DIN 4084-2009 Soil - Calculation of embankment failure and overall stability of retaining structures《土壤 路基不稳和保持结构全面稳定性的计算》.pdf

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1、Januar 2009DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 93.020!$R2%“1471502www.din.deDDIN 4084Baugrund G

2、elndebruchberechnungenSoil Calculation of embankment failure and overall stability of retaining structuresSol Calcul de faillance des talusAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 4084:1981-07 undDIN V 4084-100:1996-04www.beuth.deGesamtumfang 34 SeitenDIN 4084:2009-

3、01 2 Inhalt Seite Vorwort 4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen5 3 Begriffe, Symbole und Indices .6 3.1 Begriffe .6 3.1.1 Gelndesprung, Bschung, Hang, Sttzkonstruktion.6 3.1.2 Gelndebruch, Bschungsbruch, Hangrutschung 6 3.1.5 Scherzone, Scherfuge, Gleitflche, Gleitlinie .7 3.2 Symbole 8

4、3.3 Indices 10 4 Unterlagen . 10 5 Festlegung des Grenzzustands. 10 6 Einwirkungen 10 7 Widerstnde 11 7.1 Scherparameter des Bodens. 11 7.2 Krfte in Zuggliedern, Dbeln, Pfhlen und Steifen 12 7.3 Scherwiderstnde bei Sttzkonstruktionen und Bauteilen, die durch die Gleitflche geschnitten werden 13 8 Gl

5、eitlinien und Bruchmechanismen . 13 8.1 Allgemeines. 13 8.2 Arten der Bruchmechanismen 14 8.3 Hinweise fr die Wahl des Bruchmechanismus 14 8.4 Besondere Bedingungen . 15 9 Berechnungsverfahren 15 9.1 Grenzzustandsbedingung 15 9.2 Verfahren mit einsinnig gekrmmten Gleitlinien. 16 9.2.1 Lamellenverfah

6、ren 16 9.2.2 Lamellenfreie Verfahren bei kreisfrmigen Gleitlinien . 17 9.3 Verfahren mit geraden Gleitlinien . 18 9.3.1 Allgemeine gerade Gleitlinien . 18 9.3.2 Bschungsparallele gerade Gleitlinie 18 9.4 Verfahren der zusammengesetzten Bruchmechanismen mit geraden Gleitlinien 19 9.4.1 Allgemeines. 1

7、9 9.4.2 Blockgleit-Verfahren. 19 9.4.3 Verfahren mit inneren Gleitlinien 19 9.4.4 Berechnung des Ausnutzungsgrads des Bemessungswiderstands. 20 9.4.5 Bercksichtigung der Schichtgrenzen. 21 10 Besonderheiten bei Hngen 21 11 Begrenzung der Verformungen von Bschungen und Gelndesprngen ohne Bebauungen 2

8、1 Anhang A (informativ) Hinweise auf die Lage des ungnstigsten Gleitkreismittelpunkts bei Bschungsfukreisen 32 Literaturhinweise . 34 DIN 4084:2009-01 3 Seite Bilder Bild 1 Beispiele fr Strmungsnetz, Wasserdruck und Porenwasserdruck nach Abschnitt 6 d) ohne Konsolidation.22 Bild 2 Winkel zwischen Gl

9、eitrichtung des Bruchmechanismus und Ankerrichtung im Schnittpunkt der Gleitlinie mit dem Anker23 Bild 3 Beispiel fr einen Gleitkrper mit einer geraden Gleitlinie bei einer verankerten Wand ohne Einbindung in den Untergrund.23 Bild 4 Beispiel fr eine kreisfrmige Gleitlinie und Lamelleneinteilung bei

10、 einer Bschung .24 Bild 5 Beispiel fr das lamellenfreie Verfahren bei einer kreisfrmigen Gleitlinie .24 Bild 6 Beispiel fr eine nicht kreisfrmige, berwiegend bschungsparallele Gleitlinie mit Lamelleneinteilung25 Bild 7 Beispiel einer durchstrmten Bschung mit Grundwasseraustritt und bschungsparallele

11、r Gleitlinie .25 Bild 8 Beispiel fr das Blockgleit-Verfahren.26 Bild 9 Beispiele fr die Erddruckrichtungen in den Lamellenschnitten beim Blockgleit-Verfahren .26 Bild 10 Beispiele zusammengesetzter Bruchmechanismen mit geraden Gleitlinien .27 Bild 11 Beispiel einer Bschung mit Sttzkrper mit kreisfrm

12、ig und geradlinig begrenzten Bruchkrpern.29 Bild 12 Beispiel fr eine Bschung mit Zugriss in kohsivem Boden.29 Bild 13 Beispiel eines zusammengesetzten Bruchmechanismus mit zwei Gleitkrpern 30 Bild 14 Beispiel eines zusammengesetzten Bruchmechanismus fr einen Gelndesprung in geschichtetem Baugrund mi

13、t senkrechten Lamellenschnitten an den Schnittpunkten der Gleitlinien mit den Schichtgrenzen .31 Bild A.1 Kriterien fr die Lage des Mittelpunktes des ungnstigsten Gleitkreises32 Tabellen Tabelle 1 Symbole8 Tabelle 2 Indices 10 DIN 4084:2009-01 4 Vorwort Diese Norm wurde vom gemeinsamen Arbeitsaussch

14、uss NA 005-05-04 AA Baugrund, Berechnungs-verfahren“ des Fachbereichs Grundbau, Geotechnik“ des Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. und der Deutschen Gesellschaft fr Geotechnik (DGGT) erarbeitet. nderungen Gegenber DIN 4084:1981-07 und DIN V 4084-100:1996-04 wu

15、rden folgende nderungen vorgenommen: a) erweiterte und ergnzte Berechnungsverfahren; b) Bercksichtigung des Konzepts der Teilsicherheitsbeiwerte nach DIN 1054. Frhere Ausgaben DIN 4084: 1981-07 DIN 4084-1: 1970-11, 1971-03, 1974-02 DIN 4084-2: 1974-04 DIN V 4084-100: 1996-04 DIN 4084:2009-01 5 1 Anw

16、endungsbereich Diese Norm gilt fr den rechnerischen Nachweis der Gesamtstandsicherheit fr Sttzbauwerke und der erforderlichen konstruktiven Bauteile an Gelndesprngen nach Grenzzustand GZ 1C nach DIN 1054:2005-01, unabhngig von ihrer Konstruktion und Grndungsart, sowie fr Bschungen und Hnge, unabhngi

17、g von ihrer Gestalt. Regelungen fr Bschungen gelten auch fr Hnge, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Norm enthlt die Berechnungsgrundlagen und Berechnungsverfahren, die zur Ermittlung des Grenzzustands der Tragfhigkeit im ebenen Fall beim Abrutschen auf angenommenen Gleitflchen bentigt werden.

18、 Die Verfahren sind auch dann anwendbar, wenn sich der Erdkrper ohne Bildung einer Gleitflche allein durch Scherzonen verformt. Die Norm gilt fr den Nachweis gegen den Grenzzustand GZ 2 nach DIN 1054 nur nherungsweise, da mit den angegebenen Verfahren Verformungen nicht berechnet werden knnen. Die a

19、ngegebenen Rechenverfahren gelten fr den ebenen Fall; sie sind nherungsweise auch anwendbar, wenn rumliche Einflsse gnstig wirken. Auer Zuggliedern sind auch konstruktive Sicherungen durch Dbel, Sttzscheiben u. . einbezogen. Versagen durch Verflssigung des Bodens kann mit den Verfahren nicht berechn

20、et werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller n

21、derungen). DIN 1054:2005-01, Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau DIN 1080-6, Begriffe, Formelzeichen und Einheiten im Bauingenieurwesen, Bodenmechanik und Grundbau DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische Zwecke DIN 18137-1, Baugrund, Versuche und Versuchsgerte Bestimmu

22、ng der Scherfestigkeit Begriffe und grundstzliche Versuchsbedingungen DIN 18137-2, Baugrund, Versuche und Versuchsgerte Bestimmung der Scherfestigkeit Triaxialversuch DIN 1055-100, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung Sicherheits-konzept und Bemessungsregeln DIN 4084:

23、2009-01 6 3 Begriffe, Symbole und Indices Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe und Symbole. 3.1 Begriffe 3.1.1 Gelndesprung, Bschung, Hang, Sttzkonstruktion 3.1.1.1 Gelndesprung natrliche oder knstlich entstandene Stufe im Gelnde, mit oder ohne Sttzbauwerk 3.1.1.2 Bschung

24、Erdkrper mit einer durch Abtrag oder Auffllen knstlich hergestellten geneigten Gelndeoberflche 3.1.1.3 Hang Erdkrper mit einer natrlich entstandenen geneigten Gelndeoberflche 3.1.1.4 Sttzkonstruktion Konstruktion zur Sicherung eines Gelndesprungs, einer Bschung oder eines Hangs in Form eines Sttzbau

25、werks oder einer konstruktiven Bschungssicherung nach DIN 1054 3.1.2 Gelndebruch, Bschungsbruch, Hangrutschung ANMERKUNG Zwischen Gelndebruch, Bschungsbruch und Hangrutschung besteht kein grundstzlicher Unterschied. 3.1.2.1 Gelndebruch Abrutschen eines Erdkrpers an einer Bschung, einem Hang oder an

26、einem Gelndesprung, ggf. einschlielich des Sttzbauwerks und eines Teils des umgebenden Bodens infolge Ausschpfens des Scherwiderstands des Bodens und des Widerstands eventuell vorhandener Bauteile ANMERKUNG Der rutschende Erdkrper kann sich dabei selbst verformen oder als annhernd starrer Krper abru

27、tschen. 3.1.2.2 Bschungsbruch Bezeichnung eines Gelndebruchs, wenn es sich um eine Bschung handelt 3.1.2.3 Hangrutschung Bezeichnung eines Gelndebruchs, wenn es sich um einen Hang handelt 3.1.3 Bruchmechanismus bei einem Bschungs- oder Gelndebruch bzw. bei einer Hangrutschung bewegliches System aus

28、Scher-zonen und Gleitkrpern 3.1.4 Gleitkrper Erdkrper mit oder ohne Sttzkonstruktion, der auf einer Gleitflche rutscht DIN 4084:2009-01 7 3.1.5 Scherzone, Scherfuge, Gleitflche, Gleitlinie 3.1.5.1 Scherzone Bereich, in dem beim Bschungs- oder Gelndebruch Scherverformungen im Grenzzustand des Bodens

29、stattfinden 3.1.5.2 Scherfuge dnne flchenhafte Scherzone 3.1.5.3 Gleitflche Gleitfuge vereinfacht als Flche angenommene Scherzone oder Scherfuge im Boden 3.1.5.4 Gleitlinie Schnittkurve der Gleitflche mit der betrachteten Schnittebene 3.1.6 rechnerisches Grenzgleichgewicht Gleichgewicht zwischen den

30、 Beanspruchungen infolge der Bemessungswerte der Einwirkungen und den mit dem Ausnutzungsgrad multiplizierten Bemessungswiderstnden 3.1.7 Ausnutzungsgrad des Bemessungswiderstands Verhltnis des fr das Gleichgewicht erforderlichen Widerstands zum Bemessungswert des Widerstands 3.1.8 selbstspannendes

31、Zugglied Zugglied, welches durch eine angenommene Bewegung des untersuchten Bruchmechanismus eine Dehnung erfhrt DIN 4084:2009-01 8 3.2 Symbole Tabelle 1 Symbole Nr Formel-zeichen Benennung Einheit 1 C Kohsionskraft in einer Gleitflche eines Gleitkrpers kN/m 2 E Beanspruchung kN/m 3 EijErddruck in e

32、iner Schnittflche kN/m 4 EMBeanspruchung (Moment) kNm/m 5 F resultierende Kraft kN/m 6 FAKraft eines Zugglieds, Steifenkraft, Pfahlkraft kN/m 7 FA0Festlegekraft vorgespannter Zugglieder kN/m 8 FCResultierende von Kohsionskrften kN/m 9 G totale Eigenlast einer Lamelle oder eines Gleitkrpers kN/m 10 M

33、Rwiderstehendes Moment aus Krften, die weder in FAnoch in Rsenthalten sind kNm/m 11 MSeinwirkendes Moment der in Giund Pvinicht enthaltenen Einwirkungen um den Mittelpunkt eines Gleitkreises kNm/m 12 P Last, auf eine Lamelle oder einen Gleitkrper einwirkend kN/m 13 Q Gleitflchenkraft (Resultierende

34、aus Normalkraft und Reibungskraft) in einer Gleitflche eines Gleitkrpers kN/m 14 R Resultierende der Widerstnde kN/m 15 RMresultierendes Moment um den Gleitkreismittelpunkt aus Widerstnden kNm/m 16 RsScherwiderstand eines Konstruktionsteils, das durch die Gleitflche geschnit-ten wird, parallel zur G

35、leitflche wirkend kN/m 17 T gedachte Zusatzkraft an einem Gleitkrper parallel zu dessen uerer Gleit-flche kN/m 18 U resultierende Porenwasserdruckkraft auf eine Gleitflche eines Gleitkrpers kN/m 19 aiuere Gleitlinie des Gleitkrpers i 20 b Breite einer Lamelle m 21 c Kohsion in der Gleitflche einer L

36、amelle oder in der ueren Gleitflche eines Gleitkrpers, allgemein kN/m 22 c effektive Kohsion des drnierten Bodens nach DIN 18137-1 kN/m 23 cuKohsion des undrnierten Bodens nach DIN 18137-1 kN/m 24 e Abstand der Resultierenden F vom Gleitkreismittelpunkt m 25 g stndige Flchenlast kN/m 26 h Hhe einer

37、Bschung, eines Gelndesprungs oder einer Lamelle m 27 hc*Risstiefe in kohsivem Boden m 28 h Wasserspiegeldifferenz zwischen Grundwasser und Auenwasser m 29 h Potentialunterschied zwischen zwei Potentiallinien m 30 hsOrtshhe der Grundwasseroberflche ber der Gleitlinie m 31 huhydrostatische Druckhhe be

38、r der Gleitlinie m DIN 4084:2009-01 9 Tabelle 1 (fortgesetzt) Nr Formel-zeichen Benennung Einheit 32 hwWasserspiegelhhe m 33 iijinnere Gleitlinie zwischen den Gleitkrpern i und j 34 lcLnge einer Gleitlinie oder Bogenlnge eines Gleitkreises, soweit die Kohsion wirkt m 35 l Lnge einer Stromlinie zwisc

39、hen zwei Potentiallinien m 36 q nicht stndige Flchenlast kN/m 37 r Halbmesser eines Gleitkreises m 38 u Porenwasserdruck auf eine Gleitflche und andere Begrenzungsflchen eines Gleitkrpers kN/m 39 ANeigungswinkel der Achse eines konstruktiven Elements oder eines Zugglieds gegen die Horizontale Grad (

40、) 40 rhalber ffnungswinkel eines Gleitkreises Grad () 41 Neigungswinkel der Oberflche der Bschung zur Waagerechten Grad () 42 mmittlerer Bschungswinkel zweier Gleitkrperabschnitte Grad () 43 wWinkel zwischen der Richtung der Strmung und der Waagerechten in einer durchstrmten Bschung Grad () 44 Neigu

41、ngswinkel des Erddrucks gegen die Horizontale in einem Lamellen-schnitt Grad () 45 Neigungswinkel einer Resultierenden F oder einer Last P gegen die Horizontale Grad () 46 ijWinkel zwischen den sich schneidenden ueren Gleitlinien ai und aj Grad () 47 Wichte des feuchten Bodens kN/m348 Wichte des Bod

42、ens unter Auftrieb kN/m349 rWichte des wassergesttigten Bodens kN/m350 wWichte des Wassers kN/m351 Neigungswinkel der Gleitlinie gegen die Horizontale in der Schwerlinie einer Lamelle bzw. einer geraden Gleitlinie eines Gleitkrpers Grad () 52 jWinkel zwischen der ueren Gleitlinie aj und der inneren

43、Gleitlinie iij am Gleitkrper j Grad () 53 Reibungswinkel in einer Gleitlinie eines Gleitkrpers, allgemein Grad () 54 Reibungswinkel des drnierten Bodens nach DIN 18137-1 Grad () 55 mmittlerer Reibungswinkel lngs eines Lamellenschnittes, allgemein Grad () 56 sWinkel der Gesamtscherfestigkeit eines ni

44、cht bindigen Bodens nach DIN 18137-1 Grad () 57 uReibungswinkel des undrnierten Bodens nach DIN 18137-1 Grad () 58 Ausnutzungsgrad des Bemessungswiderstands 59 Winkel zur Beschreibung der Volumenzunahme eines Bodens beim Abscheren (Dilatanzwinkel) Grad () 60 Formbeiwert fr die Verteilung der Normals

45、pannung in einer Gleitlinie 61 A Winkel zwischen der Gleitrichtung des Bruchmechanismus und der Anker-richtung im Schnittpunkt der Gleitlinie mit dem Anker Grad () DIN 4084:2009-01 10 3.3 Indices Tabelle 2 Indices Nr Indices Benennung fr 1 i, j, k fortlaufende Nummerierung von Lamellen, Gleitkrpern

46、oder Krften 2 ij bezogen auf eine innere Gleitlinie zwischen den Krpern i und j 3 m Mittelwert 4 v, h vertikal, horizontal 5 A Ankerkraft bzw. Ankerkraftkomponenten 6 0 Festlegekraft des Zugglieds 4 Unterlagen Fr die Gelndebruchberechnungen mssen folgende Unterlagen vorhanden sein: Angaben ber: die

47、konstruktive Ausbildung, die Baustoffe und die Abmessungen der Sttzkonstruktion bzw. der Bschung; die Wasserstnde und Strmungsverhltnisse in der Umgebung des Bauwerks; die charakteristischen Werte der Einwirkungen; die im Bereich der mglichen Bruchmechanismen anstehenden Schichten nach DIN 4020 und

48、bereits vorhandene Gleitflchen; die charakteristischen Werte der Wichten und Scherparameter der im Bereich der mglichen Bruch-mechanismen anstehenden Bodenarten; die Horizontalbeschleunigung infolge Erdbebeneinfluss. 5 Festlegung des Grenzzustands Allen Nachweisen ausreichender Sicherheit gegen Gelndebruch ist der Grenzzustand GZ 1C nach DIN 1054 zu Grunde zu legen. 6 Einwirkungen Art der Einwirkungen sind: a) Eigenlast des Gleitkrpers und der Sttzkonstruktion; stn