DIN 4126 Bb 1-2013 Stability analysis of diaphragm walls - Supplement 1 Explanations《隔墙的稳定性分析 补充件1 说明》.pdf

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1、September 2013 Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 10DIN 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!$*+“1920708www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Info

2、rmationen zuDIN 4126, jedoch keine zustzlich genormtenFestlegungen.DIN 4126 Beiblatt 1Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwnden Beiblatt 1: ErluterungenStability analysis of diaphragm walls Supplement 1: ExplanationsAnalyse de stabilit de parois moules Supplment 1: ExplicationsAlleinverkauf der

3、Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 15 SeitenDIN 4126 Bbl 1:2013-09 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Allgemeines . 4 2 Erluterungen 4 Zu Abschnitt 1 4 Zu 3.1 4 Zu 3.5 und 3.6 . 4 Zu 3.5 6 Zu 3.6 7 Zu 5.1 bis 5.3 10 Zu 5.2 13 Zu 5.4.2 14 Zu 5.4.2, Absatz 4 und 5.4.3, Abs

4、atz 2 . 14 Zu 6.1 14 Zu 6.3 14 Literaturhinweise . 15 Bilder Bild 100 Auf die Wichte der Sttzflssigkeit F bezogenes Druckhhengeflle im betrachteten Bodenelement 8 Bild 101 Auf die Wichte des Wassers W bezogenes Druckhhengeflle im betrachteten Bodenelement . 9 Bild 102 Verlauf von Druck und Druckhhe

5、fr die Bodenelemente in Abhngigkeit von deren Tiefe unter dem Spiegel der Sttzflssigkeit und unter dem Grundwasserspiegel . 10 Bild 103 Gespanntes Grundwasser trotz Grundwasserabsenkung . 13 Bild 104 Mglicher Zutritt von Grundwasser in den Schlitz trotz Vakuumwasserhaltung 14 Tabellen Tabelle 100 Mi

6、ndestfliegrenzenF in Abhngigkeit von der Bodenart . 11 Tabelle 101 Berechnung der Mischrezeptur fr 1 000 Sttzflssigkeit 12 Tabelle 102 Beispiel fr die Berechnung der Mischrezeptur 12 DIN 4126 Bbl 1:2013-09 3 Vorwort Dieses Beiblatt wurde vom Arbeitsausschuss NA 005-05-13 AA Baugrund, Schlitzwnde“ de

7、s Normenausschusses Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu

8、identifizieren. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 4 1 Allgemeines Dieses Beiblatt enthlt Hinweise und Erluterungen zu DIN 4126, Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwnden. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle genannten Verweise auf DIN 4126. Um Verwechslungen der Querverweise innerhalb des Doku

9、ments mit den Verweisen auf das Bezugsdokument DIN 4126 auszuschlieen, beginnt die Benummerung der Bilder, Tabellen und Gleichungen dieses Beiblatts mit der Zahl 100“, z. B. Bild 100. 2 Erluterungen Zu Abschnitt 1 Die Mindestnenndicke muss vorgeschrieben werden, weil mit abnehmender Dicke der Druck

10、in der Sttzflssigkeit immer mehr vom hydrostatischen Druck abweicht. Ursache hierfr sind die Scherspannungen, die in Abhngigkeit von den Fliebewegungen der Sttzflssigkeit an den Wandungen des Schlitzes wirken. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei Wanddicken 40 cm gengend genau der hydrostatisc

11、he Druck wirkt, der den Nachweisen des Abschnitts 5 zugrunde liegt. Bei Wanddicken 40 cm knnen so groe Abweichungen vom hydrostatischen Druck auftreten, dass zustzliche, nicht in dieser Norm zu behandelnde berlegungen notwendig werden. Zu 3.1 Wnde, die in verbauten oder unverbauten Grben hergestellt

12、 werden, sind keine Schlitzwnde nach dieser Norm. Zu 3.5 und 3.6 Beim Bau von Schlitzwnden sind folgende Eigenschaften der Sttzflssigkeiten von Bedeutung: die Scherfestigkeit; das Flieverhalten; das Eindringungsverhalten; die Stabilitt; die Dichte. Die Scherfestigkeit einer Tonsuspension kann auch a

13、ls Kohsion cubei gleichzeitigem u= 0 eines undrnierten Tons mit sehr hohem Wassergehalt (Anteil um 2 000 %) angesehen werden. Sie liegt in der Grenordnung von 0 N/m2bis 150 N/m2. Da derart kleine Spannungen mit den blichen bodenmechanischen Versuchen (z. B. Rahmenscherversuch, Kreisringversuch und T

14、riaxialversuch nach DIN 18137-2) nicht mehr messbar sind, ist es notwendig, sie mit den in E DIN 4127 festgelegten Gerten zu messen. Zweckmig wird deshalb dieser Gre die Benennung Fliegrenze“ und das Formelzeichen F(siehe E DIN 4127:2013-02, 3.2.3) gegeben. Sttzflssigkeiten mit einer Fliegrenze knne

15、n auch im Ruhezustand Schubkrfte auf feste Krper ausben im Gegensatz zu echten Flssigkeiten ohne Scherfestigkeit. Das fhrt zu Verhaltensweisen von Sttzflssigkeiten, die von Flssigkeiten blicherweise erwartet werden. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 5 Beispiele sind: in kommunizierenden Rhren gleicht sich der

16、Flssigkeitsspiegel nicht aus; beim Eindringen der Flssigkeit in Kapillaren oder Bodenporen kommt die Flssigkeit nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe zum Stillstand, sie stagniert; ein Lot in der Flssigkeit pendelt sich nicht in die Vertikale ein; die Lotschnur liegt nicht auf einer Geraden,

17、 sondern auf einer Kurve; feste Krper hherer Dichte bleiben in der Flssigkeit in Schwebe, solange sie bestimmte Mae nicht berschreiten; auf die Flssigkeit in einer Rohrleitung muss ein bestimmter unterer Grenzwert des Drucks aufgebracht werden, bevor sie zu flieen beginnt; in der Flssigkeit kann ein

18、 Spannungszustand herrschen, der vom hydrostatischen abweicht (siehe auch Erluterungen zu Abschnitt 1); um die Flssigkeit durch einen engen Ringraum zu pressen, muss ein unterer Grenzwert des Drucks berschritten sein, der mit enger werdendem Ringraum immer grer wird. Das Flieverhalten einer Sttzflss

19、igkeit wird durch die Funktion zwischen der Scherspannung, die den Flievorgang aufrecht erhlt, und dem Geschwindigkeitsgeflle beschrieben (siehe E DIN 4127:2013-02, 3.2.4). Scherspannung und Geschwindigkeitsgeflle werden mit Rotationsviskosimetern (siehe DIN 53019) gemessen. Das Eindringungsverhalte

20、n einer Sttzflssigkeit in ein System von Bodenporen hngt bei groben Poren von der Scherfestigkeit und dem Flieverhalten ab, bei kleiner werdenden Poren auch von Oberflchenspannungen und bei sehr kleinen Poren vom Filtrationsverhalten. Es wird als Druckgeflle (siehe DIN 4126:2013-09, 3.5) direkt geme

21、ssen mit dem Gert, das in E DIN 4127:2013-02, 5.3.6 beschrieben ist. Stabilitt ist die Eigenschaft einer Suspension, sich im Laufe der Zeit nicht oder mglichst wenig zu entmischen. Je nach den Randbedingungen, unter denen Entmischen beobachtet wird, werden folgende Arten des Entmischens unterschiede

22、n: Sedimentation Sedimentation ist das Absinken von Feststoffen (z. B. Bodenkrnern) in einer Flssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft. Als Folge der Sedimentation nimmt die Dichte der sttzenden Flssigkeit im oberen Bereich ab, im unteren Bereich zu. Konsolidation Konsolidation ist die Zusammendr

23、ckung des Korngersts aus suspendiertem Feststoff unter seiner Eigenlast oder inneren Krften, wobei sich Wasser abscheidet. Die Konsolidation wird in der Literatur auch als Synrese bezeichnet. Filtration Filtration ist die Wasserabgabe einer Suspension durch eine porse Flche oder einen porsen Krper (

24、Filter, z. B. die Schlitzwandung) infolge eines auf die Suspension wirkenden Drucks. Sie tritt auf, wenn der suspendierte Feststoff entweder nicht in die Poren des Filters eindringen kann oder die Suspension in den Poren des Filters stagniert. Das Filtrationsverhalten kann mit dem Filterpressversuch

25、 (siehe E DIN 4127:2013-02, 5.3.5) beurteilt werden. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 6 Zu 3.5 Nach Bild 100 und Bild 101 betrgt im Grundwasser die Druckdifferenz w2F1 = hhp (100) und das Druckgeflle shhspfw2F10s = (101) Oberhalb des Grundwasserspiegels erhlt man wegen h2= 0 die Druckdifferenz F11= hpp (102)

26、und das Druckgeflle shfF10s= (103) In der Literatur findet man weitere Begriffe fr das dimensionslose Druckhhengeflle: Bezieht man die Druckhhe auf die Wichte Fder Sttzflssigkeit (siehe Bild 100), so erhlt man den mit i0F bezeichneten Stagnationsgradienten shhfiFw21F0sF0= (104) Bezieht man die Druck

27、hhe auf die Wichte w von Wasser (siehe Bild 101), so erhlt man das Druckhhengeflle shhfi2wF1w0sw0=(105) Der Vergleich der Gleichungen zeigt, dass sie sowohl direkt aus Bild 100 und Bild 101 abgelesen werden knnen als auch eine aus der anderen algebraisch abgeleitet werden kann. Insbesondere ist der

28、Zusammenhang FF0ww00s = iif (106) zwischen den drei Gren offensichtlich. Der Verlauf von Druck und Druckhhe im betrachteten Bodenelement nach Bild 100 oder Bild 101 darf nicht verwechselt werden mit der in Bild 102 dargestellten Tiefenabhngigkeit des auf das betrachtete Boden-element wirkenden Druck

29、s bzw. seiner Druckhhe. Die Gre fs0und damit auch 0sfps = hngen vom Boden und von der Sttzflssigkeit ab (siehe Erluterungen zu 5.1 und 5.3). DIN 4126 Bbl 1:2013-09 7 Deshalb sind die in Bild 100 und Bild 101 angegebenen, von der Eindringtiefe abhngigen Druckhhenlinien und die in Bild 102 angegebene

30、Linie der Eindringtiefe ebenfalls vom Boden und von der Sttzflssigkeit abhngig. Die in Bild 102 angegebenen, von der Schlitztiefe abhngigen Druckhhenlinien sind dagegen vom Boden und der Sttzflssigkeit (solange F= konstant) unabhngig. Zu 3.6 Die hydrostatische Druckkraft ist lhlAfVfS =221F0s0sH (107

31、) Dabei ist V das Volumen des von der Sttzflssigkeit benetzten Bodens; A die Flche nach Bild 3b); l die Lnge des betrachteten Schlitzwand- und Bodenbereichs senkrecht zur Ebene des Bildes 3b), die in Berechnungen meist l = 1 m gesetzt wird. In Bild 3b) ist der Grenzfall einer stabilen Sttzflssigkeit

32、 ohne jeden Einfluss von Filtration aufgezeichnet. In der Regel bildet sich im Lauf der Zeit auch bei grobkrnigem Boden ein Filterkuchen aus, weil es keine vollkommen stabile Sttzflssigkeit gibt und weil auch die in der Flssigkeit schwebenden Bodenkrner von einem groben Korngerst, in das die reine S

33、ttzflssigkeit einflieen wrde, abfiltriert werden. Sie bilden dann eine feinkrnige Bodenschicht vor der Schlitzwandung mit gegenber dem natrlichen Boden erhhtem Druckgeflle, also wiederum eine besondere Art von Filterkuchen. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 8 Legende (1) Anfang der Eindringtiefe der Sttzflssig

34、keit in den Porenraum (2) Ende der Eindringtiefe der Sttzflssigkeit in den Porenraum Bild 100 Auf die Wichte der Sttzflssigkeit F bezogenes Druckhhengeflle im betrachteten Bodenelement DIN 4126 Bbl 1:2013-09 9 Legende (1) Anfang der Eindringtiefe der Sttzflssigkeit in den Porenraum (2) Ende der Eind

35、ringtiefe der Sttzflssigkeit in den Porenraum Bild 101 Auf die Wichte des Wassers W bezogenes Druckhhengeflle im betrachteten Bodenelement DIN 4126 Bbl 1:2013-09 10 Bild 102 Verlauf von Druck und Druckhhe fr die Bodenelemente in Abhngigkeit von deren Tiefe unter dem Spiegel der Sttzflssigkeit und un

36、ter dem Grundwasserspiegel Zu 5.1 bis 5.3 Das vorhandene Druckgeflle fs0erhlt man aus der magebenden Korngre d10des Bodens und der Fliegrenze Fder Sttzflssigkeit nach der Grengleichung 10F0s53,vorhdf= (108) Sie wird unter Bercksichtigung der mglichen Standardabweichung der Versuche in der Form spdf=

37、10F0s2vorh(109) weiterverwendet. Sie ist identisch mit der Gleichung (9) und fhrt auch unmittelbar zur Gleichung (2). Beide Gleichungen weichen deshalb nach der sicheren Seite vom zu erwartenden Mittelwert des Druckgeflles bzw. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 11 der Eindringtiefe der Sttzflssigkeit ab. Das e

38、rforderliche Druckgeflle fs0 erhlt man aus der Grengleichung ktanerfk0s=f (110) Fhrt man die Teilsicherheitsbeiwerte und den Anpassungsfaktor ein, so wird aus der Bedingung kktanerf2vorhG0s10FF0s = fdf(111) unmittelbar Gleichung (4). Zur Bestimmung der erforderlichen Fliegrenze der Sttzflssigkeit is

39、t sie einfacher zu handhaben in der Form kkkkktantan96,0tan6,0215,100,1erf1010k10Fddd = (112) Die Bedingung (4) ist eingehalten, wenn die Mindestfliegrenzen Fnach Tabelle 100 whrend der Aushubarbeiten nicht unterschritten werden. Tabelle 100 MindestfliegrenzenF in Abhngigkeit von der Bodenart Zeile

40、d10mm Mindestfliegrenzen Fwhrend der Aushubarbeiten N/m2Bodenart z. B. 1 0,6 10 Mittelsand 2 2 30 Kies mit mindestens 10 % Sand 3 5 70 Kies mit weniger als 10 % Sand, aber mit mindestens 15 % Feinkies Folgende Merkmale und Eigenschaften des Bodens sind zu beachten, wenn beurteilt werden soll, ob er

41、gleichartig oder gnstiger ist als der Boden, in dem positive Erfahrungen vorliegen: a) Bodengruppe nach DIN 18196, magebende Korngre d10; b) Lagerungsdichte bzw. Konsistenz; c) Schichtmchtigkeiten; d) Struktur; e) Geologische Herkunft und Vorbelastung; f) Diagenetische Verfestigung (Verkittung); g)

42、Grundwasserstand; h) Chemische Bestandteile in Boden und Grundwasser. Die Nachweise nach 5.1 und 5.3 fhren in der Regel zur Festlegung eines erforderlichen Tongehalts g in kg/m3, mit dem die Sttzflssigkeit herzustellen ist. Bei beschwerten Sttzflssigkeiten, die im Nachweis nach DIN 4126 Bbl 1:2013-0

43、9 12 5.2 den Flssigkeitsdruck oder im Nachweis nach 5.4.2 die Sttzkraft vergrern, ist auch noch ein Fllstoffgehalt g1in kg/m3mit der Korndichte s1zu bercksichtigen. Die Berechnung der Mischrezeptur fr 1m3= 1 000 Sttzflssigkeit erfolgt dann nach Tabelle 101 (Beispiel siehe Tabelle 102). Tabelle 101 B

44、erechnung der Mischrezeptur fr 1 000 Sttzflssigkeit Stoff Masse Korndichte Volumen kg kg/ Ton G ssgFllstoff g1 s11s1gWasser +1s1s0001gg1,000 +1s1s0001ggSttzflssigkeit g + g1 + +110001ssgg000100011s1s1+gggg1 000 Tabelle 102 Beispiel fr die Berechnung der Mischrezeptur Stoff Masse Korndichte Volumen k

45、g kg / Bentonit 45b2,58c1758,245= Feinsand 116b2, 66c4466,2116= Wasser 939 1,000a1 000 17 44 = 939 Sttzflssigkeit 45 + 116 + 939 = 1 100 100,100011001= 1 000aaDiese Zahlenwerte liegen von vornherein fest. bDiese Zahlenwerte haben sich aus den erforderlichen Nachweisen ergeben. cDiese Zahlenwerte wur

46、den bei der Eignungsprfung der Baustoffe bestimmt. DIN 4126 Bbl 1:2013-09 13 Zu 5.2 Beispiele fr den mglichen Zutritt von Grundwasser in den Schlitz zeigen die Bilder 103 und 104. Legende B Entspannungsbrunnen P Pegel Bild 103 Gespanntes Grundwasser trotz Grundwasserabsenkung DIN 4126 Bbl 1:2013-09

47、14 Legende P Pegel V Vakuumlanze Bild 104 Mglicher Zutritt von Grundwasser in den Schlitz trotz Vakuumwasserhaltung Zu 5.4.2 Die Gleichung (9) zur Berechnung des Druckgeflles gilt nherungsweise nur fr die reine Bentonitsuspension. Der Nachweis der Verminderung der Eindringtiefe der Sttzflssigkeit in

48、 den Boden bei Zusatz von Fllstoffen oder Zusatzmitteln kann beispielsweise experimentell mit Hilfe des Gerts nach E DIN 4127:2013-02, 5.3.6, erfolgen. Zu 5.4.2, Absatz 4 und 5.4.3, Absatz 2 Diese Abschnitte bercksichtigen, dass bei entsprechender Ausbildung die Leitwand die jeweiligen Erddrcke aufnimmt und nicht die Sttzflssigkeit. Zu 6.1 D