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Bauhaus-Universität Weimar<br />
Fakultät Bauingenieurwesen<br />
Weiterbildendes Studium Wasser und Umwelt<br />
Masterarbeit<br />
im Weiterbildenden Studium - Wasser und Umwelt -<br />
Thema:<br />
„Variantenstudie zum Schutz mineralischer Dichtungen im<br />
Kronenbereich von Flussdeichen“<br />
eingereicht von Dipl.-Ing. (FH) André Zitzling<br />
geb. am 14.07.1978 in Borna<br />
Reg.-Nr.: WU – MA 83/07<br />
Erstprüfer:<br />
Zweitprüfer:<br />
Prof. Dr.-Ing. K. J. Witt<br />
Prof. Dr.-Ing. H.-P. Hack<br />
Ausgabedatum: 01. Dezember 2007<br />
Abgabedatum: 31. Mai 2008<br />
Bestätigung durch den Prüfungsausschuss:<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. C. Könke<br />
Vorsitzender des Prüfungsausschusses
2<br />
Aufgabenstellung / Zielstellung<br />
Die Durchsickerung und damit die Gebrauchstauglichkeit eines<br />
Hochwasserschutzdeiches werden im Wesentlichen durch den Dichtungskern<br />
bestimmt. Beobachtungen bei den zurückliegenden Hochwasserereignissen, aber<br />
auch Bewertungen bestehender Deiche haben gezeigt, dass die zeitliche<br />
Veränderung dieser Dichtungseigenschaften im Bereich der Deichkrone bisher zu<br />
wenig Beachtung fand. Die für die Dichtung i. A. verwendeten bindigen Böden sind<br />
frostempfindlich und neigen bei wechselnden klimatischen Einwirkungen zu<br />
Schrumpfen bis hin zur Trocknungsrissbildung. Aber auch mechanische, chemische<br />
und biologische Einwirkungen können die Beständigkeit einer Dichtung gefährden.<br />
Im derzeitig als Entwurf vorliegendem Merkblatt DWA-M 507 „Deiche an<br />
Fließgewässern“ sowie im DWA-Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“ wird<br />
eine Deckschicht zum Schutz der Dichtung von d > 0,80 m empfohlen. Dieser Wert<br />
wurde empirisch festgelegt, eine bodenmechanische Untermauerung unter<br />
Berücksichtigung erwarteter Klimaereignisse fehlt bisher. Aus dieser Unsicherheit<br />
resultierten unterschiedliche technische Vorschläge zur Kronenausbildung, wobei<br />
jede der Lösungen ihre spezifischen Schwachpunkte wie z. B. ungenügend mächtige<br />
Abdeckung der Dichtung oder dem Zulassen einer stärkeren Durchsickerung im<br />
Kronenbereich, aufweisen.<br />
Ziel dieser Masterarbeit soll die Analyse der Problematik, eine Bewertung der Vorund<br />
Nachteile einzelner Lösungen und die Formulierung eines allgemein gültigen<br />
Lösungsansatzes für definierte Kriterien sein.<br />
Im Einzelnen sind folgende Themen zu bearbeiten:<br />
• Darstellen und Bewerten des Standes der Technik anhand der Forderungen und<br />
Empfehlungen der aktuellen Normen und Regelwerke<br />
• Qualitatives Aufzeigen der möglichen Gefährdungen unter Berücksichtigung der<br />
bodenmechanischen und klimatischen Zusammenhänge<br />
• Herausarbeiten von technischen Lösungen zur Gestaltung des Kronenbereiches
3<br />
• Kritische Diskussion und Bewerten dieser Lösungen hinsichtlich der<br />
Standsicherheit, der inneren Erosionssicherheit, der Beständigkeit, der Kosten<br />
und der praktischen Umsetzung.<br />
• Auf Grundlage der Analyse und Bewertung sollen Vorzugslösungen für definierte<br />
Randbedingungen erarbeitet werden.
4<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Seite<br />
1. Problemdarstellung……………………………………………………………... 5<br />
2. Äußere Einflüsse und ihre Auswirkungen……………………………………. 8<br />
2.1 Klimatische Einflüsse…………………………………………………………… 8<br />
2.2 biologische / chemische Einflüsse……………………..……………………... 13<br />
2.3 Mechanische Einflüsse……………………………..………………………….. 17<br />
3. Aktueller Stand der Technik…………………………………………………… 18<br />
3.1 Regelwerke und Empfehlungen………………………………………………. 18<br />
3.2 Relevante Änderungen / Neuerungen im Merkblatt<br />
DWA-M 507 „Deiche an Fließgewässern……………………………………. 19<br />
4. Schlussfolgerungen für die Variantenbetrachtungen……………………….. 22<br />
4.1 Betrachtungen zur Beständigkeit…………………………………….……….. 22<br />
4.2 Standsicherheitsbetrachtungen……………………………………………….. 24<br />
4.2.1 Bemessungssituationen und Lastfälle nach DWA-M507.…………...……... 24<br />
4.2.2 Tragsicherheitsnachweise……………………………………………….…….. 27<br />
4.3 Betrachtungen zur inneren Erosionssicherheit………………………. ……... 31<br />
4.4 Betrachtungen zu den Kosten und der praktischen Umsetzung….……….. 36<br />
5. Variantenbetrachtung………………………………………………….……….. 37<br />
5.1 Aufstellung der Varianten………………………………………………. ……... 39<br />
5.2 Bewertung der Ergebnisse der Standsicherheitsberechnung……… ……... 41<br />
5.3 Bewertung der inneren Erosionssicherheit………………………….……….. 45<br />
5.4 Bewertung der Beständigkeit………………………………………………….. 48<br />
5.5 Bewertung der Kosten………………………………………………………….. 49<br />
5.6 Bewertung der praktischen Umsetzung………………………………. ……... 50<br />
5.7 Zusammenfassende Bewertung………………………………………………. 53<br />
6. Zusammenfassung……………………………………………………………... 56<br />
Literaturverzeichnis…………………………………………………………………….. 58<br />
Abbildungsverzeichnis…………………………………………………………………. 62<br />
Tabellenverzeichnis …………………………………………………………….. ……... 64<br />
Anlagenverzeichnis…………………………………………………………………….. 65<br />
Selbständigkeitserklärung……………………………………………………………... 66
5<br />
1. Problemdarstellung<br />
Deiche haben die Aufgabe, Leben und Sachwerte vor Überschwemmungen mit<br />
möglichst hoher Sicherheit zu bewahren. Entsprechend einem definierten Schutzziel<br />
kehren Deiche ein Hochwasser bis zu einem bestimmten Wasserstand. Damit<br />
verringern sie in den geschützten Gebieten die Schadenshäufigkeit durch<br />
Hochwässer.<br />
Schon seit Jahrhunderten schützen Deiche das dahinter liegende Land vor<br />
Überschwemmungen. Seit dem Beginn des 20. Jahrhunderts wurden verstärkt die<br />
Flussauen eingedeicht und dichter besiedelt. Durch die nun heute vorhandenen<br />
Gefährdungspotentiale in den potentiellen Überschwemmungsgebieten bestehen an<br />
diese Hochwasserschutzbauwerke höchste Anforderungen hinsichtlich eines<br />
dauerhaften und größtmöglichen Schutzes.<br />
Hochwasserschutzdeiche bestehen bis heute aus den regional anstehenden<br />
Erdstoffen. Die geotechnischen Grundlagen des Deichbaues wurden mit den<br />
Fortschritten der Bodenmechanik, den Erkenntnissen über die Strömungs- und<br />
Transportvorgänge im Boden, mit den neuen Erkenntnissen der Erdstatik und mit der<br />
fortschreitenden Entwicklung der Einbau- und Verdichtungstechnik erschlossen. [1]<br />
Durch die regional unterschiedlich vorkommenden Erdstoffe und unterschiedliche<br />
Anforderungen wurden verschiedene Varianten der Querschnittsgestaltung von<br />
Flussdeichen entwickelt. So unterscheiden wir heute in homogene Deiche und<br />
Deiche mit einer Dichtung.<br />
Homogene Deiche sind die am häufigsten vorkommenden Konstruktionen. Diese<br />
eignen sich besonders für geringe Höhen. Der gesamte Deich, also Dichtung und<br />
Stützkörper, besteht in diesem Fall aus einem Erdstoff.<br />
Abb. 1.1: homogener Deich [2]
6<br />
Deiche mit einer Dichtung bestehen aus einem Stützkörper und einem<br />
Dichtungselement mit einer sehr geringen Wasserdurchlässigkeit. Diese Variante von<br />
Hochwasserschutzdeichen wird heute bei der Sanierung bzw. Erhöhung bestehender<br />
Deiche bevorzugt.<br />
Als Oberflächendichtung sind vorwiegend natürlich gewachsene gering durchlässige<br />
Böden, aber auch Dichtungen aus Betonit, Beton, Asphaltbeton oder<br />
Kunststoffdichtungsbahnen anzutreffen. Als Kerndichtung werden ebenfalls<br />
mineralische Baustoffe, Spundwände, Bentonit oder Beton verwendet.<br />
Abb. 1.2:<br />
Wasserseitige Oberflächendichtung vor Stützkörper aus<br />
durchlässigem Material und Dränkörper auf gering durchlässigem<br />
Untergrund [2]<br />
Abb. 1.3:<br />
Kerndichtung (ggf. mit Dichtwand) bis zum tief liegenden gering<br />
durchlässigen Untergrund (vollkommene Dichtung) [2]
7<br />
Die mineralischen Dichtungen sind frostempfindlich und neigen bei ungünstiger<br />
trockener Witterung zu Schwindrissen. Nicht selten erreichen diese Risse eine Tiefe<br />
von bis zu einem Meter. Die Funktion der Dichtung kann in einem solchen Fall nicht<br />
mehr gewährleistet werden.<br />
Neben klimatischen Einflüssen gefährden jedoch auch mechanische, chemische und<br />
biologische Einwirkungen die Beständigkeit der Dichtung.<br />
Im DWA-Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“ [3] und in dem derzeitig als<br />
Entwurf vorliegendem Merkblatt DWA-M 507 [2] wurde diese Problematik<br />
aufgegriffen. Als Ergebnis wurde zum Schutz vor äußeren Einwirkungen eine<br />
Abdeckung der Dichtung mit einer Dicke von d > 0,80 m empfohlen.<br />
Abb. 1.4: Deichquerschnitt mit mineralischer Dichtung [3]<br />
Die konstruktive Gestaltung im Bereich der Deichkrone wird in [2] und [3] nicht näher<br />
behandelt. Bei Umsetzung dieser Empfehlung endet die Dichtung somit 0,80 m unter<br />
der Deichkrone, was bei einem Volleinstau (Kronenstau) eine stärkere<br />
Durchsickerung im Kronenbereich zur Folge hätte.<br />
Mit der vorliegenden Masterarbeit sollen verschiedene Varianten zum Schutz der<br />
mineralischen Dichtung bei Flussdeichen im Kronenbereich diskutiert werden. Die<br />
Varianten sollen hinsichtlich der Beständigkeit, der praktischen Umsetzung, der<br />
Standsicherheit, der inneren Erosionsstabilität und der Kosten verglichen werden.
8<br />
2. Äußere Einflüsse und ihre Auswirkungen<br />
Die auf die mineralischen Dichtungen einwirkenden äußeren Einflüsse können<br />
gravierende Auswirkungen auf deren Gebrauchstauglichkeit haben. Diese werden in<br />
den nachfolgenden Abschnitten 2.1 bis 2.3 beschrieben.<br />
2.1 Klimatische Einflüsse<br />
Klimatische Einflüsse können einen wesentlichen Einfluss auf die<br />
Gebrauchstauglichkeit der mineralischen Dichtungen haben.<br />
Vermehrte große Hochwasser, mehr Schnee, aber auch der extrem trockene<br />
Sommer des Jahres 2003 sind, wie vielfach in der Öffentlichkeit verkündet wird,<br />
Anzeichen eines Klimawandels.<br />
Im aktuellen Bericht des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) wurden<br />
u.a. folgende Klimaveränderungen festgestellt:<br />
• Die Erwärmung des Klimasystems ist ohne jeden Zweifel vorhanden.<br />
• Die globale Oberflächentemperatur ist um +0,74 °C gestiegen.<br />
• 11 der letzten 12 Jahre waren die wärmsten seit Beginn der Aufzeichnungen<br />
• Die Häufigkeit heftiger Niederschläge hat zugenommen.<br />
Abb. 2.1: Zunahme von Mittelwert und Streuung der Temperatur [20]
9<br />
In den Sommermonaten werden demnach längere Trockenperioden vorherrschen.<br />
Die Winter werden milder. Dies führt zu einer Intensivierung des Wasserkreislaufes<br />
und damit zu einer Zunahme der Extremabflüsse. In den Wintermonaten werden<br />
insbesondere die kleineren und mittleren Hochwasserereignisse zunehmen.<br />
In der Informationsbroschüre des Umweltbundesamtes „Was Sie über vorbeugenden<br />
Hochwasserschutz wissen sollten“ [19] wird für Deutschland trotz der eingeleiteten<br />
Maßnahmen zum Schutz des Klimas bis 2080 ein weiterer Anstieg der Temperaturen<br />
um 1,6 bis 3,6 °C prognostiziert. Daraus lassen sich mit Klimamodellen folgende<br />
regionalisierte Klimaszenarien für Deutschland ableiten:<br />
• Die Erwärmung dürfte im Südwesten stärker als im Nordosten und im Winter<br />
stärker als im Sommer ausfallen,<br />
• die regionale Verteilung der Niederschläge wird sich wahrscheinlich<br />
verändern, wobei Aussagen hierzu noch sehr unsicher sind,<br />
• die Winterniederschläge könnten um bis zu 30 Prozent steigen, die<br />
Sommerniederschläge dagegen könnten um bis zu 30 Prozent abnehmen,<br />
• neben der Verschiebung des Niederschlages vom Sommer in den Winter wird<br />
der Niederschlag voraussichtlich vermehrt als Regen und weniger als Schnee<br />
niedergehen,<br />
• vor allem im Winter werden Starkniederschläge häufiger und intensiver und<br />
• die Hochwassergefahr steigt dadurch im Frühjahr und im Winter. [19]<br />
In einigen Bundesländern wird deshalb heute ein Klimazuschlag zum gewählten<br />
Bemessungshochwasser hinzugerechnet. [4,5]<br />
Aus den prognostizierten Klimaentwicklungen leiten sich für die Konstruktion von<br />
Deichen mit mineralischer Dichtung konstruktiv erforderliche Vorkehrungen für die<br />
Erhaltung der dauerhaften Funktionstüchtigkeit aufgrund der Materialeigenschaften<br />
ab.
10<br />
Mineralische Dichtungen bestehen aus natürlichen, gering durchlässigen, bindigen<br />
Böden. Diese Böden weisen bei einer Reduktion des Wassergehaltes eine<br />
Volumenreduktion auf.<br />
Im wasserungesättigten Boden herrschen Kapillardrücke, die umso höher sind, je<br />
trockener der Boden ist. Die Kapillardrücke werden auch als Wasser- bzw.<br />
Saugspannung bezeichnet. Die Wasserspannung ist ein Maß für die Fähigkeit des<br />
Bodens, Wasser an der Bodenmatrix zu halten. [17]<br />
Durch die Abgabe von Wasser erhöht sich die Wasserspannung. Die Bodenteilchen<br />
rücken dichter zusammen, wodurch sich das Volumen reduziert. Zwischen<br />
Wassergehalt und Volumen besteht bis zur Schrumpfgrenze ein linearer<br />
Zusammenhang.<br />
Die Schrumpfgrenze bezeichnet den Wassergehalt, unter dessen der Boden ein<br />
konstantes Volumen behält. Wird die Schrumpfgrenze überschritten, erhöht sich die<br />
Wasserspannung weiter, jedoch dringt immer mehr Luft in das Bodengefüge ein.<br />
Wenn dann die Zugfestigkeit des Bodens überschritten wird, bilden sich Risse.<br />
Abb. 2.2:<br />
Typisches Schrumpfdiagramm für einen bindigen Boden<br />
Die entstehenden Mikro-, aber auch Makrorisse verlaufen senkrecht zur Oberfläche.<br />
Die Wasserdurchlässigkeit einer mineralischen Dichtung steigt somit stark an. [6,7,8]
11<br />
Durch Trockenperioden kommt es zunächst zum Austrocknen der über der<br />
Dichtungsschicht befindlichen Bodenschichten. Durch den kapillaren Aufstieg wird<br />
das Porenwasser der Dichtungsschicht in die darüber liegenden ausgetrockneten<br />
Bodenschichten transportiert. Die Folge ist ein drastischer Rückgang des<br />
Wassergehaltes in der Dichtungsschicht. Es besteht die Gefahr von Rissbildungen.<br />
Durch das sukzessive Fortschreiten der Prozesse (Bildung von Trockenrissen,<br />
Verstärkung durch Pflanzenwurzeln) wird die Funktionsfähigkeit der mineralischen<br />
Dichtung verringert. Ob und wie schnell dieses Szenario verläuft, hängt von<br />
verschiedenen Parametern ab. Entscheidend dafür sind:<br />
• Art und Beschaffenheit der mineralischen Dichtung<br />
• Art und Mächtigkeit der Abdeckung<br />
• Klimatische Verhältnisse (Niederschlag, Verdunstung)<br />
Im extremen Sommer 2003 konnten Trockenrisse in einem sanierten<br />
Elbdeichabschnitt bei Loßwig festgestellt werden (siehe Abb. 2.2).<br />
Abb. 2.3:<br />
Elbedeich bei Loßwig, Risse in der Deichkrone (Foto: Landestalsperrenverwaltung<br />
des Freistaates Sachsen)<br />
Die als Deichbaumaterial verwendeten stark bindigen Böden wurden bei diesem<br />
Deichabschnitt mit einer nur etwa 0,2 m starken Oberbodenschicht abgedeckt. Die<br />
entstandenen Risse wiesen eine Tiefe von mehr als einem halben Meter auf.
12<br />
Im Hinblick auf Frosteinwirkungen sind Böden im Allgemeinen dann als<br />
unproblematisch einzustufen, wenn die durch Frost- und Tauwechsel<br />
hervorgerufenen Hebungen und Setzungen und die hervorgerufenen<br />
Tragfähigkeitsverminderungen so klein sind, dass keine Schäden am Bauwerk<br />
auftreten.<br />
Die für mineralische Dichtungen verwendeten bindigen Böden, in der Regel sind das<br />
Tone, werden nach DIN 18196, Tabelle 5 als Böden mit einer sehr hohen<br />
Frostempfindlichkeit eingestuft.<br />
Beim langsamen Gefrieren entwickeln sich parallel zur Gefrierfront Eislinsen. Ihre<br />
Größe kann von Millimeter- bis Zentimeterdicke schwanken. Das für die Eisbildung<br />
benötigte Wasser stammt zum einen aus den vorhandenen Poren und fließt<br />
zusätzlich aus Wasserhüllen der Feinteilchen in tieferen Bereichen, der Schwerkraft<br />
entgegen, in die Gefrierzone. Wasser vergrößert beim Gefrieren sein Volumen. Es<br />
kommt zu Hebungen.<br />
Geht der Gefriervorgang bei starkem Temperaturgefälle vor sich, gefriert ohne<br />
Wassernachschub von unten nur das vorhandene Wasser schnell zu Eiskristallen.<br />
Dadurch wird das Bodengefüge verkittet, ohne Hebungserscheinungen auszulösen.<br />
Kommt es zum Anstieg der Lufttemperaturen, wird dem Boden Wärme zugeführt.<br />
Das gefrorene Wasser im Boden geht wieder in die flüssige Phase über. Durch die<br />
Anziehungskräfte der Mineralteilchen gliedert sich das Wasser wieder in die<br />
Bodenstruktur ein, jedoch wird es sich erst nach und nach in die unteren<br />
Bodenschichten verteilen. Durch die Wasseranreicherung während des<br />
Gefrierprozesses und der sehr langsamen Verringerung des Wasseranteils nach<br />
dem Tauprozess kommt es zu einer ungünstigen Konsistenzänderung. Dadurch fällt<br />
die Tragfähigkeit des bindigen Bodens stark ab. Erst mit zunehmender Austrocknung<br />
im Sommer kann sich die Tragfähigkeit wieder bis zum normalen Zustand erhöhen.<br />
[9]
13<br />
Die Frosteindringtiefe kann im Flachland Mitteleuropas 120 cm erreichen. Im<br />
Allgemeinen wird in Deutschland für die Bautechnik eine Frosteindringtiefe von 80<br />
cm angesetzt.<br />
Für Deiche ohne Kreuzungsbauwerke, wie Siele oder Deichscharten, stellen die<br />
Hebungen und Setzungen in der Regel keine Gefährdung dar. Sind jedoch derartige<br />
Bauwerke vorhanden, so ist darauf zu achten, dass die Gründungen frostsicher sind<br />
und ein Kippen der Bauwerksteile sowie Rissbildung durch die Ausdehnung des<br />
gefrierenden Bodens verhindert werden.<br />
Problematisch ist jedoch die nach dem Tauprozess verringerte Tragfähigkeit des<br />
Bodens zu sehen. An den Böschungen der Deiche kann es bei zu steiler<br />
Böschungsneigung zu Rutschungen (Böschungsbruch) kommen.<br />
2.2 biologische/chemische Einflüsse<br />
Durch die sich im Laufe der Jahre nach Errichtung eines Deichbauwerkes<br />
ansiedelnden Lebewesen der Flora und Fauna kann es zu positiven aber auch zu<br />
negativen Auswirkungen auf die Standsicherheit und somit der Funktionsfähigkeit<br />
eines Deiches kommen.<br />
Pflanzen haben zunächst einen positiven Einfluss auf die örtliche Standsicherheit der<br />
Deichböschung durch die Durchwurzelung der oberflächennahen Gleitfugen und<br />
durch die Verdübelung bzw. durch die Mobilisierung haltender Zugkräfte. Man spricht<br />
in diesem Zusammenhang auch von einer „biologischen Bodenbewehrung“.<br />
Rechnerisch ist dieser Einfluss schwer zu erfassen und wird deshalb in den<br />
Standsicherheitsnachweisen nicht berücksichtigt.<br />
Durch abfließende Niederschläge, Wellenauflauf, Treibgut, Eisgang und<br />
austretendes Sickerwasser sind die Böschungen von Deichen starken<br />
Erosionsangriffen ausgesetzt. Durch eine dichte Vegetation auf der Oberfläche<br />
können diese negativen Einwirkungen weitgehend abgewehrt werden. Deshalb wird<br />
die Entwicklung einer dichten geschlossenen Grasnarbe angestrebt. [10]
14<br />
Pflanzen mit tief reichenden Wurzeln, wie Gehölze und Stauden können sich negativ<br />
auf die Standsicherheit von Deichen auswirken. Entlang der Wurzeln können sich<br />
Sickerwege durch den Deich ausbilden.<br />
Abb. 2.4:<br />
Beschädigung der Dichtungsschicht eines Deiches durch<br />
Baumwurzeln<br />
Besonders wahrscheinlich ist dies im Bereich von Wurzeln abgestorbener Gehölze.<br />
Durch die Verrottung der pflanzlichen Überreste kommt es zum Schrumpfen dieser.<br />
Die Folge sind Hohlräume im Deichkörper, die sich als bevorzugte Sickerwege<br />
erweisen. Durch Wurzelfraß von Wühltieren können ebenfalls Hohlräume und<br />
Sickerwege entstehen.<br />
Weiterhin wird die Durchsickerung verstärkt, wenn sich Bäume im Wind wiegen. Die<br />
Windkräfte werden auf das Wurzelwerk übertragen, wodurch es in Bewegung kommt.<br />
Der Boden wird dadurch aufgelockert und es kann zum so genannten Pumping-<br />
Effekt kommen. Dadurch wird zusätzlich Wasser in den Deichkörper gepumpt. Mit<br />
der zunehmenden Durchfeuchtung des Bodens wird auch Windwurf immer<br />
wahrscheinlicher. Dadurch können tiefe Wurzelkrater in den Deich gerissen werden.<br />
Diese schwächen zum einen den Deichkörper, andererseits ist eine solche „offene<br />
Wunde“ für die oben beschriebenen Erosionsangriffe anfällig.
15<br />
Abb. 2.5:<br />
Pumpeffekte und Bodenauflockerung bei flachwurzelnden Bäumen<br />
Ein weiterer Aspekt ist, dass mit zunehmendem Alter der Gehölze vor allem bei<br />
großwüchsigen Bäumen die Belastung des Deiches durch Auflast zusätzlich<br />
gefährdet wird.<br />
Das im Kapitel 2.1 beschriebene Austrocknen der Dichtung kann durch die<br />
Wasseraufnahme durch Pflanzenwurzeln beschleunigt werden. Ein Eindringen von<br />
Pflanzenwurzeln in die Dichtung muss deshalb verhindert werden. Durch eine<br />
möglichst große Mächtigkeit der Abdeckung kann dies erreicht werden. Weiterhin<br />
kann durch den Einsatz eines geeigneten Bodensubstrats für die Abdeckung das<br />
Wurzelwachstum verringert werden. Durchgeführte Untersuchungen ergaben, dass<br />
die Wurzeln in schwachbindigen Bodenschichten bei 0,3 m Tiefe endeten [15, 16]. In<br />
dem Informationsbericht des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft<br />
„Gehölze auf Deichen“ [18] wurden Wurzeln verschiedener Gehölze aufgegraben<br />
und die Ausbildung der Wurzeln dokumentiert. Als Ergebnis konnte festgestellt<br />
werden, dass sich die Wurzeln der Gehölze bevorzugt in der humosen<br />
Oberbodenandeckung entwickeln, wohingegen sterile Kiesschichten<br />
zonenaufgebauter Deiche kaum als Wurzelraum genutzt werden. Weiterhin denkbar<br />
ist der Einsatz von Kunststoffbahnen als Wurzelschutz.<br />
Die Pflege des Bewuchses auf Deichen ist aus vorgenannten Gründen unerlässlich.<br />
Die Entwicklung einer durchgängigen und dichten Grasnarbe muss herbeigeführt<br />
werden. Bewuchs von Gehölzen auf dem Deichkörper und im Deichschutzstreifen<br />
sollten verhindert werden.
16<br />
Wühltiere stellen ebenfalls eine Gefährdung für Flussdeiche dar. Durch ihre<br />
Grabarbeit und Wurzelfraß kann der Deichkörper so stark in Mitleidenschaft gezogen<br />
werden, dass die Standsicherheit des Deiches gefährdet wird. Durch die<br />
entstehenden Gangsysteme und Höhlen kann bei einem Hochwasserereignis<br />
Wasser ungehindert in den Deichkörper eindringen. Dies hat eine stärkere<br />
Durchfeuchtung und Durchsickerung des Deichkörpers zur Folge.<br />
Abb. 2.6: Baue und Gänge von Nagetieren [14]<br />
Auch hinsichtlich des Wühltierbefalls wirkt sich eine Abdeckung der Dichtung positiv<br />
aus. Das Risiko einer Beschädigung der mineralischen Dichtung durch Wühltiere<br />
kann somit verringert werden.
17<br />
2.3 Mechanische Einflüsse<br />
Zu mechanischen Einflüssen zählen bei einem ablaufenden Hochwasser<br />
Einwirkungen durch auflaufende Wellen, Treibgut und Treibeis.<br />
Insbesondere bei ungünstiger Lage des Deiches können durch das den Deich<br />
anströmende Wasser Gegenstände gegen diesen gespült werden. Dadurch können<br />
Beschädigungen der Grasnarbe und der darunter liegenden Schichten hervorgerufen<br />
werden. Durch den dann fehlenden Schutz kann durch die Schleppkräfte eine<br />
weitere Erosion der Deichoberfläche und schließlich auch der Dichtungsschicht<br />
erfolgen. Eine Abdeckung zum Schutz der Dichtung verringert deutlich das Risiko der<br />
Beschädigung durch äußere, mechanische Einwirkungen.<br />
Abb. 2.7:<br />
Bei Hochwasser mitgeführtes Treibgut<br />
(Foto: Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen)
18<br />
3. Aktueller Stand der Technik<br />
3.1 Regelwerke und Empfehlungen<br />
Derzeitig sind die nachfolgend aufgelisteten Regelwerke und Empfehlungen gültig:<br />
• DIN 19712 „Flussdeiche“, 1997<br />
• DVWK-Merkblatt 210 „Flussdeiche“, 1986<br />
• DWA-M 507 „Deiche an Fließgewässern“, Gelbdruck 02/2007<br />
• DWA-Thema „Dichtungssysteme in Deichen“, 2005<br />
• Weitere Normen, Empfehlungen und Regelwerke des Erd- und Wasserbaus<br />
(DIN, ZTV-E, ZTV-W)<br />
• Baustoffspezifische Regelwerke (z.B. Empfehlungen zur Anwendung<br />
geosynthetischer. Tondichtungsbahnen (EAG GTD), DVWK-Merkblatt 215<br />
„Dichtungselemente im Wasserbau“)<br />
• Empfehlungen der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW).<br />
Der aktuelle Stand der Technik ist durch die DIN 19712 „Flußdeiche“ [11] aus dem<br />
Jahr 1997 und dem DVWK-Merkblatt 210 „Flußdeiche“ gegeben. Die DIN 19712 wird<br />
seit Dezember 2005 überarbeitet.<br />
Das DVWK-Merkblatt 210/1986 stellt zusammenfassend dar, wie Deiche zu<br />
bemessen, zu bauen und zu unterhalten sind. Experten aus Wissenschaft, Praxis<br />
und Verwaltung haben darin zusammengetragen, was für Planung, Ausschreibung,<br />
Bauüberwachung, Unterhaltung und Verteidigung von Deichen wichtig ist. [12]<br />
Durch die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.<br />
(DWA) wurde beschlossen, das im Jahre 1986 veröffentlichte DVWK-Merkblatt 210<br />
„Flussdeiche“ aufgrund von Hochwasserereignissen in den letzten Jahren in<br />
verschiedenen Flussgebieten zu überarbeiten. Wie bereits erwähnt, stellt das DVWK-<br />
Merkblatt 210 „Flußdeiche“ neben der DIN 19712 „Flussdeiche“ zur Zeit noch das<br />
Regelwerk im Rahmen der Bearbeitung der unterschiedlichen Aspekte wie Planung,<br />
Bau und Unterhaltung von Deichen dar. Jedoch ist es erforderlich den Stand der<br />
Technik zu aktualisieren und zusammenzufassen. Das Ergebnis liegt seit Februar<br />
2007 als Entwurf des Merkblattes DWA-M 507 „Deiche an Fließgewässern“ vor.
19<br />
3.2 Relevante Änderungen / Neuerungen im Merkblatt DWA-M 507 „Deiche an<br />
Fließgewässern“<br />
Mit dem Merkblatt DWA - M 507 „Deiche an Fließgewässern“ soll eine ganzheitliche<br />
und geschlossene Betrachtung der umfassenden Thematik unter Einbeziehung auch<br />
kleiner Deiche erfolgen. Somit konnte die Anwendung des Merkblattes nicht auf<br />
Flussdeiche beschränkt bleiben, weshalb eine Einordnung von Deichen nach Größe<br />
und Bedeutung eingeführt wird. Diese ist bei verschiedenen Aspekten der<br />
ingenieurtechnischen Bemessung von Bedeutung. [2]<br />
Unter diesem Punkt sollen die für die Betrachtungen relevanten Änderungen bzw.<br />
Neuerungen in [2] gegenüber den derzeitig noch gültigen Regelwerken und<br />
Empfehlungen genannt werden.<br />
Nach [2] wird Flussdeichen nach ihrer Höhe über Gelände und dem<br />
Schadenpotential eine kleine, mittlere oder große Größe bzw. Bedeutung zugeordnet<br />
(siehe Tab. 1)<br />
Tab. 3.1:<br />
Einordnung von Deichen an Fließgewässern nach Größe und<br />
Bedeutung [2]<br />
Die Höhe des Deiches ergibt sich aus der Höhe des Wasserspiegels eines gewählten<br />
Bemessungshochwassers und dem Freibord.<br />
Die erforderliche Freibordhöhe wird als Summe von Windstau, Wellenauflauf und<br />
Zuschlägen berechnet. Gegebenenfalls vorhandene stehende Wellen, Aufstau durch<br />
Hindernisse und ein erhöhter Wasserstand an der Außenseite von Krümmungen<br />
infolge von Wasserspiegelquerneigungen sind in der Ermittlung des<br />
Bemessungshochwasserstandes zu berücksichtigen.
20<br />
In Abhängigkeit von der Deichgröße/-bedeutung werden die folgenden<br />
Mindestfreiborde empfohlen:<br />
• kleine und mittlere Deiche: 50 cm,<br />
• große Deiche bis 3 m Deichhöhe: 50 cm, ab 5 m Deichhöhe: 1 m.<br />
Zwischen 3 m und 5 m Deichhöhe wird eine gleitende Mindestfreibordhöhe (z. B. mit<br />
linearer Interpolation von 0,50 bis 1,0 m) empfohlen.<br />
Weiterhin wurde das DWA-Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“ integriert.<br />
Als wesentliche Neuerung ist hier die Überdeckung von mineralischen Dichtungen<br />
und Dichtungen aus Geosynthetischen Tondichtungsbahnen von d > 0,80 m<br />
hinzugekommen. Diese Überdeckung soll zum Schutz vor mechanischen,<br />
chemischen und biologischen Einwirkungen, sowie aufgrund der Empfindlichkeit<br />
gegenüber Frost- und Tauwechseln und von Schrumpfrissen infolge Austrocknung<br />
vorgesehen werden.<br />
„Nach derzeitigem Kenntnisstand wird bei einer Dicke einer mineralischen Dichtung<br />
von mindestens 1 m und mit der vorgenannten Deckschicht ihre<br />
Dichtungswirksamkeit durch Austrocknungsbeanspruchungen und Frosteinwirkungen<br />
nicht mehr beeinträchtigt.“ [ 2]<br />
In Abhängigkeit ihrer Größe und Bedeutung entsprechend Tabelle 3.1 werden<br />
Deiche einer Geotechnischen Kategorie (GK) nach DIN 4020 zugeordnet.<br />
Tab. 3.2: Prinzipielle Einordnung von Deichen in Geotechnische Kategorien [2]
21<br />
Nach der Einordnung in eine Geotechnische Kategorie richten sich die<br />
Mindestanforderungen an Umfang und Qualität geotechnischer Untersuchungen,<br />
Berechnungen und Überwachungsmaßnahmen während der Bauausführung.<br />
Mit der Einführung der DIN 1054 im Jahre 2005 soll die Nachweisführung im<br />
Deichbau schrittweise auf das Konzept mit Teilsicherheitsbeiwerten umgestellt<br />
werden. Entsprechende Übergangsregelungen sind vorhanden und lassen eine<br />
zwischenzeitlich parallele Verwendung der Konzepte mit Gesamt- und<br />
Teilsicherheitsbeiwerten zu.
22<br />
4. Schlussfolgerungen für die Variantenbetrachtungen<br />
4.1 Betrachtungen zur Beständigkeit<br />
Wie in Kapitel 2 beschrieben, gefährden klimatische Einflüsse sowie mechanische,<br />
chemische und biologische Einwirkungen die Beständigkeit der Dichtung. An eine<br />
Abdeckung zum Schutz der mineralischen Dichtung sind deshalb folgende<br />
Anforderungen zu stellen:<br />
• Minimierung / Verhinderung der Austrocknung,<br />
• Frostschutz,<br />
• Minimierung / Verhinderung der Durchwurzelung,<br />
• Wühltierschutz und<br />
• Schutz vor mechanischen Einwirkungen.<br />
Zur Erfüllung dieser Anforderungen muss ein entsprechender Aufbau mit einem<br />
geeigneten Bodensubstrat für die Abdeckung vorgesehen werden. Als konstruktive<br />
Maßnahmen eignen sich kapillarbrechende Schutzschichten aus Sanden oder<br />
Kiesen aber auch Geokunststoffe.<br />
Im DWA-Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“ [3] und in dem derzeitig als<br />
Entwurf vorliegendem Merkblatt DWA-M 507 [2] wurde die Problematik einer<br />
ausreichenden Abdeckung zum Schutz der mineralischen Dichtung vor äußeren<br />
Einwirkungen aufgegriffen. Als Ergebnis wird eine Abdeckschicht mit einer<br />
Mindestdicke von d > 0,80 m gefordert. Empfohlen wird eine Dicke von 1,0 m.<br />
Entsprechend DWA-M507 [2] werden in Abhängigkeit von der Deichgröße/-<br />
bedeutung die folgenden Mindestfreiborde empfohlen:<br />
• kleine und mittlere Deiche: 50 cm,<br />
• große Deiche bis 3 m Deichhöhe: 50 cm, ab 5 m Deichhöhe: 1 m.<br />
Zwischen 3 m und 5 m Deichhöhe wird eine gleitende Mindestfreibordhöhe (z. B. mit<br />
linearer Interpolation von 0,50 bis 1,0 m) empfohlen.
23<br />
Bei Umsetzung der Forderung zur Abdeckung der Dichtung endet diese mindestens<br />
0,80 m unter der Deichkrone. Bei einem Volleinstau und ggf. schon bei Eintreten des<br />
Bemessungshochwassers kann es so zu einer Durchströmung im Kronenbereich<br />
kommen. Die Standsicherheit eines Deiches wird bei Durchströmung maßgeblich<br />
durch die Strömungskräfte beeinflusst.<br />
Abb 4.1:<br />
Darstellung Freibord und Abdeckung<br />
Es kann daraus abgeleitet werden, dass bei einem Deich mit mineralischer Dichtung<br />
ein Freibord von mindestens der Mächtigkeit der Abdeckung der Dichtungsschicht<br />
vorgesehen werden muss, d.h. mindestens 0,80 m. Unter Einhaltung der Empfehlung<br />
zur Mächtigkeit der Abdeckung beträgt der Freibord 1,0 m. Bei einem geringeren<br />
Freibord würde sonst der Bemessungswasserstand über der Dichtung liegen.
24<br />
4.2 Standsicherheitsbetrachtungen<br />
4.2.1 Bemessungssituationen und Lastfälle nach DWA – M507<br />
Deiche werden im Gegensatz zu Stauhaltungsdämmen nur für die Dauer eines<br />
natürlichen und somit nicht regelmäßig auftretenden Hochwasserereignisses<br />
hydraulisch belastet. Infolge dessen wird die Regel-Kombination EK 1 als<br />
Einwirkungskombination nach DIN 1054 von vornherein ausgeschlossen. Somit sind<br />
ausschließlich seltene und außergewöhnliche Einwirkungen bzw. die nachfolgenden<br />
Einwirkungskombinationen (EK) zu berücksichtigen:<br />
• Seltene Kombinationen EK 2:<br />
- Eigenlast,<br />
- Verkehrslast auf Krone und Berme,<br />
- Wasserdruck bzw. Strömungskräfte bei BHW,<br />
- ggf. andere seltene Belastungen oder Einwirkungen.<br />
• Seltene Kombinationen EK 3:<br />
- Eigenlast,<br />
- Verkehrslast auf Krone und Berme,<br />
- Wasserdruck bzw. Strömungskräfte bei Kronenstau,<br />
- ggf. andere seltene Belastungen oder Einwirkungen.<br />
Zusätzlich zur Einwirkungskombination wird eine Sicherheitsklasse (SK) bei<br />
Widerständen definiert. Maßgebend sind dabei Zustände, die während der<br />
Funktionszeit bzw. während der Einstauphasen einmalig auftreten oder als höchst<br />
unwahrscheinlich gelten.<br />
Als Zustände der Sicherheitsklasse SK 3 gelten:<br />
- Versagen der Dränung,<br />
- Versagen der Dichtung,<br />
- schnell fallender Wasserspiegel,<br />
- Windwurf bei (im Allgemeinen nicht zuzulassendem) Bewuchs auf und in der<br />
Nähe von Deichen.
25<br />
Die zu berücksichtigenden Lastfälle ergeben sich für den Grenzzustand GZ1 aus den<br />
Einwirkungskombinationen in Verbindung mit den Sicherheitsklassen bei den<br />
Widerständen.<br />
Im Allgemeinen sind zur Beurteilung der Standsicherheit des Deiches folgende<br />
Lastfälle maßgebend:<br />
• Lastfall 2: Seltene Kombination EK 2 ohne weitere die Sicherheitsklasse<br />
reduzierende Zustände<br />
[2]<br />
• Lastfall 3: Seltene Kombination EK 2 mit Zuständen der Sicherheitsklasse<br />
SK 3 oder außergewöhnliche Kombination EK 3.<br />
In der Abbildung 4.2 sind die Einwirkungen bzw. Beanspruchungen und die daraus<br />
abzuleitenden Lastfälle gemäß DIN 1054 zusammengestellt.
26<br />
Abb. 4.2:<br />
Übersicht über zu berücksichtigende Lastfälle am Beispiel eines<br />
Hauptdeiches mit Einwirkungen bzw. Beanspruchungen sowie<br />
daraus abzuleitenden Lastfällen gemäß DIN 1054 [2]<br />
Für die Nachweise der Standsicherheit bzw. der Gebrauchstauglichkeit großer und<br />
mittlerer Deiche ist die Sickerlinie, sowie oft darüber hinaus auch die Strom- und<br />
Potentiallinien für Deich und Untergrund zu ermitteln. In der Regel erfolgt dies für den<br />
stationären Zustand um die ungünstigste Strömungssituation in Ansatz zu bringen.<br />
Gegebenenfalls kann auch die instationäre Durchströmung des Deichkörpers für eine<br />
charakteristische bzw. maßgebende Hochwasserwelle in Ansatz gebracht werden.
27<br />
Aus den Einwirkungen beim Lastfall 3 (Kronenstau) und den Empfehlungen aus [2]<br />
ergibt sich die Problemstellung, dass einerseits für Deiche mit mineralischer Dichtung<br />
eine Abdeckung der Dichtung von 1 m empfohlen wird. Andererseits konstruktive<br />
Möglichkeiten für die Ausbildung der Deichkrone gefunden werden müssen, um für<br />
die außergewöhnliche Belastung eine ausreichende Standsicherheit aufzuweisen.<br />
Daraus leiten sich für die Variantenuntersuchungen erforderliche Betrachtungen zur<br />
Ausbildung der Sickerlinie und der dadurch resultierenden Standsicherheit für den<br />
Lastfall 3 (Kronenstau) ab.<br />
4.2.2 Standsicherheitsnachweise<br />
Folgende Nachweise zur Standsicherheit sind nach DWA-M 507 [2] zu führen:<br />
• allgemeine (globale) Standsicherheit: Nachweis der Standsicherheit der<br />
wasser- und landseitigen Böschung, Nachweis gegen Abschieben;<br />
• örtliche (lokale) Standsicherheit von Böschungen;<br />
• Lokale Standsicherheit am Böschungsfuß (Spreizsicherheit);<br />
• Standsicherheit von Böschungsdichtungen bei Wasserdruck vom Deichkörper<br />
aus;<br />
• Auftriebssicherheit bzw. Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch.<br />
Nach DIN 1054 werden die zu untersuchenden Grenzzustände der Tragsicherheit<br />
und die zu führenden Einzelnachweise wie folgt unterteilt:<br />
• Grenzzustand des Verlustes der Gesamtstandsicherheit (GZ 1C):<br />
- Böschungsbruch,<br />
- Böschungsgrundbruch,<br />
- Abschieben des Deichkörpers.
28<br />
• Grenzzustand des Verlustes der Lagesicherheit (GZ 1A):<br />
- Lokale Standsicherheit der wasser- und landseitigen Böschungen,<br />
- lokale Standsicherheit am Böschungsfuß (Spreizsicherheit),<br />
- Standsicherheit der Böschungsdichtungen bei Wasserdruck vom<br />
Deichkörper her,<br />
- Auftriebssicherheit bzw. hydraulischer Grundbruch.<br />
• Grenzzustand des Versagens von Bauwerken und Bauteilen (GZ 1B):<br />
- Versagen der Dichtung,<br />
- Versagen der Dränung,<br />
- Versagen von sicherheitsrelevanten Bauwerken (z.B. von<br />
Spundwänden oder mobilen Hochwasserschutzeinrichtungen).<br />
• Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZ 2):<br />
- Nachweis der Verträglichkeit von Setzungen und Verformungen,<br />
- Nachweis der Sicherheit gegen Rissbildungen.<br />
[2, 13]<br />
Für die zu diskutierenden Varianten sind im Kronenbereich des Deiches<br />
unterschiedliche konstruktive Ausbildungen vorgesehen. Bei einem Wasserstand bis<br />
zur Deichkrone werden deshalb bei den einzelnen Varianten unterschiedlich starke<br />
Durchsickerungen im Kronenbereich auftreten. Die Sickerlinie und die<br />
Porenwasserdrücke werden sich demzufolge bei den einzelnen Varianten<br />
unterschiedlich ausbilden.<br />
Im Rahmen dieser Arbeit sollen nur solche Kriterien betrachtet werden, die durch die<br />
verschieden starken Sickerströmungen bei Kronenstau im Deichkörper<br />
unterschiedliche Ergebnisse in Hinsicht auf die Standsicherheit erwarten lassen.<br />
Für die Betrachtungen sollen deshalb Berechnungen zur Sicherheit gegen<br />
Böschungs- und Böschungsrundbruch der landseitigen Böschung sowie der Gleit-,<br />
Spreiz- und Auftriebssicherheit erfolgen.
29<br />
Die Standsicherheit der wasserseitigen Böschung und der Böschungsdichtung bei<br />
Wasserdruck vom Deichkörper her wird nicht berechnet. Ebenso werden keine<br />
Standsicherheitsberechnungen für die Grenzzustände GZ 1B und GZ 2 durchgeführt.<br />
Diese Nachweise sind für die Variantenbetrachtung nicht relevant.<br />
Bei der Berechnung der Standsicherheit der luftseitigen Böschung wird von einer<br />
stationären Durchströmung des Deiches ausgegangen. Die Sickerlinie wird sich erst<br />
nach längeren Einstauzeiten in der berechneten Lage einstellen. Somit erfolgt<br />
zunächst die Ermittlung der Sickerlinie über eine zweidimensionale, vertikal-ebene,<br />
stationäre Berechnung auf Basis der Finiten-Elemente-Methode mit Hilfe des<br />
Programms GGU-SS-FLOW2D, Version 8.04. In dem Berechnungsprogramm wird<br />
zusätzlich zur Sickerlinie auch die Porenwasserdruckverteilung als Potentialliniennetz<br />
berechnet. Die ermittelte Sickerlinie und die Porenwasserdruckverteilung werden im<br />
Anschluss in das Programm GGU-STABILITY, Version 8.12, mittels ASCII-Datei<br />
übernommen. Hier erfolgt die Böschungsbruchberechnung unter Anwendung des<br />
Verfahrens nach BISHOP. Durch Gleitkreisvariation werden die<br />
Versagensmechanismen Böschungsgrundbruch und Böschungsbruch untersucht.<br />
Der Bruchkörper mit der maßgebenden Sicherheit wird dabei festgestellt.<br />
Die Berechnung der Standsicherheit der Böschungen und des<br />
Böschungsgrundbruchs wird nach dem Nachweiskonzept der DIN 4084 mit dem<br />
Teilsicherheitskonzept durchgeführt. Weiterhin wird die Standsicherheit entsprechend<br />
der älteren DIN 4084 mit Globalsicherheitsbeiwerten vorgenommen. Letzterer<br />
Nachweis gehört auch weiterhin zur gängigen Praxis und kann bedenkenlos<br />
angewendet werden.<br />
Für die Berechnungen werden die folgenden Ansätze gewählt:<br />
• Die Böschungsbruchberechnung für die Landseite erfolgt für den stationären<br />
Zustand. Die Zeit bis zum Entstehen dieses Zustandes bleibt unberücksichtigt.<br />
• Zur Ermittlung der Sickerlinie und der Potentialverteilung wird der<br />
Wasserstand auf der Wasserseite bis zur Deichkrone (Lastfall 3) und auf der<br />
Landseite bis Oberkante Gelände angenommen.
30<br />
• Es wird von einer durchgängig vorhanden Auelehmschicht sowie einer<br />
kolmatierten Flusssohle ausgegangen. Somit wird der linke Modellrand als<br />
undurchlässig angenommen.<br />
• Der rechte und der untere Modellrand werden entsprechend [22] und [23] als<br />
undurchlässig und somit als auf der sicheren Seite liegend angenommen.<br />
• Als Belastung wird auf der Wasserseite ein Wasserstand bis zur Deichkrone<br />
angenommen (Lastfall 3).<br />
• Auf der Deichkrone wird eine Verkehrslast von 10 kN/m² angesetzt. Dieser<br />
Ansatz entspricht einer eventuell erforderlichen Deicherhöhung mit<br />
Sandsäcken um etwa 50 cm.<br />
Die Gleitsicherheitsberechnung erfolgt ebenfalls mit dem Programm GGU-Stability<br />
unter Anwendung des Verfahrens nach Janbu.<br />
Der Nachweis der Spreizsicherheit erfolgt nach Brauns (1980).<br />
Weiterhin wird die Berechnung der Auftriebssicherheit durchgeführt und in die<br />
Betrachtungen zu den Tragsicherheitsnachweisen einbezogen. Die Sicherheit gegen<br />
Auftrieb wird nach dem folgenden Ansatz berechnet:<br />
vorh. η A =<br />
( ΔH<br />
d⋅γ<br />
D<br />
D<br />
+ d) ⋅γ<br />
W<br />
mit:<br />
d: Deckschichtmächtigkeit<br />
ΔH D : Potenzialhöhendifferenz zwischen UK und OK Deckschicht<br />
γ D : Feuchtwichte der Deckschicht<br />
γ W : Wichte des Wassers<br />
Die erforderliche Sicherheit beträgt:<br />
erf. η A = 1,2<br />
Die für diese Nachweise maßgebenden Druckpotentiale wurden den mit dem<br />
Programm GGU-SS-FLOW2D berechneten Porenwasserdrucknetzen entnommen.
31<br />
4.3 Betrachtungen zur inneren Erosionssicherheit<br />
Durch die Strömungskraft des Wassers können im Boden Teile der Kornfraktionen in<br />
Bewegung gesetzt werden.<br />
Die möglichen Arten des Materialtransportes bei einem Deich sind in Abbildung 4.3<br />
dargestellt.<br />
Abb. 4.3:<br />
Querschnitt eines Deiches auf geschichtetem Untergrund mit<br />
möglichen inneren Erosionsformen (nach Schuler u. Brauns 1993)<br />
Unter Kontakterosion (Typ A1 und A2) wird verstanden, dass an einer Schichtgrenze<br />
von feinkörnigen zu grobkörnigen Böden (Typ A1) oder parallel zur Schichtgrenze<br />
(Typ A2), Feinkornmaterial infolge innerer Durchströmung in die gröberen Böden<br />
eingeschwemmt wird. Die Sicherheit wird über den hydraulischen Gradienten<br />
bestimmt. Zusätzlich sind in diesem Fall die Strömungsrichtung und die Schichtung<br />
für die Bestimmung des kritischen Gradienten von Bedeutung.
32<br />
Abb. 4.4: Kontakterosion an einer Schichtgrenze (Ziems 1967) [2]<br />
Mit Suffosion (Typ B) wird die Umlagerung (= Materialtransport) der feineren<br />
Bodenteilchen innerhalb des Erdbauwerkes bzw. des Korngemisches in die gröberen<br />
Fraktionen beschrieben. Die Bodenstruktur bleibt erhalten, aber die Porosität und die<br />
Wasserdurchlässigkeit vergrößern sich. Ebenso verringert sich die Lagerungsdichte<br />
der Dammbaustoffe, so dass insgesamt eine lokale Verringerung primär vorhandener<br />
Standsicherheiten erfolgt. Problematisch ist, dass dieser Prozess längerfristig erfolgt<br />
und an Äußerlichkeiten zunächst kaum erkannt werden kann. Er ist an eine<br />
Wasserbewegung und damit an Strömungskräfte gebunden.<br />
Abb. 4.5:<br />
Suffosion – feine Partikel bewegen sich in den Poren des aus der<br />
gröberen Kornfraktion bestehenden tragenden Kornskelettes<br />
(Ziems 1967) [2]
33<br />
Erosionsgrundbruch und rückschreitende Erosion (Piping) (Typ C) entstehen, wenn<br />
von der landseitigen Böschung oder vom Hinterland ausgehend, Sickerwasser<br />
austritt und Bodenteilchen ausgetragen werden. Darauf folgend bildetet sich ein<br />
Erosionskanal in Richtung Wasserseite. Bei anhaltendem Vorgang bildet sich der<br />
Kanal derart aus, dass im Endzustand ein direkter Zugang zur Wasserseite entsteht<br />
und sich eine freie Durchströmung mit höchstem Erosionspotential einstellt. [2]<br />
Abb. 4.6:<br />
Aufbruch einer Decklehmschicht mit nachfolgender<br />
rückschreitender Erosion (Erosionsgrundbruch, Saucke 2004)[2]<br />
Folgende Nachweise zur inneren Erosionssicherheit sind zu führen:<br />
• Sicherheit gegen Kontakterosion an Schichtgrenzen (mechanische<br />
Filterwirksamkeit),<br />
• Suffosion innerhalb eines Erdstoffes;<br />
• Erosionsgrundbruch im Deichkörper und Deichuntergrund und<br />
• Fugenerosion. [2,22]<br />
Das folgend beschriebene Vorgehen zum Nachweis der Sicherheit gegen<br />
Materialtransport aufgrund hydrodynamischer Belastung gilt nur für nichtbindige<br />
Erdstoffe mit d 10 > 0,002 mm. Bei bindigen Erdstoffen (d 10 < 0,002 mm) ist aufgrund<br />
der Kohäsion der Feinanteile im Allgemeinen nicht mit Materialtransport zu rechnen.<br />
[22]
34<br />
Entsprechend [22] ist zum Nachweis der inneren Erosionsbeständigkeit, wie in<br />
Abbildung 4.7 dargestellt, vorzugehen.<br />
Abb. 4.7: Allgemeiner Ablauf des Nachweises gegen Materialtransport [22]<br />
Für den Nachweis ausreichender Sicherheit gegen Materialtransport wird<br />
grundsätzlich zuerst untersucht, ob ein Transport von Feinbestandteilen des Bodens<br />
hinsichtlich der Poren- und Korngeometrie überhaupt möglich ist (geometrisches<br />
Kriterium). Kann das geometrische Kriterium für Suffosion bzw. Kontakterosion nicht
35<br />
mit der geforderten Sicherheit erfüllt werden, so ist im nächsten Schritt zu prüfen, ob<br />
die Schleppkraft der Sickerströmung ausreicht, um einen Materialtransport von<br />
Feinbestandteilen im Boden hervorzurufen (hydraulisches Kriterium).<br />
Dazu wird zunächst das hydraulische Gefälle i vorh im Boden ermittelt. Anschließend<br />
wird i vorh in allen gefährdeten Bereichen mit dem kritischen Gefälle i krit verglichen, bei<br />
dem Materialtransport auftreten kann. Als hydrauliche Sicherheit h wird der<br />
Quotient h = i krit / i vorh definiert.<br />
Die Kontakterosion kann im unmittelbaren Bereich der Deichkrone ausgeschlossen<br />
werden, da die Dichtung in der Regel aus einem stark bindigen Erdstoff besteht. Ein<br />
Materialtransport von Feinstbestandteilen der Kornfraktion der Dichtung in das<br />
Korngefüge der Abdeckung kann aufgrund der Kohäsionskräfte zwischen den<br />
Feinanteilen ausgeschlossen werden.<br />
Im Bereich des Überganges von der Abdeckung der Dichtung zum Stützkörper und<br />
im Bereich des Überganges von Stützkörper zum Drän sind im Zuge der Planungen<br />
zum Deichbau bzw. der Deichinstandsetzung Betrachtungen zur Sicherheit gegen<br />
Kontakterosion durchzuführen. Die Erdstoffe für Abdeckung, Stützkörper und Drän<br />
sollten beim Entwurf dabei so gewählt werden, dass hinsichtlich des geometrischen<br />
Kriteriums ein Materialtransport von einer Bodenschicht in die angrenzende<br />
Bodenschicht ausgeschlossen werden kann. Ggf. ist zwischen den verschiedenen<br />
Bodenarten ein Filtervlies vorzusehen. Die mechanische Filterwirksamkeit ist dafür<br />
nachzuweisen.<br />
Für die Kontakterosion ist die Größe des kritischen hydraulischen Gefälles i krit von<br />
der Strömungsrichtung und dem Winkel zwischen Strömungsrichtung und Schichtung<br />
bzw. Schichtfolge abhängig. Entspricht die Strömungsrichtung der Richtung der<br />
Schwerkraft, so lösen bereits sehr kleine hydraulische Gefälle eine hydrodynamische<br />
Bodenverlagerung aus, wenn diese geometrisch möglich ist. Umgekehrt, d.h. bei<br />
einer entgegen der Schwerkraft wirkenden Strömung, werden wesentliche größere<br />
Gefälle benötigt. Auch beim hydraulischen Suffosionskriterium ist das kritische<br />
hydraulische Gefälle i krit stark vom Winkel zwischen Strömungsrichtung und Richtung<br />
der Schwerkraft abhängig.
36<br />
Aufgrund dessen sollte bei der Wahl der Erdstoffe darauf geachtet werden, dass<br />
Kontakterosion und Suffosion von vornherein aufgrund des geometrischen Kriteriums<br />
ausgeschlossen werden können.<br />
Zum Vergleich der Varianten sollen die Risiken hinsichtlich der sich einstellenden<br />
Potentiale und hydraulischen Gradienten am zu betrachtenden Deichquerschnitt<br />
vorgenommen werden.<br />
4.4 Betrachtungen zu den Kosten und der praktischen Umsetzung<br />
Für die verschiedenen zu diskutierenden Konstruktionsvarianten sind<br />
unterschiedliche Herstellungskosten zu erwarten. Diese Kosten sollen je laufenden<br />
Meter Deich für die einzelnen Varianten ermittelt werden.<br />
Weiterhin sind hinsichtlich der unterschiedlichen Konstruktionsvarianten und der<br />
verwendeten Baustoffe, Unterschiede bei der praktischen Umsetzung zu erwarten.<br />
Diese Unterschiede sollen verbal beschrieben werden.
37<br />
5. Variantenbetrachtung<br />
Die Betrachtungen sollen beispielhaft an einem angenommenen Deichquerschnitt<br />
(siehe Abbildung 5.1) vorgenommen werden. Als geometrische Merkmale weist der<br />
Deich eine Höhe von 5,0 m, eine Deichkronenbreite von 3,0 m und eine Neigung der<br />
wasser- und luftseitigen Böschung von 1 : 3 auf.<br />
Der Deichkörper ist als Drei-Zonen-Deich mit einer Oberflächendichtung aus Ton<br />
ausgebildet. Diese Dichtung ist einen Meter mächtig. Darüber befindet sich eine<br />
Abdeckung mit einer Mächtigkeit von 0,70 m zum Schutz der mineralischen Dichtung<br />
vor äußeren Einwirkungen. Diese Abdeckschicht ist mit einer 0,30 m starken<br />
Oberbodenschicht, zur Gewährleistung der Entwicklung einer durchgängigen und<br />
dichten Grasnarbe, abgedeckt. Die Gesamtdicke des Aufbaus über der Dichtung<br />
beträgt somit 1,0 m. Der Empfehlung des Merkblattes DWA-M507 [2], die Dichtung<br />
mit einer mindestens einen Meter mächtigen Abdeckung zu versehen, wird somit<br />
entsprochen. Der Stützkörper des Deiches besteht aus einem Schluff-Sand-<br />
Gemisch. Am landseitigen Böschungsfuss befindet sich ein Drän aus durchlässigen<br />
Kiesen.<br />
In den meisten Flusstälern und –auen liegt unter der Geländeoberfläche eine bindige<br />
Deckschicht, unter welcher stärker durchlässige Sedimente aus Sand und Kies<br />
anstehen. Deshalb wurde für den Untergrund eine 2,0 m mächtige Auelehmschicht<br />
angenommen. Fehlstellen in dieser Schicht werden nicht angenommen. Unter der<br />
Auelehmschicht befinden sich Kiese und Sande.
38<br />
Abb. 5.1:<br />
Angenommener Deichquerschnitt<br />
Die Materialkennwerte der mineralischen Baustoffe werden entsprechend [24] wie<br />
folgt angenommen:<br />
Funktion Boden K f -Wert φ c g<br />
[m / s] [°]<br />
[kN /<br />
m²]<br />
[kN /<br />
m³]<br />
Vegetationsschicht Oberboden 5 x 10 -5 30 1 18<br />
Abdeckung Variante 1.1 + 2,<br />
3<br />
Kies 1 x 10 -3 32,5 0 19<br />
Abdeckung Variante 1.2 schluffiger Sand 5 x 10 -5 35 0 20<br />
Dichtung Ton 1 x 10 -8 22,5 5 19<br />
Stützkörper schluffiger Sand 5 x 10 -5 32,5 0 20<br />
Drän Kies 1 x 10 -3 35 0 18<br />
Deckstauer Auelehm 1 x 10 -8 22,5 5 19<br />
Untergrund<br />
Sande und<br />
Kiese<br />
1 x 10 -4 32,5 0 19<br />
Tab.: 5.1: Böden und zugehörige Materialkennwerte
39<br />
5.1 Aufstellung der Varianten<br />
Zunächst drängen sich zwei Grundvarianten auf. Mit Grundvariante 1 wird durch die<br />
Abdeckung der Dichtung im Kronenbereich von d = 1,0 m eine ausreichende<br />
dauerhafte Gebrauchstauglichkeit unterstellt, jedoch ist zu erwarten, dass sich durch<br />
die nicht bis zur Deichkrone geführte Dichtung eine starke Durchsickerung im<br />
Kronenbereich einstellen wird, wodurch Probleme hinsichtlich der Standsicherheit<br />
und der inneren Erosionssicherheit hervorgerufen werden können. In Abbildung 5.2<br />
ist die Grundvariante dargestellt.<br />
Abb. 5.2:<br />
Variante 1, Abdeckung im Kronenbereich d= 1,0 m<br />
Bei Untervariante 1.1 wird eine Abdeckung aus Kies vorgesehen. Durch diese stark<br />
durchlässige Kiesschicht werden die Kapillarporen, die den Wassertransport aus der<br />
Dichtung in die darüber liegenden Schichten ermöglichen, unterbrochen. Die Gefahr<br />
der Austrocknung und somit die Möglichkeit der Bildung von Schwindrissen wird<br />
dadurch deutlich reduziert. Weiterhin wirkt sich die Abdeckung aus Kies positiv<br />
hinsichtlich der Durchwurzelung aus. Jedoch ist zu vermuten, dass sich beim<br />
Kronenstau (Lastfall 3) eine sehr starke Durchsickerung im Deichkronenbereich<br />
einstellen wird, welche sich negativ auf die Standsicherheit auswirkt.<br />
In Untervariante 1.2 wird als Deckschicht ein schluffiger Sand vorgesehen. Dieses<br />
Material weist eine geringe Kapillarporosität auf. Ein Wassertransport aufgrund der in<br />
diesem Material vorhandenen Kapillarporen kann nicht völlig ausgeschlossen
40<br />
werden. Jedoch wird sich durch den geringeren k f -Wert die Sickerlinie wesentlich<br />
langsamer und niedriger gegenüber Untervariante 1.1 einstellen.<br />
Bei Variante 2 wird eine bis zur Deichkrone geführte Dichtung vorgesehen. Zunächst<br />
sind keine Standsicherheitsprobleme bzw. Probleme mit der inneren<br />
Erosionssicherheit zu erwarten. Die Dichtung ist bei dieser Variante im Bereich der<br />
Deichkrone von einer Oberbodenschicht, zur Entwicklung einer durchgehenden<br />
Grasnarbe, überdeckt. Die Dichtung ist durch die sehr geringe Abdeckung nicht<br />
ausreichend vor den äußeren Einwirkungen geschützt. Die Gebrauchstauglichkeit<br />
kann somit durch die äußeren Einwirkungen, wie in Kapitel 2 beschrieben, nicht<br />
dauerhaft gewährleistet werden.<br />
Zur Unterbrechung der Kapillarporen und somit des Wassertransportes zur<br />
Deichoberfläche hin, kann ein Geokunststoff in den Bereichen eingebaut werden, in<br />
denen die Abdeckung geringer als 1,0 m ist. Vorteil eines solchen Geokunststoffes ist<br />
auch, dass dieser die Funktion einer Wurzelsperre übernimmt und somit eine<br />
Beschädigung der mineralischen Dichtung durch Pflanzenwurzeln ausgeschlossen<br />
werden kann. Hinsichtlich der Standsicherheit muss jedoch überprüft werden, ob sich<br />
im Böschungsbereich durch diese Trennschicht eine Gleitfläche ausbilden kann,<br />
welche die Standsicherheit der Böschung gefährdet.<br />
Die Variante 2 ist in Abbildung 5.3 dargestellt.<br />
Abb. 5.3:<br />
Variante 2, Abdeckung im Kronenbereich durch<br />
Kunststoffdichtungsbahn
41<br />
Bei Variante 3 wird im Kronenbereich ein vertikales Bauteil vorgesehen um die<br />
Durchsickerung der Abdeckung der Dichtung im Kronenbereich zu verhindern. Das<br />
vertikale Bauteil hat nur eine dichtende, keine statische Funktion. Beispielhaft wird für<br />
das vertikale Bauteil eine Spundwand vorgeschlagen und diskutiert. Die Variante ist<br />
in Abbildung 5.4 dargestellt.<br />
Abb. 5.4:<br />
Variante 3, Abdeckung durchgängig 1,0 m mächtig und vertikales<br />
Dichtelement im Kronenbereich<br />
5.2 Bewertung der Ergebnisse der Tragsicherheitsberechnungen<br />
Für die aufgestellten Varianten wurden Berechnungen zur Standsicherheit,<br />
entsprechend Kapitel 4.2.2 Standsicherheitsnachweise durchgeführt. Die Ergebnisse<br />
sind zusammengefasst in Tabelle 5.2 dargestellt. Die Ausdrucke der jeweiligen<br />
Berechnungssoftware für die Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des<br />
Potentialliniennetzes, die Nachweise der Böschungs- und Grundbruchsicherheit<br />
sowie die Berechnung der Auftriebs- und Gleitsicherheit sind als Anlage 1 bis 4<br />
beigefügt. Die erforderlichen Sicherheiten betragen für den Lastfall 3 η min = 1,2 und<br />
für die nach neuer DIN 4084 berechneten Ausnutzungsgrade μ max < 1,0 unter<br />
Berücksichtigung der für die Berechnungen des Lastfalls 3 zu verwendenden<br />
Teilsicherheitsbeiwerte.
42<br />
Kriterium Variante 1.1 Variante 1.2 Variante 2 Variante 3<br />
Böschungsbruchsicherheit global<br />
μ 1,00 0,58 0,54 0,57<br />
ɳ 1,10 1,91 2,03 1,96<br />
Grundbruchsicherheit<br />
μ 0,91 0,70 0,66 0,68<br />
ɳ 1,21 1,57 1,65 1,61<br />
Böschungsbruchsicherheit lokal<br />
μ 1,00 0,54 0,84 0,53<br />
ɳ 1,10 2,04 1,31 2,07<br />
Auftriebssicherheit ɳ 1,27 1,44 1,53 1,47<br />
Gleitsicherheit<br />
μ 0,24 0,18 0,17 0,18<br />
ɳ 4,60 6,07 6,60 6,20<br />
Tabelle 5.2: Berechnungsergebnisse, Lastfall 3 (Kronenstau)<br />
Wie aus Tabelle 5.2 zu entnehmen ist, werden die Nachweise für die Varianten 1.2, 2<br />
und 3 erfüllt. Die Sickerlinie tritt bei diesen Varianten am Böschungsfuß im Drän aus.<br />
Die ermittelten Sicherheiten liegen deutlich über den erforderlichen. Bei den<br />
Nachweisen nach der aktuellen DIN 4084 liegt der Ausnutzungsgrad µ bei den<br />
Nachweisen der lokalen und globalen Standsicherheit der luftseitigen Böschung<br />
sowie der Grundbruchsicherheit deutlich unter dem Wert 1. Die Sicherheiten für<br />
diese Kriterien nach der alten DIN 4084 liegen deutlich über dem Wert h erf. von 1,2.<br />
Die vermuteten Standsicherheitsprobleme bei Variante 1.1 wurden mit den<br />
Berechnungsergebnissen bestätigt. Durch den Austritt der Sickerlinie an der<br />
luftseitigen Böschung in Höhe von 4,28 m über dem Böschungsfuss kann es zu<br />
äußeren Erosionserscheinungen kommen. Der Deichkörper ist bei dieser Variante<br />
fast komplett durchströmt. Dadurch bedingt, konnte die Standsicherheit für die<br />
luftseitige Böschung nicht nachgewiesen werden. Die Werte der globalen und der<br />
lokalen Standsicherheit der Böschung unterschreiten den erforderlichen Mindestwert<br />
h erf. von 1,2 beim Nachweis nach alter DIN 4084. Beim Nachweis nach der neuen<br />
DIN 4084 wird ein Ausnutzungsgrad von µ = 1 errechnet. Dieser Nachweis gilt<br />
ebenso als nicht erfüllt.<br />
Durch die geringere Durchlässigkeit des Stützkörpermaterials gegenüber des<br />
Materials der Deckschicht der Dichtung kommt es zum Aufstau des Sickerwassers<br />
über dem Stützkörper. Die Sickerlinie kann deshalb nicht im Deichkörper abgesenkt<br />
werden und tritt an der luftseitigen Böschung aus.
43<br />
Die Auftriebssicherheit und die Gleitsicherheit konnte für die einzelnen Varianten<br />
nachgewiesen werden. Die jeweils geringste Sicherheit wurde für die Variante 1.1<br />
ermittelt.<br />
Die Spreizsicherheit wird nach Brauns (1980) berechnet.<br />
Der erforderliche Sohlreibungswinkel d beträgt im Grenzzustand (h = 1,0):<br />
tanδ<br />
erf<br />
τ<br />
ε<br />
=<br />
σ<br />
ε<br />
⎡ ⎛ sin β ⎞ ⎤<br />
sinϕ<br />
× sin⎢arcsin⎜<br />
⎟ − β + 2ε<br />
⎥<br />
⎣ ⎝ sinϕ<br />
⎠<br />
=<br />
⎦<br />
⎡ ⎛ sin β ⎞ ⎤<br />
1+<br />
sinϕ<br />
× cos⎢arcsin⎜<br />
⎟ − β + 2ε<br />
⎥<br />
⎣ ⎝ sinϕ<br />
⎠ ⎦<br />
In der Deichaufstandsfläche steht durchgängig Auelehm an. Der Gleitreibungswinkel<br />
f wird deshalb mit 22,5° angenommen. Der Winkel b einer 1:3 geneigten Böschung<br />
beträgt 18,43°. Unter Zugrundelegung des Rechenwertes für den Auelehm und<br />
Vernachlässigung des Kohäsionsanteils wird der erforderliche Sohlreibungswinkel<br />
wie folgt ermittelt:<br />
d erf = 10,03°<br />
Die Neigung der Deichaufstandsfläche beträgt 0°. Die Berechnung der<br />
Spreizsicherheit am landseitigen Böschungsfuß wird wie folgt vorgenommen:<br />
tanϕ<br />
tan 22,5°<br />
η = ≥ = 2,34 > 1, 5 =<br />
tanδ<br />
tan10,03°<br />
vorh<br />
η zul<br />
Der Nachweis der Spreizsicherheit am landseitigen Böschungsfuß ist damit für alle<br />
Varianten erbracht.<br />
Für Variante 2 muss bei den Betrachtungen zur Standsicherheit zusätzlich die Fuge<br />
zwischen Kunststoffdichtungsbahn und den jeweils angrenzenden Bodenschichten<br />
betrachtet werden. In Tabelle 5.3 sind Reibungswinkel zwischen<br />
Kunststoffdichtungsbahn und verschiedenen mineralischen Böden und Vliesstoffen<br />
im Bereich zwischen 8° und 35° angegeben. Diese Reibungswinkel werden<br />
maßgeblich durch die Profilierung der Folie beeinflusst.
44<br />
Tab. 5.3:<br />
Reibungswinkel zwischen Kunststoffdichtungsbahn (PEHD) und<br />
mineralischer Dichtung bzw. Schutzelementen [29]<br />
Eine Sickerströmungskraft infolge eines maßgebenden Regenereignisses kann bei<br />
diesem Nachweis für bindige Böden aufgrund der geringeren Durchlässigkeiten<br />
vernachlässigt werden. Dennoch wurde die Sickerströmungskraft im Bereich des<br />
Oberbodens nach [30] ermittelt:<br />
mit:<br />
γ w<br />
i<br />
h w<br />
S d = ½ . γ . w γ . F h . w l<br />
= Wichte des Wassers;<br />
= hydraulisches Gefälle,<br />
auf Böschungen mit dem Neigungswinkel β ist i = sin β;<br />
= Wassereinstauhöhe ( h w = r . T,n l’ . (1 - ψ) / (k . sin β)).<br />
Die maßgebende Regenspende r 15(1) wurde mit 97 l/(s . ha) beispielhaft für den<br />
Großraum Leipzig ermittelt [31]. Die berechnete Sickerströmungskraft beträgt 1,61 .<br />
10 -4 kN/m. Aufgrund der geringen Größe wird diese Kraft vernachlässigt.<br />
In Anlage 3.7 ist die lokale Standsicherheit für den Böschungsbereich mit der<br />
Kunststoffdichtungsbahn mit polygonalen Gleitflächen nach dem Verfahren von<br />
Janbu für die Lastfälle 2 und 3 berechnet worden. Für einen Reibungswinkel von 16°<br />
in der Gleitfuge zwischen Kunststoffdichtungsbahn und den angrenzenden<br />
Bodenschichten sind die Nachweise nach neuer und alter DIN 4084 im Lastfall 2<br />
gerade noch erfüllt. Die Ergebnisse für die Berechnungen des Lastfall 3 sind<br />
günstiger, da die Teilsicherheitsbeiwerte niedriger sind. Aus den Ergebnissen kann
45<br />
abgeleitet werden, dass bei einer mäßig profililierten Kunststoffdichtungsbahn ggf.<br />
ein Schutzvlies vorgesehen werden kann.<br />
Grundsätzlich kann für Variante 2 die lokale Standsicherheit trotz Berücksichtigung<br />
des durch Kunststoffdichtungsbahn vorhandenen geringen Reibungswinkels<br />
nachgewiesen werden.<br />
Zusammenfassend muss hinsichtlich der Beurteilung der Ergebnisse der<br />
Standsicherheitsbetrachtungen festgestellt werden, dass unterschiedliche<br />
Ergebnisse der vorhandenen Sicherheit errechnet wurden. Die Variante 1.1 erfüllt die<br />
Anforderungen für die gewählten Rechenansätze nicht.<br />
Aufgrund der Berechnung der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes mit der<br />
Annahme von stationären Verhältnissen sind die Ergebnisse als auf der sicheren<br />
Seite liegend zu betrachten. Dieser Rechenansatz wurde aufgrund der Empfehlung<br />
im Merkblatt DWA-M 507 [2] gewählt. Günstigere Ergebnisse sind für die Variante<br />
1.1 bei Ansatz einer instationären Durchströmung des Deichkörpers zu erwarten.<br />
Auch dieser Ansatz ist zulässig, setzt jedoch die Kenntnis über den Verlauf der für<br />
das Flussgebiet charakteristischen bzw. maßgebenden Hochwasserwelle voraus. Es<br />
ist zu vermuten, dass die sich dann ausbildende Sickerlinie weitaus flacher einstellen<br />
wird und dadurch bedingt günstigere Ergebnisse bei den<br />
Standsicherheitsberechnungen erreicht werden können. Maßgeblich ist dabei die<br />
Zeitdauer der über der Oberkante der Dichtung anliegenden Wasserstände.<br />
5.3 Bewertung der inneren Erosionssicherheit<br />
Die Betrachtung der Sicherheit gegen Kontakterosion ist bei allen Varianten für den<br />
Bereich zwischen Stützkörper und Drän durchzuführen.<br />
An diesem Übergangsbereich ist das vorhandene Potential bei Variante 1.1 mit<br />
0,42m am größten. Die Potentiale der anderen Varianten liegen deutlich darunter bei<br />
Werten von ca. 0,1m. Demzufolge ist die vorhandene Geschwindigkeit der<br />
Sickerströmung bei Variante 1.1 am größten. Daraus leiten sich größere
46<br />
Schleppkräfte gegenüber den anderen Varianten ab. Die Sicherheit gegenüber<br />
Materialtransport ist somit bei der Variante 1.1 deutlich ungünstiger als bei den<br />
anderen Varianten. Der Nachweis hinsichtlich des geometrischen Kriteriums ist<br />
jedoch bei allen Varianten zu führen. Es sollte wie in Kapitel 4.3 schon beschrieben<br />
von vornherein das geometrische Kriterium erfüllt werden.<br />
Die Sicherheit gegenüber Kontakterosion im Bereich des Übergangs von<br />
Deckschicht der Dichtung und Stützkörper muss bei keiner Variante nachgewiesen<br />
werden. Bei Variante 1.1 ist die Strömungsrichtung vom gröberen Korngerüst in<br />
Richtung des feineren Korngerüstes. Eine Materialumlagerung durch Kontakterosion<br />
ist deshalb bei dieser Variante auszuschließen. Bei Variante 2 grenzen diese beiden<br />
Schichten nicht aneinander. Somit kann es zu keiner Kontakterosion zwischen<br />
diesen beiden Schichten kommen. Bei den Varianten 1.2 und 3 kann es ebenfalls zu<br />
keiner Kontakterosion zwischen Deckschicht und Stützkörper kommen, da die<br />
Sickerlinie im schlechtesten Fall, wie im Modell beim stationären Zustand berechnet,<br />
deutlich unter dieser Kontaktfläche liegt. Eine Sickerströmung von der Deckschicht<br />
der Dichtung in den Stützkörper findet somit nicht statt.<br />
Der Nachweis der Sicherheit gegenüber Suffosion wird nach DIN 19712 über ein<br />
vom Ungleichförmigkeitsgrad des Bodens abhängiges, kritisches Potentialgefälle<br />
ermittelt.<br />
Abb. 5.5: Grenzwerte der hydraulischen Gradienten nach Istomina [26]
47<br />
Die Sicherheit gegenüber dem hydraulischen Gefälle sollte h > 1,5 sein (i zul. =i krit ./h).<br />
Aus Abbildung 5.4 wird das kritische hydraulische Gefälle ermittelt. Hier wird um auf<br />
der sicheren Seite zu liegen das kritische hydraulische Gefälle mit i krit. = 0,23 (bei<br />
U=40) angenommen.<br />
In Tabelle 5.4 sind die abgelesenen Werte aus den berechneten<br />
Potentialliniennetzen und die Ermittlung der vorhandenen hydraulischen Gefälle im<br />
Stützkörper dargestellt. In Tabelle 5.5 sind die daraus ermittelten Sicherheiten<br />
gegenüber Suffosion (bei i krit. = 0,23) dargestellt.<br />
Variante Potential 1 Potential 2 ΔH x 1 x 2 L S i vorh.<br />
[m] [m] [m] [m] [m] [m]<br />
Variante 1.1 4,56 0,42 4,14 -5,53 5,42 10,95 0,38<br />
Variante 1.2 2,05 0,14 1,91 -10,78 5,42 16,2 0,12<br />
Variante 2 1,15 0,06 1,09 -13,48 5,42 18,9 0,06<br />
Variante 3 1,69 0,12 1,57 -11,68 5,42 17,1 0,09<br />
Tab. 5.4:<br />
Ermittlung der vorhandenen hydraulischen Gefälle im Stützkörper<br />
Variante i vorh. h h erf.<br />
i krit. /i vorh.<br />
Variante 1.1 0,38 0,61 1,5<br />
Variante 1.2 0,12 1,95 1,5<br />
Variante 2 0,06 3,99 1,5<br />
Variante 3 0,09 2,51 1,5<br />
Tab. 5.5: Ermittlung der Sicherheiten gegen Suffosion im Stützkörper<br />
Aus der Tabelle 5.5 ist zu erkennen, dass die Sicherheit gegen Suffosion im<br />
Stützkörper für die Variante 1.1 nicht nachgewiesen werden konnte. Für das bei<br />
dieser Variante vorhandene hydraulische Gefälle von 0,38 ist minimal ein kritisches<br />
hydraulisches Gefälle von i krit. = 0,57 ( = i vorh. x h) erforderlich. Nach Abbildung 5.5<br />
entspricht dieses einem Ungleichförmigkeitsgrad des Stützkörpermaterials von U = 8.<br />
Demzufolge ist darauf bei der Wahl des Stützkörpermaterial zu achten.
48<br />
Für die Varianten 1.2, 2 und 3 konnte die Sicherheit bei i krit. = 0,23 nachgewiesen<br />
werden.<br />
Die Variante 1.1 stellt sich damit als ungünstigste Variante bei den Betrachtungen zur<br />
inneren Erosionssicherheit heraus. Variante 2 erscheint hinsichtlich dieses Kriteriums<br />
als günstigste Variante gleich gefolgt von Variante 1.2 und Variante 3.<br />
5.4 Bewertung der Beständigkeit<br />
Hinsichtlich der Beständigkeit der Dichtung sind die in Kapitel 4.1 genannten<br />
Anforderungen von Bedeutung.<br />
Bei Variante 1.1 und Variante 3 ist ein guter Schutz vor Austrocknung der Dichtung<br />
gegeben. Die Deckschicht aus Kies wirkt als kapillarbrechende Schicht und<br />
unterbricht so den Wassertransport durch Kapillarität zur Deichoberfläche. Durch die<br />
Dicke von einem Meter ist ein ausreichender Schutz vor Frost gegeben, da die<br />
Frosteindringtiefe in Deutschland mit 0,80 m angenommen wird. Weiterhin ist bei<br />
dieser Variante ein guter Wurzelschutz gegeben. In Kapitel 2.2 wurde bereits<br />
beschrieben, dass Kiesschichten keinen bevorzugten Wurzelraum darstellen. Ein<br />
ausreichender Schutz vor Wühltierschäden und vor mechanischen Einwirkungen<br />
kann bei dieser Variante ebenfalls aufgrund der Mächtigkeit der Abdeckung von<br />
einem Meter als gegeben angenommen werden.<br />
Variante 1.2 bietet hinsichtlich der Austrocknung der Dichtung ebenfalls Schutz.<br />
Jedoch weist bei dieser Variante der Abdeckboden eine geringe Kapillarporosität auf,<br />
so dass ein Transport von Bodenfeuchte zur Deichoberfläche hin in geringem Maß<br />
möglich ist. Hinsichtlich der Ausbildung von Wurzeln ist der Boden der Abdeckung<br />
als günstiger einzustufen, jedoch wird durch die Mächtigkeit der Abdeckung von<br />
einem Meter ein ausreichender Wurzelraum geboten. Hinsichtlich der Kriterien<br />
Frostschutz, Wühltierschutz und Schutz vor mechanischen Einwirkungen wird diese<br />
Variante als gleichwertig mit Variante 1.1 eingestuft.
49<br />
Der Schutz vor Austrocknung ist bei Variante 2 ebenfalls gegeben. Durch die im<br />
Kronenbereich vorgesehene Kunststoffdichtungsbahn werden die Kapillarporen<br />
unterbrochen. Ein Abwandern von Feuchtigkeit in die darüber befindlichen<br />
Bodenschichten kann effektiv verhindert werden. Ein ausreichender Frostschutz ist<br />
nicht gegeben. Die in Deutschland anzunehmende Frosteindringtiefe beträgt 0,80 m.<br />
Die Überdeckung der Dichtung mit Oberboden beträgt 0,30 m. Die<br />
Kunststoffdichtungsbahn bietet einen guten Wurzelschutz. Gegenüber mechanischen<br />
Einwirkungen ist diese Variante relativ anfällig, da die Dichtung nur von der darüber<br />
liegenden Kunststoffdichtungsbahn und einer 0,30 m mächtigen<br />
Oberbodenabdeckung geschützt wird. Sollte durch äußere Einwirkungen die<br />
Oberbodenabdeckung Fehlstellen aufweisen, kann es durch die UV-Strahlung zur<br />
allmählichen Zerstörung der Kunststoffdichtungsbahn kommen. Der Schutz vor<br />
Austrocknung der mineralischen Dichtung wäre nicht mehr gegeben.<br />
Variante 1.1 und Variante 3 stellen somit hinsichtlich der Beständigkeit die besten<br />
Lösungen dar, gefolgt von Variante 1.2. Die ungünstigste Variante stellt Variante 2<br />
dar.<br />
5.5 Bewertung der Kosten<br />
Die Herstellungskosten wurden für die verschiedenen Varianten ermittelt.<br />
Berücksichtigt wurden dabei Kosten, die für die Errichtung eines neuen Deiches<br />
entsprechend der aufgestellten Varianten anfallen. Baunebenkosten wurden nicht in<br />
Ansatz gebracht.<br />
Zunächst wurden die Mengen für die einzelnen Teilleistungen für einen laufenden<br />
Meter Deich ermittelt und anschließend mit dem jeweiligen Einheitspreis multipliziert.<br />
Als Einheitspreise wurden mittlere Preise von Deichbaumaßnahmen im Raum<br />
Torgau der letzten Jahre ermittelt welche auf Erfahrungswerten beruhen.<br />
In Tabelle 5.6 sind die Kosten der einzelnen Varianten aufgeführt. Die detaillierten<br />
Kostenermittlungen sind tabellarisch als Anlagen 5.1 bis 5.4 beigefügt.
50<br />
Variante Kosten<br />
[€ / lfd. m]<br />
Variante 1.1 1.554,58<br />
Variante 1.2 1.485,33<br />
Variante 2 1.564,48<br />
Variante 3 1.779,58<br />
Tab. 5.6: Kosten der betrachteten Varianten<br />
Als kostengünstigste Variante geht aus dem Vergleich die Variante 1.2 hervor. Die<br />
teuerste Variante ist die Variante 3 mit über 294 € / lfd. m mehr als bei der<br />
kostengünstigsten Variante.<br />
Die Herstellungskosten der Varianten 1.1, 1.2 und 2 liegen relativ dicht bei einander.<br />
Bedenkt man jedoch, dass Deiche Linienbauwerke sind, welche oft mehrere<br />
Kilometer Länge aufweisen, so können erhebliche Kostenunterschiede bei den<br />
Varianten entstehen. Bei 10 Euro Mehrkosten je laufendem Meter bedeutet dies für<br />
einen Kilometer 10.000 Euro.<br />
5.6 Bewertung der praktischen Umsetzung<br />
Für die Realisierung von Deichbauvorhaben entsprechend einer der<br />
vorgeschlagenen Varianten werden (fast nur) mineralische Baustoffe verwendet.<br />
Bindige Böden werden für das Herstellen der Dichtung und ggf. für den Stützkörper<br />
benötigt. Nichtbindige Böden werden für Drän, Abdeckung der Dichtung und ggf.<br />
auch für den Stützkörper verwendet.<br />
Ein homogener Einbau und eine gute, gleichmäßige Verdichtung der mineralischen<br />
Baustoffe sind besonders wichtig, da durch Lockerzonen und Inhomogenitäten<br />
rückschreitende Erosion und Stoffaustrag (Suffosion) begünstigt werden können.<br />
Die erforderlichen Erdbauarbeiten sind bei den betrachteten Varianten nahezu<br />
gleich.
51<br />
Abweichend davon ist bei Variante 2 die erforderliche Kunststoffdichtungsbahn<br />
(KDB) zur Unterbrechung der Kapillarporen einzubauen. Da diese KDB keine<br />
Dichtungsfunktion haben soll ist ein Verschweißen der Folienbahnen untereinander<br />
nicht notwendig. Die Bahnen sollten an den Rändern wenige Zentimeter überlappen.<br />
Die Überlappung muss jedoch gering gehalten werden, da die Fuge zwischen den<br />
Folienbahnen im Überlappungsbereich einen geringeren Reibungswinkel aufweist als<br />
zwischen Kunststoffdichtungsbahn und mineralischem Baustoff. Unmittelbar nach<br />
dem Verlegen empfiehlt sich die Überschüttung oder zumindest Beschwerung der<br />
Kunststoffdichtungsbahn, um sie zu fixieren und so eine Lageänderung (z.B. durch<br />
Wind) zu verhindern. Unter Umständen kann es erforderlich sein, zwischen Folie und<br />
Überschüttung ein Schutzvlies vorzusehen.<br />
Bei Variante 3 ist zusätzlich zu den Erdbauleistungen eine Spundwand im<br />
Kronenbereich einzubringen. Dies sollte vorzugsweise durch Rütteln (Vibrieren)<br />
erfolgen, da bei diesem Verfahren keine schweren Geräte auf dem errichteten<br />
Deichkörper zum Einbringen der Spundbohlen aufgestellt werden müssen.<br />
Abb. 5.6: Schema des Aufbaus eines Vibrationsbären [28]
52<br />
Hinsichtlich des Bauablaufes sollte der Einbau der Spundwand nach Fertigstellung<br />
der Dichtung erfolgen. Nach dem Einbau müssen die an die Spundwand<br />
angrenzenden Bodenbereiche nachverdichtet werden, um sicherzustellen, dass<br />
keine Hohlräume zwischen Boden und Spundwand verbleiben. Dies kann aufgrund<br />
der Profilierung nur mit Kleingeräten vorgenommen werden (siehe Abbildung 5.7).<br />
Danach erfolgt der weitere Aufbau der darüber liegenden Bodenschichten.<br />
Abb. 5.7:<br />
Bodenverdichtung im unmittelbaren Spundwandbereich<br />
(Foto: A. Zitzling)<br />
Es ist festzustellen, dass der Aufwand für die Erdbaupositionen bei allen diskutierten<br />
Varianten nahezu gleich ist.<br />
Für Variante 2 ergibt sich ein erhöhter Aufwand für den Einbau der<br />
Kunststoffdichtungsbahn gegenüber den Varianten 1.1 und 1.2. Wesentlich höher ist<br />
der Aufwand bei Variante 3 einzuschätzen.
53<br />
5.7 Zusammenfassende Bewertung<br />
Die aufgestellten Varianten wurden in den Kapiteln 5.2 bis 5.6 hinsichtlich der<br />
Kriterien<br />
• der Standsicherheit,<br />
• der inneren Erosionssicherheit,<br />
• der Beständigkeit,<br />
• der Kosten und<br />
• der praktischen Umsetzung<br />
bewertet.<br />
In der Bewertungsmatrix (Tabelle 5.7) wurden diese Kriterien zusammengefasst, mit<br />
Punkten bewertet und entsprechend der Bedeutung der einzelnen Kriterien<br />
gewichtet.<br />
Für die Kriterien wird eine Bewertung mit Punkten in der Skala von 0 bis 3<br />
vorgenommen. Die Punktzahlen haben folgende Bedeutung:<br />
• 3 – sehr gut<br />
• 2 – gut<br />
• 1 – ausreichend<br />
• 0 – ungenügend.<br />
Um die Ergebnisse in der Bewertungsmatrix optisch besser darzustellen, wurde die<br />
jeweils beste Bewertung grün, die mittleren Bewertungen gelb und die schlechtesten<br />
Bewertungen rot hinterlegt.<br />
Da für die Standssicherheitsbetrachtungen der Nachweis nur erbracht oder nicht<br />
erbracht werden kann, wird eine Wertung von 3 oder 0 vorgesehen.<br />
Von übergeordneter Bedeutung sind die Kriterien Standsicherheit, innere<br />
Erosionssicherheit und Beständigkeit, da diese entscheidend für die dauerhafte und<br />
zuverlässige Funktion der Dichtung sind.
54<br />
Die untergeordneten Kriterien Kosten und die praktische Umsetzung haben jedoch<br />
auch ihre Berechtigung. Wie bereits in Kapitel 5.5 beschrieben, sind die Unterschiede<br />
bei den Herstellungskosten nicht unerheblich und in Hinsicht auf die wirtschaftliche<br />
Verwendung von Haushaltsgeldern der Unterhaltungspflichtigen von Bedeutung.<br />
Hinsichtlich der praktischen Umsetzung ist besonders die Bauzeit von Bedeutung, da<br />
während der Bauzeit bei einer Deichinstandsetzung meist nur ein geringerer<br />
Hochwasserschutz gegeben ist. Durch einen komplizierten Aufbau werden in<br />
Hinsicht auf den Bauablauf zusätzliche Arbeitsschritte notwendig, was wiederum eine<br />
längere Bauzeit bedingt. Weiterhin ist auch zu bedenken, dass ein komplizierterer<br />
Aufbau des Querschnittes mehr Fehlerpotential in Hinsicht auf die Ausführung bietet.<br />
Ein einfacher Querschnittsaufbau sollte deshalb angestrebt werden.<br />
Die Kriterien von übergeordneter Bedeutung erhalten in der Bewertungsmatrix eine<br />
Wichtung von jeweils 25 %. Die untergeordneten Kriterien werden jeweils mit 12,5 %<br />
gewichtet.<br />
Nach der Bewertungsmatrix (Tabelle 5.7) ergibt sich als Vorzugslösung die Variante<br />
1.2. Bei den Kriterien Standsicherheit, Kosten und praktische Umsetzung ist diese<br />
Variante am besten bewertet worden. Bei den Kriterien innere Erosionssicherheit und<br />
Beständigkeit erhält diese Variante eine mittlere Bewertung.<br />
In der Bewertung gefolgt wird die Vorzugslösung von Variante 2 und 3 mit jeweils<br />
gleicher Punktzahl. Variante 2 ist hinsichtlich der Beständigkeit die schlechteste<br />
Variante. Variante 3 erhält bei den Kriterien Kosten und praktische Umsetzung die<br />
schlechteste Bewertung.<br />
Schlechteste Gesamtbewertung erreicht Variante 1.1. Hinsichtlich der Kriterien<br />
Standsicherheit und innere Erosionssicherheit ist diese Variante die schlechteste<br />
Lösung.<br />
Variante 1.2 stellt somit den besten Kompromiss hinsichtlich der Kriterien<br />
Standsicherheit, innerer Erosionssicherheit, Beständigkeit, Kosten und praktischer<br />
Umsetzung dar.
Kriterium Wichtung Variante 1.1 Variante 1.2 Variante 2 Variante 3<br />
Wertung<br />
gewichtete<br />
Wertung<br />
Wertung<br />
gewichtete<br />
Wertung<br />
Wertung<br />
gewichtete<br />
Wertung<br />
Wertung<br />
gewichtete<br />
Wertung<br />
Standsicherheit 25,0% 0 0,00 3 0,75 3 0,75 3 0,75<br />
innere Erosionssicherheit 25,0% 1 0,25 2 0,50 3 0,75 2 0,50<br />
Beständigkeit 25,0% 3 0,75 2 0,50 1 0,25 3 0,75<br />
Kosten 12,5% 2 0,25 3 0,38 1 0,13 0 0,00<br />
praktische Umsetzung 12,5% 3 0,38 3 0,38 1 0,13 0 0,00<br />
Summe 1,63 2,50 2,00 2,00<br />
Tab. 5.7:<br />
Bewertungsmatrix
6. Zusammenfassung<br />
Mineralische Dichtungen bei Deichen müssen vor klimatischen, biologischen,<br />
chemischen und mechanischen Einwirkungen geschützt werden.<br />
Im Merkblatt DWA-M 507 und im DWA-Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“<br />
wird deshalb eine mindestens einen Meter mächtige Abdeckung von mineralischen<br />
Dichtungen empfohlen.<br />
Hinsichtlich der Beständigkeit muss besonderes Augenmerk auf die folgenden<br />
Kriterien gerichtet werden:<br />
• Minimierung / Verhinderung der Austrocknung,<br />
• Frostschutz,<br />
• Minimierung / Verhinderung der Durchwurzelung,<br />
• Wühltierschutz und<br />
• Schutz vor mechanischen Einwirkungen.<br />
Jedoch müssen auch die Kriterien Standsicherheit, innere Erosionssicherheit, Kosten<br />
und die praktische Umsetzung betrachtet werden.<br />
Bei einer außergewöhnlichen Belastungssituation kann es unter gewissen<br />
Umständen (siehe Variante 1.1) im Kronenbereich zur Durchströmung des Deiches<br />
kommen und damit Standsicherheitsprobleme hervorrufen.<br />
Anhand eines typischen Deichquerschnittes wurden verschiedene<br />
Konstruktionsvarianten zum Schutz der mineralischen Dichtung entwickelt und die<br />
aufgeführten Kriterien untersucht und bewertet. Hinsichtlich der verschiedenen<br />
Kriterien ergeben sich Vor- und Nachteile bei den verschiedenen Varianten. Diese<br />
wurden in einer Matrix (Tabelle 5.7) zusammengestellt und zusammenfassend<br />
bewertet.
57<br />
Abb. 6.1:<br />
Vorzugslösung<br />
Als Vorzugslösung wurde für den gewählten Deichquerschnitt die Variante 1.2<br />
ermittelt. Bei dieser Variante wird die Dichtung durchgängig mit einer insgesamt<br />
einen Meter mächtigen Schicht aus einem schluffigen Sand (d = 0,7 m) und<br />
Oberboden (d = 0,3 m) bedeckt.<br />
Unabhängig von der gewählten Ausführungsvariante sollten für die mineralische<br />
Dichtungen leichtplastische oder mittelplastische Böden verwendet werden, da diese<br />
gegenüber ausgeprägt plastischen Materialien ein geringeres Schrumpfpotential<br />
aufweisen. [7]<br />
Ein unteroptimaler Einbauwassergehalt, auf dem trockenen Ast der Proctorkurve,<br />
erhöht die Wiederstandsfähigkeit gegen klimatisch bedingte Wassergehaltsschwankungen<br />
des Bodens. Dabei lassen sich aufgrund der Struktur und der<br />
höheren Verdichtungsenergie höhere Grenzpotentiale mobilisieren. Der Boden zeigt<br />
bei Wassergehaltsverringerung geringere Zugdehnungen und somit eine geringere<br />
Rissempfindlichkeit. Dies konkurriert jedoch mit den Forderungen und Empfehlungen<br />
der Regelwerke in denen ein überoptimaler Einbauwassergehalt, aufgrund der<br />
besseren Verarbeitbarkeit und der dadurch erwarteten geringen<br />
Wasserdurchlässigkeit, gefordert wird. Die Forderung nach unteroptimalem<br />
Einbaugehalt muss deshalb dahingehend relativiert werden, dass der bindige Boden<br />
so trocken wie möglich einzubauen ist, jedoch alle bodenmechanischen Kriterien<br />
befriedigt sein müssen. [6]
58<br />
Literaturverzeichnis<br />
[1] Hack, H.-P., Witt, K. J., Patt, H., 2005: „Technischer Hochwasserschutz“,<br />
Kapitel 4, Skript des Kurses „WW45 – Hochwassermanagement“ des<br />
Studienganges Wasser und Umwelt, Bauhaus-Universität Weimar, 2. Auflage<br />
[2] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (Hrsg.),<br />
Entwurf Februar 2007: Merkblatt DWA – M507 „Deiche an Fließgewässern“<br />
[3] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.<br />
(Hrsg.), 2005: DWA- Arbeitsthema „Dichtungssysteme in Deichen“<br />
[4] Hennegriff, W., Kolokotronis, V., 2007: „Methodik zur Ableitung von<br />
Klimaänderungsfaktoren für Hochwasserkennwerte in Baden-Würtemberg“ in<br />
Wasserwirtschaft, Heft 9/2007, S. 31-35<br />
[5] Lazik, W., 2007: „Hochwasser- und Klimaschutz in Bayern“ in<br />
Wasserwirtschaft, Heft 10/2007, S. 8-9<br />
[6] Witt, K. J., Zeh, R. M., 2004: „Maßnahmen gegen Trockenrisse in<br />
mineralischen Abdichtungen“ in Stuttgarter Berichte zur Abfallwirtschaft, Band<br />
81, März 2004, S. 83-98, Kranert (Hrsg.)<br />
[7] Witt, K. J., 2007: „Bedingungen der Beständigkeit tonmineralischer<br />
Komponenten in Oberflächenabdichtungssystemen“, in Henken–Mellies, W.<br />
U. (Hrsg.): 18. Nürnberger Deponieseminar 2007, Veröffentlichungen des<br />
LGA-Grundbauinstitutes, Nürnberg, Heft 86, S. 115-134, 2007<br />
[8] Witt, K. J., 2007: "Tonmineralische Abdichtungenselemente in Oberflächenabdichtungssystemen“;<br />
in Ramke, H.-G., Witt, K. J., Bräcker, W., Tied, M.,<br />
Düllmann, H. u. Melchior, S. (Hrsg.): Anforderungen an Deponie-Oberflächen<br />
abdichtungssysteme. Höxteraner Berichte angew. Umweltwissenschaften,<br />
Band 6, 2007
59<br />
[9] Schmidt, Hans-Henning, 2006: „Grundlagen der Geotechnik“, B.G. Teubner<br />
Verlag 2006, 3. Auflage<br />
[10] Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V. (DVWK), 1993,<br />
DVWK-Merkblätter zur Wasserwirtschaft: „Landschaftsökologische<br />
Gesichtspunkte bei Flussdeichen“, Heft 226, Verlag Paul Parey,<br />
Hamburg/Berlin<br />
[11] DIN 19712 (1997): „Flußdeiche“, November 1997, Beuth Verlag, Berlin<br />
[12] Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V. (DVWK), 1986,<br />
DVWK-Merkblätter zur Wasserwirtschaft: „Flussdeiche“, Heft 210, Verlag Paul<br />
Parey, Hamburg/Berlin<br />
[13] DIN 1054 (01/2005): „Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau“,<br />
Beuth Verlag, Berlin<br />
[14] BDZ/VDZ, Bundesverband der Deutschen Zementindustrie e.V./Verein<br />
Deutscher Zementwerke e.V., 2002: „Hochwasserschutz und<br />
zementgebundene Baustoffe – Hinweise für Planung und Ausführung“, Verlag<br />
Bau+Technik <strong>GmbH</strong>, Düsseldorf 2002<br />
[15] Hämmerle, E. & Lottner, U., 1997: „Ergebnisse der Aufgrabungen<br />
mineralischer Oberflächenabdichtungen“ in Oberflächenabdichtungen von<br />
Deponien und Altlasten Planung – Bau – Kosten, Abfallwirtschaft in Forschung<br />
und Praxis, Bd. 103, Erich-Schmidt-Verlag, Berlin<br />
[16] Hämmerle, E. 1997: „Ergebnisse der Aufgrabungen mineralischer<br />
Oberflächenabdichtungen“ in Geotechnische Fragen beim Bau neuer und bei<br />
der Sicherung alter Deponien, 13. Nürnberger Deponieseminar, Heft 76,<br />
Eigenverlag LGA, S. 231-265, Nürnberg<br />
[17] Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie (Hrsg.), 1998: „Materialien<br />
zur Altlastenbehandlung“, Nr. 6/98 Oberflächensicherung von Altablagerungen<br />
und Deponien
60<br />
[18] Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft (Hrsg.), 1990: „Gehölze auf<br />
Deichen“, Informationsberichte Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft,<br />
Heft 5/89<br />
[19] Umweltbundesamt, Dessau (Hrsg.), 2006: „Was Sie über vorsorgenden<br />
Hochwasserschutz wissen sollten“<br />
[20] Grünewald, U., 2008: „Klimawandel, Hochwasserrisikomanagement und<br />
Bewirtschaftung der Wasserressourcen in Flusseinzugsgebieten“ in KW<br />
Korrespondenz Wasserwirtschaft, Heft 1/08<br />
[21] E DIN 4084:2002-11: Baugrund; Geländebruchberechnung, Beuth-Verlag,<br />
Berlin<br />
[22] Bundesanstalt für Wasserbau (Hrsg.), 2005: „Merkblatt Standsicherheit von<br />
Dämmen an Bundeswasserstraßen (MSD)“<br />
[23] Odenwald, B., 2006: „Geohydraulische Grundlagen“, Vortrag im Rahmen des<br />
TAE-Seminar „Deiche und Stauhaltungsdämme – Geotechnische Aspekte des<br />
technischen Hochwasserschutzes“ vom 27.03.2006 bis 28.03.2006<br />
[24] Witt, K. J., 2006: „Geotechnische Grundlagen“, Skript zum Vortrag im Rahmen<br />
des TAE-Seminar „Deiche und Stauhaltungsdämme – Geotechnische Aspekte<br />
des technischen Hochwasserschutzes“ vom 27.03.2006 bis 28.03.2006<br />
[25] Schuler, U. & Brauns, J., 1993: „Behavior of coarse and well-graded filters”;<br />
Beitrag im Tagungsband Filters in Geotechnical and Hydraulic Engineering of<br />
the first international conference “Geo-Filters”; Karlsruhe, 20.10.1992 bis<br />
22.10.1992, Balkema Verlag, Rotterdam<br />
[26] Istomina, V. S., 1957: „Filtracionnaja ustojcivost gruntov” (Die<br />
Filtrationsbeständigkeit der Böden), lzd. Po stroit. arch., Moskau
61<br />
[27] Davidenkoff, R., 1964: „Deiche und Erddämme, Sickerströmung –<br />
Standsicherheit“, Werner-Verlag, Düsseldorf<br />
[28] Möller, G., 1999: „Geotechnik, Teil 2, Grundbau“, Werner-Verlag, Düsseldorf,<br />
1. Auflage<br />
[29] Steffen, H., Sobolewski J., 1993: Standsicherheitsberechnungen im<br />
Deponiebau, 3. Informations- und Vortragsveranstaltung über „Kunststoffe in<br />
der Geotechnik“, Geotechnik, Sonderheft 1993, S 48-55<br />
[30] Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT), 1997: „Empfehlungen für<br />
Bewehrungen aus Geokunststoffen – EBGEO“, Ernst & Sohn Verlag für<br />
Architektur und technische Wissenschaften <strong>GmbH</strong>, Berlin<br />
[31] Schneider K.-J., 1998: „Bautabellen für Ingenieure“, Werner Verlag,<br />
Düsseldorf, 1998, 13. Auflage
62<br />
Abbildungsverzeichnis<br />
Abb.<br />
Seite<br />
1.1 Homogener Deich………………………………………………………………. 5<br />
1.2 Wasserseitige Oberflächendichtung vor Stützkörper aus durchlässigem<br />
Material und Dränkörper auf gering durchlässigem Untergrund…………... 6<br />
1.3 Kerndichtung (ggf. mit Dichtwand) bis zum tief liegenden gering<br />
Durchlässigen Untergrund (vollkommene Dichtung)………………………... 6<br />
1.4 Deichquerschnitt mit mineralischer Dichtung………………………………... 7<br />
2.1 Zunahme von Mittelwert und Streuung der Temperatur……………………. 8<br />
2.2 Typisches Schrumpfdiagramm für einen bindigen Boden………………….. 10<br />
2.3 Elbedeich bei Loßwig, Risse in der Deichkrone…………………………….. 11<br />
2.4 Beschädigung der Dichtungsschicht eines Deiches durch Baumwurzeln... 14<br />
2.5 Pumpeffekte und Bodenauflockerung bei flachwurzelnden Bäumen……... 15<br />
2.6 Baue und Gänge von Nagetieren……………………………………………... 16<br />
2.7 Bei Hochwasser mitgeführtes Treibgut………………………………………. 17<br />
4.1 Darstellung Freibord und Abdeckung………………………………………… 23<br />
4.2 Übersicht über zu berücksichtigende Lastfälle am Beispiel eines<br />
Hauptdeiches mit Einwirkungen bzw. Beanspruchungen sowie<br />
daraus abzuleitenden Lastfällen gemäß DIN 1054…………………………. 26<br />
4.3 Querschnitt eines Deiches auf geschichtetem Untergrund mit<br />
möglichen inneren Erosionsformen (nach Schuler und Brauns 1993)……. 31<br />
4.4 Kontakterosion an einer Schichtgrenze (Ziems 1967)……………………… 32<br />
4.5 Suffosion – feine Partikel bewegen sich in den Poren des aus der<br />
gröberen Kornfraktion bestehenden tragenden Kornskelettes<br />
(Ziems 1967)…………………………………………………………………….. 32<br />
4.6 Aufbruch einer Decklehmschicht mit nachfolgender rückschreitender<br />
Erosion (Erosionsgrundbruch, Saucke 2004)……………………………….. 33<br />
4.7 Allgemeiner Ablauf des Nachweises gegen Materialtransport…………….. 34
63<br />
Abb.<br />
Seite<br />
5.1 Angenommener Deichquerschnitt…………………………………………….. 38<br />
5.2 Variante 1, Abdeckung im Kronenbereich d = 1,0 m….……………………. 39<br />
5.3 Variante 2, Abdeckung im Kronenbereich durch Kunststoffdichtungsbahn…………..……………………………………………………….<br />
40<br />
5.4 Variante 3, Abdeckung durchgängig 1,0 m mächtig und vertikales<br />
Dichtelement im Kronenbereich………………………………………………. 41<br />
5.5 Grenzwerte der hydraulischen Gradienten nach Istomina…………………. 46<br />
5.6 Schema des Aufbaus eines Vibrationsbären………………………………… 51<br />
5.7 Bodenverdichtung im unmittelbaren Spundwandbereich…………………... 52<br />
6.1 Vorzugslösung…………………………………………………………………... 57
64<br />
Tabellenverzeichnis<br />
Tab.<br />
Seite<br />
3.1 Einordnung von Deichen an Fließgewässern nach Größe und<br />
Bedeutung……………………………………………………………………….. 19<br />
3.2 Prinzipielle Einordnung von Deichen in Geotechnische Kategorien………. 20<br />
5.1 Böden und zugehörige Materialkennwerte………………………………...… 38<br />
5.2 Berechnungsergebnisse……………………………………………………….. 42<br />
5.3 Reibungswinkel zwischen Kunststoffdichtungsbahn (PEHD) und<br />
Mineralischer Dichtung bzw. Schutzelementen………………………………44<br />
5.4 Ermittlung der hydraulischen Gefälle im Stützkörper……………………….. 47<br />
5.5 Ermittlung der Sicherheiten gegen Suffosion im Stützkörper……………… 47<br />
5.6 Kosten der betrachteten Varianten…………………………………………… 50<br />
5.7 Bewertungsmatrix………………………………………………………………. 55
65<br />
Anlagenverzeichnis<br />
Anlage 1: Standsicherheitsberechnungen Variante 1.1<br />
Anlage 1.1: Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
Anlage 1.2: Böschungsbruchberechnung, global<br />
Anlage 1.3: Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Anlage 1.4: Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Anlage 1.5: Gleitsicherheitsberechnung<br />
Anlage 1.6: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Anlage 2: Standsicherheitsberechnungen Variante 1.2<br />
Anlage 2.1: Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
Anlage 2.2: Böschungsbruchberechnung, global<br />
Anlage 2.3: Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Anlage 2.4: Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Anlage 2.5: Gleitsicherheitsberechnung<br />
Anlage 2.6: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Anlage 3: Standsicherheitsberechnungen Variante 2<br />
Anlage 3.1: Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
Anlage 3.2: Böschungsbruchberechnung, global<br />
Anlage 3.3: Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Anlage 3.4: Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Anlage 3.5: Gleitsicherheitsberechnung<br />
Anlage 3.6: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Anlage 3.7: Böschungsbruchberechnung, lokal mit Kunststoffdichtungsbahn<br />
Anlage 4: Standsicherheitsberechnungen Variante 3<br />
Anlage 4.1: Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
Anlage 4.2: Böschungsbruchberechnung, global<br />
Anlage 4.3: Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Anlage 4.4: Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Anlage 4.5: Gleitsicherheitsberechnung<br />
Anlage 4.6: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Anlage 5:<br />
Kostenermitllung<br />
Anlage 5.1: Kostenermittlung Variante 1.1<br />
Anlage 5.2: Kostenermittlung Variante 1.2<br />
Anlage 5.3: Kostenermittlung Variante 2<br />
Anlage 5.4: Kostenermittlung Variante 3
66<br />
Selbständigkeitserklärung<br />
Ich erkläre, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und nur unter<br />
Verwendung der angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe.<br />
Halle, 29.05.2008<br />
André Zitzling
Anlagen
Anlage 1
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 1.1<br />
5.00<br />
4.67<br />
4.33<br />
Isolinien<br />
Variante 1.1, Durchströmungsberechnung, Lastfall 3<br />
Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
4.00<br />
3.67<br />
3.33<br />
3.00<br />
2.67<br />
2.33<br />
2.00<br />
1.67<br />
1.33<br />
1.00<br />
0.67<br />
0.33<br />
0.00
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.2<br />
1.00<br />
0.93<br />
0.87<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 1.00<br />
x m = 0.95 m<br />
ym = 9.00 m<br />
R = 6.36 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
0.80<br />
0.74<br />
0.67<br />
0.61<br />
1.00<br />
0.55<br />
pv = 10.00<br />
0.48<br />
0.42<br />
0.35<br />
0.29<br />
0.22<br />
0.16<br />
0.09<br />
0.03
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.2<br />
11.16<br />
10.48<br />
9.81<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.10<br />
x m = 0.95 m<br />
y m = 9.00 m<br />
R = 6.25 m<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
9.14<br />
8.47<br />
7.80<br />
7.13<br />
1.10<br />
6.46<br />
pv = 10.00<br />
5.79<br />
5.12<br />
4.45<br />
3.78<br />
3.11<br />
2.44<br />
1.77<br />
1.10
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.3<br />
1.00<br />
0.94<br />
0.87<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 1.00<br />
x m = 0.95 m<br />
ym = 9.00 m<br />
R = 6.26 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
0.81<br />
0.74<br />
0.68<br />
0.62<br />
1.00<br />
0.55<br />
pv = 10.00<br />
0.49<br />
0.42<br />
0.36<br />
0.29<br />
0.23<br />
0.16<br />
0.10<br />
0.03
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.3<br />
32.81<br />
30.70<br />
28.58<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.10<br />
x m = 0.95 m<br />
y m = 9.00 m<br />
R = 6.26 m<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
26.47<br />
24.36<br />
22.24<br />
20.13<br />
1.10<br />
18.01<br />
pv = 10.00<br />
15.90<br />
13.78<br />
11.67<br />
9.55<br />
7.44<br />
5.33<br />
3.21<br />
1.10
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.4<br />
0.91<br />
0.88<br />
0.84<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.91<br />
x m = 6.68 m<br />
ym = 14.50 m<br />
R = 15.93 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.91<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
0.81<br />
0.77<br />
0.74<br />
0.70<br />
0.66<br />
pv = 10.00<br />
0.63<br />
0.59<br />
0.56<br />
0.52<br />
0.49<br />
0.45<br />
0.42<br />
0.38
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.4<br />
2.88<br />
2.77<br />
2.66<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.21<br />
x m = 6.68 m<br />
y m = 14.50 m<br />
R = 15.93 m<br />
Variante 1.1, Tragsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
2.55<br />
2.44<br />
2.32<br />
1.21<br />
2.21<br />
2.10<br />
pv = 10.00<br />
1.99<br />
1.88<br />
1.77<br />
1.65<br />
1.54<br />
1.43<br />
1.32<br />
1.21
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage1.5<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(c u) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Gleitkörper 1: μ = 0.24<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
pv = 10.00
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 1.5<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 1: η = 4.60<br />
Variante 1.1, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
pv = 10.00
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 1.6<br />
5.00<br />
4.44<br />
Isolinien<br />
Variante 1.1, Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Lastfall 3<br />
3.89<br />
3.33<br />
2.78<br />
4.72<br />
2.22<br />
4.17 3.61 3.06<br />
2.50 1.94<br />
1.39<br />
0.83<br />
0.28<br />
1.67<br />
Potential: 1,31 m<br />
1.11<br />
0.56<br />
0.00
Anlage 1.6<br />
Variante 1.1: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
η<br />
=<br />
d<br />
1<br />
⋅ γ<br />
1<br />
+<br />
d<br />
⋅ γ<br />
( ∆ HD<br />
+ d1<br />
+ d 2)<br />
2<br />
2<br />
⋅ γ<br />
w<br />
mit:<br />
d: Deckschichtmächtigkeit<br />
∆H D : Potenzialhöhendifferenz zwischen UK und OK Deckschicht<br />
γ D : Feuchtwichte der Deckschicht<br />
γ W : Wichte des Wassers<br />
d 1 = 2,0 m<br />
d 2 = 0,3 m<br />
∆H D = 1,31 m -0 m = 1,31 m (entnommen aus Potentialliniennetz)<br />
γ D1 = 20 kN/m³<br />
γ D2 = 19 kN/m³<br />
γ W = 10 kN/m³<br />
η<br />
=<br />
2,0m<br />
⋅ 20kN<br />
/ m³<br />
+ 0,3m<br />
⋅ 19kN<br />
/ m³<br />
(1,31 m + 2,0m<br />
+ 0,3m)<br />
⋅ 10kN<br />
/ m³<br />
vorh. η = 1,266 > erf. η = 1,2
Anlage 2
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 2.1<br />
5.00<br />
4.67<br />
4.33<br />
Variante 1.2, Durchströmungsberechnung, Lastfall 3<br />
Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Pototentialiniennetzes<br />
4.00<br />
Isolinien<br />
3.67<br />
3.33<br />
3.00<br />
2.67<br />
2.33<br />
2.00<br />
1.67<br />
1.33<br />
1.00<br />
0.67<br />
0.33<br />
0.00
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.2<br />
0.58<br />
0.54<br />
0.50<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.58<br />
x m = 6.79 m<br />
ym = 17.38 m<br />
R = 17.68 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
0.58<br />
0.47<br />
0.43<br />
0.39<br />
0.36<br />
0.32<br />
pv = 10.00<br />
0.28<br />
0.25<br />
0.21<br />
0.18<br />
0.14<br />
0.10<br />
0.07<br />
0.03
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.2<br />
11.31<br />
10.68<br />
10.05<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.91<br />
x m = 6.79 m<br />
y m = 17.38 m<br />
R = 17.68 m<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
9.43<br />
8.80<br />
8.17<br />
1.91<br />
7.55<br />
6.92<br />
pv = 10.00<br />
6.29<br />
5.67<br />
5.04<br />
4.41<br />
3.79<br />
3.16<br />
2.53<br />
1.91
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.3<br />
0.54<br />
0.51<br />
0.47<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.54<br />
x m = 9.15 m<br />
ym = 16.84 m<br />
R = 16.32 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
0.54<br />
0.44<br />
0.40<br />
0.37<br />
0.34<br />
0.30<br />
pv = 10.00<br />
0.27<br />
0.24<br />
0.20<br />
0.17<br />
0.14<br />
0.10<br />
0.07<br />
0.03
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.3<br />
31.71<br />
29.73<br />
27.75<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 2.04<br />
x m = 9.15 m<br />
y m = 16.84 m<br />
R = 16.32 m<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
25.77<br />
23.80<br />
21.82<br />
2.04<br />
19.84<br />
17.86<br />
pv = 10.00<br />
15.89<br />
13.91<br />
11.93<br />
9.95<br />
7.97<br />
6.00<br />
4.02<br />
2.04
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.4<br />
0.70<br />
0.67<br />
0.65<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.70<br />
x m = 6.63 m<br />
ym = 13.06 m<br />
R = 15.24 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
0.70<br />
0.62<br />
0.60<br />
0.57<br />
0.54<br />
0.52<br />
pv = 10.00<br />
0.49<br />
0.47<br />
0.44<br />
0.42<br />
0.39<br />
0.36<br />
0.34<br />
0.31
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.4<br />
3.51<br />
3.38<br />
3.25<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.57<br />
x m = 6.63 m<br />
y m = 13.06 m<br />
R = 15.24 m<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
3.12<br />
2.99<br />
2.86<br />
2.74<br />
1.57<br />
2.61<br />
pv = 10.00<br />
2.48<br />
2.35<br />
2.22<br />
2.09<br />
1.96<br />
1.83<br />
1.70<br />
1.57
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.5<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(c u) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Gleitkörper 1: μ = 0.18<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
pv = 10.00
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
35.00 0.00 20.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Anlage 2.5<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 1: η = 6.07<br />
Variante 1.2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
pv = 10.00
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 2.6<br />
5.00<br />
4.44<br />
Isolinien<br />
Variante 1.2, Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Lastfall 3<br />
3.89<br />
3.33<br />
2.78<br />
1.94<br />
2.50 3.06 3.61 4.17 4.72<br />
1.39<br />
0.83<br />
0.28<br />
Potential: 0,87 m<br />
2.22<br />
1.67<br />
1.11<br />
0.56<br />
0.00
Anlage 2.6<br />
Variante 1.2: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
η<br />
=<br />
d<br />
1<br />
⋅ γ<br />
1<br />
+<br />
d<br />
⋅ γ<br />
( ∆ HD<br />
+ d 1 + d 2)<br />
2<br />
2<br />
⋅ γ<br />
w<br />
mit:<br />
d: Deckschichtmächtigkeit<br />
∆H D : Potenzialhöhendifferenz zwischen UK und OK Deckschicht<br />
γ D : Feuchtwichte der Deckschicht<br />
γ W : Wichte des Wassers<br />
d 1 = 2,0 m<br />
d 2 = 0,3 m<br />
∆H D = 0,87 m -0 m = 0,87 m (entnommen aus Potentialliniennetz)<br />
γ D1 = 20 kN/m³<br />
γ D2 = 19 kN/m³<br />
γ W = 10 kN/m³<br />
η<br />
=<br />
2,0m<br />
⋅ 20kN<br />
/ m³<br />
+ 0,3m<br />
⋅ 19kN<br />
/ m³<br />
(0,87m<br />
+ 2,0m<br />
+ 0,3m)<br />
⋅ 10kN<br />
/ m³<br />
vorh. η = 1,44 > erf. η = 1,2
Anlage 3
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 3.1<br />
5.00<br />
4.67<br />
4.33<br />
Variante 2, Durchströmungsberechnung, Lastfall 3<br />
Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
4.00<br />
Isolinien<br />
3.67<br />
3.33<br />
3.00<br />
2.67<br />
2.33<br />
2.00<br />
1.67<br />
1.33<br />
1.00<br />
0.67<br />
0.33<br />
0.00
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.2<br />
0.54<br />
0.51<br />
0.47<br />
0.44<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.54<br />
x m = 8.45 m<br />
ym = 25.95 m<br />
R = 24.97 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.54<br />
0.40<br />
0.37<br />
0.33<br />
0.30<br />
10<br />
0.26<br />
pv = 10.00<br />
0.23<br />
0<br />
0.19<br />
0.16<br />
-10<br />
0.12<br />
0.09<br />
-20<br />
0.05<br />
0.02<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.2<br />
290.01<br />
270.81<br />
251.62<br />
232.42<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 2.03<br />
x m = 7.30 m<br />
y m = 24.13 m<br />
R = 23.14 m<br />
213.22<br />
2.03<br />
194.02<br />
20<br />
174.82<br />
155.62<br />
10<br />
136.42<br />
pv = 10.00<br />
117.22<br />
0<br />
98.02<br />
78.82<br />
-10<br />
59.63<br />
40.43<br />
-20<br />
21.23<br />
2.03<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
0.42<br />
Anlage 3.3<br />
0.42<br />
0.39<br />
0.36<br />
0.33<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.42<br />
x m = 12.05 m<br />
ym = 35.01 m<br />
R = 34.16 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.31<br />
0.28<br />
0.25<br />
0.22<br />
10<br />
0.20<br />
pv = 10.00<br />
0.17<br />
0<br />
0.14<br />
0.11<br />
-10<br />
0.08<br />
0.06<br />
-20<br />
0.03<br />
0.00<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
2.63<br />
Anlage 3.3<br />
6338.40<br />
5916.02<br />
5493.63<br />
5071.25<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 2.63<br />
x m = 12.05 m<br />
y m = 35.01 m<br />
R = 34.16 m<br />
4648.86<br />
4226.48<br />
20<br />
3804.09<br />
3381.71<br />
10<br />
2959.32<br />
pv = 10.00<br />
2536.94<br />
0<br />
2114.55<br />
1692.17<br />
-10<br />
1269.78<br />
847.40<br />
-20<br />
425.01<br />
2.63<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.4<br />
0.66<br />
0.64<br />
0.62<br />
0.60<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.66<br />
x m = 6.10 m<br />
ym = 13.08 m<br />
R = 15.16 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.58<br />
0.56<br />
0.54<br />
0.66<br />
0.51<br />
10<br />
0.49<br />
pv = 10.00<br />
0.47<br />
0<br />
0.45<br />
0.43<br />
-10<br />
0.41<br />
0.39<br />
-20<br />
0.37<br />
0.35<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.4<br />
2.87<br />
2.79<br />
2.71<br />
2.63<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.65<br />
x m = 6.10 m<br />
y m = 13.08 m<br />
R = 15.16 m<br />
2.54<br />
2.46<br />
20<br />
2.38<br />
1.65<br />
2.30<br />
10<br />
2.22<br />
pv = 10.00<br />
2.14<br />
0<br />
2.06<br />
1.97<br />
-10<br />
1.89<br />
1.81<br />
-20<br />
1.73<br />
1.65<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.5<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(c u) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Gleitkörper 1: μ = 0.17<br />
20<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.5<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 1: η = 6.60<br />
20<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage3.6<br />
5.00<br />
4.44<br />
Isolinien<br />
Variante 2, Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Lastfall 3<br />
3.89<br />
3.33<br />
2.78<br />
2.22<br />
1.39<br />
1.94 2.50 3.06 3.61 4.17 4.72<br />
0.83<br />
0.28<br />
1.67<br />
Potential: 0,69 m<br />
1.11<br />
0.56<br />
0.00
Anlage 3.6<br />
Variante 2: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
η<br />
=<br />
d<br />
1<br />
⋅ γ<br />
1<br />
+<br />
d<br />
⋅ γ<br />
( ∆ HD<br />
+ d1<br />
+ d 2)<br />
2<br />
2<br />
⋅ γ<br />
w<br />
mit:<br />
d: Deckschichtmächtigkeit<br />
∆H D : Potenzialhöhendifferenz zwischen UK und OK Deckschicht<br />
γ D : Feuchtwichte der Deckschicht<br />
γ W : Wichte des Wassers<br />
d 1 = 2,0 m<br />
d 2 = 0,3 m<br />
∆H D = 0,69 m -0 m = 0,69 m (entnommen aus Potentialliniennetz)<br />
γ D1 = 20 kN/m³<br />
γ D2 = 19 kN/m³<br />
γ W = 10 kN/m³<br />
η<br />
=<br />
2,0m<br />
⋅ 20kN<br />
/ m³<br />
+ 0,3m<br />
⋅ 19kN<br />
/ m³<br />
(0,69m<br />
+ 2,0m<br />
+ 0,3m)<br />
⋅ 10kN<br />
/ m³<br />
vorh. η = 1,53 > erf. η = 1,2
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Anlage 3.7<br />
4.00<br />
3.73<br />
3.47<br />
Variante 2, Durchströmungsberechnung, Lastfall 2<br />
Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
3.20<br />
Isolinien<br />
2.93<br />
2.67<br />
2.40<br />
2.13<br />
1.87<br />
1.60<br />
1.33<br />
1.07<br />
0.80<br />
0.53<br />
0.27<br />
0.00
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
16.00 0.00 15.00 Kunststoffdichtungsbahn<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal, mit Berücksichtigung der Kunststoffdichtungsbahn<br />
Lastfall 2<br />
Anlage 3.7<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.15<br />
- γ(c') = 1.15<br />
- γ(c u) = 1.15<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.20<br />
Gleitkörper 4: μ = 0.91<br />
pv = 10.00
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
16.00 0.00 15.00 Kunststoffdichtungsbahn<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal, mit Berücksichtigung der Kunststoffdichtungsbahn<br />
Lastfall 2<br />
Anlage 3.7<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 4: η = 1.31<br />
pv = 10.00
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
16.00 0.00 15.00 Kunststoffdichtungsbahn<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal, mit Berücksichtigung der Kunststoffdichtungsbahn<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.7<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(c u) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Gleitkörper 4: μ = 0.84<br />
pv = 10.00
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 5.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
16.00 0.00 15.00 Kunststoffdichtungsbahn<br />
Variante 2, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal, mit Berücksichtigung der Kunststoffdichtungsbahn<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 3.7<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 4: η = 1.31<br />
pv = 10.00
Anlage 4
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-50<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Variante 3, Durchströmungsberechnung, Lastfall 3<br />
Ermittlung der Lage der Sickerlinie und des Potentialliniennetzes<br />
Anlage 4.1<br />
5.00<br />
4.67<br />
4.33<br />
4.00<br />
Isolinien<br />
3.67<br />
3.33<br />
3.00<br />
2.67<br />
2.33<br />
2.00<br />
1.67<br />
1.33<br />
1.00<br />
0.67<br />
0.33<br />
0.00
50<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, global<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.2<br />
0.57<br />
0.55<br />
40<br />
0.53<br />
0.51<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.57<br />
x m = 7.96 m<br />
ym = 21.70 m<br />
R = 22.00 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.57<br />
0.49<br />
0.47<br />
0.45<br />
0.43<br />
0.41<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0.39<br />
0<br />
0.37<br />
0.35<br />
0.33<br />
-10<br />
0.31<br />
0.29<br />
-20<br />
0.27<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.2<br />
6.07<br />
5.80<br />
5.52<br />
5.25<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.96<br />
x m = 7.32 m<br />
y m = 17.54 m<br />
R = 17.84 m<br />
4.98<br />
4.70<br />
4.43<br />
1.96<br />
4.16<br />
3.88<br />
3.61<br />
pv = 10.00<br />
3.33<br />
3.06<br />
2.79<br />
2.51<br />
2.24<br />
1.96
50<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.3<br />
0.53<br />
0.50<br />
40<br />
0.47<br />
0.43<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.53<br />
x m = 12.01 m<br />
ym = 24.86 m<br />
R = 24.68 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.53<br />
0.40<br />
0.37<br />
0.33<br />
0.30<br />
0.26<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0.23<br />
0<br />
0.20<br />
0.16<br />
0.13<br />
-10<br />
0.10<br />
0.06<br />
-20<br />
0.03<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsbruchberechnung, lokal<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.3<br />
39.25<br />
36.77<br />
40<br />
34.29<br />
31.81<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 2.07<br />
x m = 13.03 m<br />
y m = 26.69 m<br />
R = 26.75 m<br />
2.07<br />
29.33<br />
26.86<br />
20<br />
24.38<br />
21.90<br />
19.42<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
16.94<br />
0<br />
14.46<br />
11.98<br />
9.50<br />
-10<br />
7.02<br />
4.55<br />
-20<br />
2.07<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.4<br />
0.69<br />
0.66<br />
0.64<br />
40<br />
0.62<br />
30<br />
20<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
μmax = 0.68<br />
x m = 5.64 m<br />
ym = 13.57 m<br />
R = 15.75 m<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(cu) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
0.59<br />
0.57<br />
0.55<br />
0.53<br />
0.68<br />
0.50<br />
10<br />
0.48<br />
pv = 10.00<br />
0.46<br />
0<br />
0.44<br />
0.41<br />
-10<br />
0.39<br />
0.37<br />
-20<br />
0.35<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Böschungsgrundbruchberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.4<br />
2.93<br />
2.84<br />
40<br />
2.75<br />
2.66<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
ηmin = 1.61<br />
x m = 5.64 m<br />
y m = 13.57 m<br />
R = 15.75 m<br />
2.58<br />
2.49<br />
20<br />
2.40<br />
2.31<br />
1.61<br />
10<br />
2.22<br />
pv = 10.00<br />
2.14<br />
0<br />
2.05<br />
1.96<br />
1.87<br />
-10<br />
1.79<br />
1.70<br />
-20<br />
1.61<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
Boden<br />
ϕ ,k c ,k γ ,k<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.5<br />
40<br />
30<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Teilsicherheiten:<br />
- γ(ϕ') = 1.10<br />
- γ(c') = 1.10<br />
- γ(c u) = 1.10<br />
- γ(Wichten) = 1.00<br />
- γ(Ständige Einw.) = 1.00<br />
- γ(Veränderliche Einw.) = 1.00<br />
Gleitkörper 1: μ = 0.18<br />
20<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
50<br />
Boden<br />
ϕ c γ<br />
[°] [kN/m²] [kN/m³]<br />
Bezeichnung<br />
30.00 1.00 18.00 Oberboden<br />
32.50 0.00 19.00 Abdeckung<br />
22.50 5.00 19.00 Dichtung<br />
32.50 0.00 20.00 Stützkörper<br />
35.00 0.00 18.00 Drän<br />
22.50 5.00 19.00 Auelehm<br />
32.50 0.00 19.00 Untergrund<br />
Variante 3, Standsicherheitsberechnung nach DIN 4084 (alt)<br />
Gleitsicherheitsberechnung<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.5<br />
40<br />
Berechnungsgrundlagen<br />
Gleitkörper 1: η = 6.20<br />
30<br />
20<br />
10<br />
pv = 10.00<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-50<br />
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
Boden<br />
k x k y n eff<br />
[L/T] [L/T] [-]<br />
Bezeichnung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Oberboden<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Abdeckung<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Dichtung<br />
5.000 * 10 -5 5.000 * 10 -5 0.20 Stützkörper<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Drän<br />
1.000 * 10 -8 1.000 * 10 -8 0.20 Auelehm<br />
1.000 * 10 -3 1.000 * 10 -3 0.20 Untergrund<br />
Variante 3, Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
Lastfall 3<br />
Anlage 4.6<br />
5.00<br />
4.44<br />
Isolinien<br />
3.89<br />
3.33<br />
1.94 2.50 3.06 3.61 4.17 4.72<br />
1.39<br />
0.83<br />
0.28<br />
2.78<br />
Potential: 0,81 m<br />
2.22<br />
1.67<br />
1.11<br />
0.56<br />
0.00
Anlage 4.6<br />
Variante 3: Berechnung der Auftriebssicherheit<br />
η<br />
=<br />
d<br />
1<br />
⋅ γ<br />
1<br />
+<br />
d<br />
⋅ γ<br />
( ∆ HD<br />
+ d1<br />
+ d 2)<br />
2<br />
2<br />
⋅ γ<br />
w<br />
mit:<br />
d: Deckschichtmächtigkeit<br />
∆H D : Potenzialhöhendifferenz zwischen UK und OK Deckschicht<br />
γ D : Feuchtwichte der Deckschicht<br />
γ W : Wichte des Wassers<br />
d 1 = 2,0 m<br />
d 2 = 0,3 m<br />
∆H D = 0,81 m -0 m = 0,81 m (entnommen aus Potentialliniennetz)<br />
γ D1 = 20 kN/m³<br />
γ D2 = 19 kN/m³<br />
γ W = 10 kN/m³<br />
η<br />
=<br />
2,0m<br />
⋅ 20kN<br />
/ m³<br />
+ 0,3m<br />
⋅ 19kN<br />
/ m³<br />
(0,81m<br />
+ 2,0m<br />
+ 0,3m)<br />
⋅ 10kN<br />
/ m³<br />
vorh. η = 1,47 > erf. η = 1,2
Anlage 5
Kostenermittlung Anlage 5.1<br />
Variante 1.1<br />
Position Menge Einheit Einheitspreis Preis<br />
[€/Mengeneinheit] [€]<br />
Vegetationsnarbe zerkleinern, abräumen,<br />
laden und entsorgen 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Oberboden abtragen, laden, transportieren<br />
und zwischenlagern 9,97 m³<br />
1,50 14,96<br />
Untergrund verdichten für Deichaufbau 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Filtermaterial für Dränkörper liefern,<br />
einbauen und verdichten 3,45 m³ 20,00 69,00<br />
Stützkörpermaterial liefern, einbauen und<br />
verdichten 61,24 m³ 15,00 918,60<br />
homogenes bindiges Material für Dichtung<br />
liefern, einbauen und verdichten 14,24 m³ 15,00 213,60<br />
Abdeckung der Dichtungsschicht<br />
bestehend aus Kies liefern, einbauen und<br />
verdichten 13,85 m³ 15,00 207,75<br />
Oberboden von Zwischenlager laden,<br />
transportieren und einbauen 9,45 m³<br />
2,25 21,26<br />
Kokosmatten für Erosionsschutz der<br />
Böschungen liefern und einbauen 31,62 m²<br />
2,00 63,24<br />
Rasenansaat 34,62 m²<br />
0,85 29,43<br />
Summe 1.554,58
Kostenermittlung Anlage 5.2<br />
Variante 1.2<br />
Position Menge Einheit Einheitspreis Preis<br />
[€/Mengeneinheit] [€]<br />
Vegetationsnarbe zerkleinern, abräumen,<br />
laden und entsorgen 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Oberboden abtragen, laden, transportieren<br />
und zwischenlagern 9,97 m³<br />
1,50 14,96<br />
Untergrund verdichten für Deichaufbau 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Filtermaterial für Dränkörper liefern,<br />
einbauen und verdichten 3,45 m³ 20,00 69,00<br />
Stützkörpermaterial liefern, einbauen und<br />
verdichten 61,24 m³ 15,00 918,60<br />
homogenes bindiges Material für Dichtung<br />
liefern, einbauen und verdichten 14,24 m³ 15,00 213,60<br />
Abdeckung der Dichtungsschicht<br />
bestehend aus schluffigem Sand liefern,<br />
einbauen und verdichten 13,85 m³ 10,00 138,50<br />
Oberboden von Zwischenlager laden,<br />
transportieren und einbauen 9,45 m³<br />
2,25 21,26<br />
Kokosmatten für Erosionsschutz der<br />
Böschungen liefern und einbauen 31,62 m²<br />
2,00 63,24<br />
Rasenansaat 34,62 m²<br />
0,85 29,43<br />
Summe 1.485,33
Kostenermittlung Anlage 5.3<br />
Variante 2<br />
Position Menge Einheit Einheitspreis Preis<br />
[€/Mengeneinheit] [€]<br />
Vegetationsnarbe zerkleinern, abräumen,<br />
laden und entsorgen 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Oberboden abtragen, laden, transportieren<br />
und zwischenlagern 9,97 m³<br />
1,50 14,96<br />
Untergrund verdichten für Deichaufbau 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Filtermaterial für Dränkörper liefern,<br />
einbauen und verdichten 3,45 m³ 20,00 69,00<br />
Stützkörpermaterial liefern, einbauen und<br />
verdichten 61,94 m³ 15,00 929,10<br />
homogenes bindiges Material für Dichtung<br />
liefern, einbauen und verdichten 16,10 m³ 15,00 241,50<br />
Abdeckung der Dichtungsschicht<br />
bestehend aus Kies liefern, einbauen und<br />
verdichten 11,15 m³ 15,00 167,25<br />
Folie als kapillarbrechende Schicht liefern<br />
und einbauen 4,00 m²<br />
3,00 12,00<br />
Oberboden von Zwischenlager laden,<br />
transportieren und einbauen 9,45 m³<br />
2,25 21,26<br />
Kokosmatten für Erosionsschutz der<br />
Böschungen liefern und einbauen 31,62 m²<br />
2,00 63,24<br />
Rasenansaat 34,62 m²<br />
0,85 29,43<br />
Summe 1.564,48
Kostenermittlung Anlage 5.4<br />
Variante 3<br />
Position Menge Einheit Einheitspreis Preis<br />
[€/Mengeneinheit] [€]<br />
Vegetationsnarbe zerkleinern, abräumen,<br />
laden und entsorgen 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Oberboden abtragen, laden, transportieren<br />
und zwischenlagern 9,97 m³<br />
1,50 14,96<br />
Untergrund verdichten für Deichaufbau 33,50 m²<br />
0,25 8,38<br />
Filtermaterial für Dränkörper liefern,<br />
einbauen und verdichten 3,45 m³ 20,00 69,00<br />
Stützkörpermaterial liefern, einbauen und<br />
verdichten 61,24 m³ 15,00 918,60<br />
homogenes bindiges Material für Dichtung<br />
liefern, einbauen und verdichten 14,24 m³ 15,00 213,60<br />
Abdeckung der Dichtungsschicht<br />
bestehend aus Kies liefern, einbauen und<br />
verdichten 13,85 m³ 15,00 207,75<br />
Spundwand als vertikales Dichtelement im<br />
Kronenbereich liefern und einbauen 1,50 m² 150,00 225,00<br />
Oberboden von Zwischenlager laden,<br />
transportieren und einbauen 9,45 m³<br />
2,25 21,26<br />
Kokosmatten für Erosionsschutz der<br />
Böschungen liefern und einbauen 31,62 m²<br />
2,00 63,24<br />
Rasenansaat 34,62 m²<br />
0,85 29,43<br />
Summe 1.779,58