerrohre • Pegelrohre • Stahldehnungsaufnehmer BAW-Kolloquium

  26. Inklinometer- und Pegelrohre Stahldehnungsaufnehmer Messkonzept Schnitt Grundriss • Anordnung der Messeinrichtungen BAW-Kolloquium

  27. Ankerkraftmessung • Exemplarische Ankerkraftmessung BAW-Kolloquium

  28. Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle OW Erste Kammerlenzung, bei NN –3,90m abgebrochen Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle UW Kammeraushub Messstelle Unterhaupt Kammeraushub Messstelle Oberhaupt Zweite Kammerlenzung Auswertung der Bautagebücher BAW-Kolloquium

  29. Bauablauf Bestandssituation Bauzustand I Bauzustand II Auffüllung NN +1,50 m Einbringen der Spundwände Betrieb Kammeraushub und Auffüllung Herstellung der Verankerung Verankerung der Kammersohle Herstellung der Stahlbetonsohlplatte Lenzen der Baugrube Herstellung der Unterwasserbetonsohlplatte BAW-Kolloquium

  30. Pfahl 171 - 315 Pfahl 316 - 410 Pfahl 0 - 170 M 50 M 51 M 40 M 41 Bauzustand I 170 Herstellung der Kammergründung BAW-Kolloquium

  31. ΔA Ankerkraftzunahme ΔA = 360 kN Ankerkraft und Kammergründung BAW-Kolloquium

  32. Verformungsentwicklung M 50 • Verformungszunahme im Bauablauf (Verschoben) BAW-Kolloquium

  33. Verformungsentwicklung M 40 und M 50 • Verformungszunahme im Bauablauf BAW-Kolloquium

  34. Verformung während der Rammarbeiten BAW-Kolloquium

  35. Bruchstein- pflaster Bestandssituation • Einfluß der Bestandssituation auf die Verformungsentwicklung BAW-Kolloquium

  36. Verformungen im Betrieb • Geringe Verformungsreduktion im Feldbereich BAW-Kolloquium

  37. Statische Hauptberechnung (1996) • Zugrundelegung der klassischen Erddruckverteilung BAW-Kolloquium

  38. Vergleichsberechnung Berechnung unter Berücksichtigung • der aus den Bauzuständen eingeprägten Verformungen • der zusätzlichen Verformung aus den Rammarbeiten Abschätzung des Einflusses der Zwangsgleitfuge BAW-Kolloquium

  39. Hauptberechnung Ankerkraft [kN] Lenzung Auffüllung Rammung Baubeginn Betrieb Gw +2 Sw –2 m Betrieb Gw +5 Sw –2 m Aushubende Gw NN +1,00 m Ankerkraftberechnung BAW-Kolloquium

  40. Spundwandverformungen (Verschoben) BAW-Kolloquium

  41. Spundwandbelastung Belastung am Stabwerk und FEM im Vergleich BAW-Kolloquium

  42. Einflüsse auf die Ankerkraftzunahme • Rammarbeiten am Spundwandfuß • Eingeprägte Verformungen aus den Bauzuständen • Bestandssituation BAW-Kolloquium

  43. Vielen Dank BAW-Kolloquium

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