Neues zur Geotechnik

Eurocode 7 (EC7) und DIN 4085 sind gravierend fehlerhaft

Derzeit beginnen Diskussionen über die Notwendigkeit die geltende Erdrucklehre den Neuerungen in der Geotechnik anzupassen. Es wird aufgezeigt, dass die Berechnungsgrundlagen zur Ermittlung der Erddruckkraft, wie sie in den Regelwerken Eurocode 7 (EC7) und DIN 4085 dargestellt wird, zu gravierend fehlerhaften Ergebnissen führen können. Sollten diese ursächlich im Zusammenhang stehen mit zukünftigen Unglücksfällen auf Baustellen, ggf. mit verunglückten oder toten Personen könnte dem Anwender der fehlerhaften Regelwerke der Prozess gemacht werden.

Vorrangig wurde erkannt, dass in der Basisebene bei Böden hinter einer Stützwand keine Schubspannungen auftreten und somit eine Erddruckkraft in der Wandhöhe H/3 gegen die Stützung sich nicht entwickeln kann.

Die neue Erdrucklehre folgt der Coulomb’schen Lehre, wobei die Höhe der Erdkraft G-F gebildet wird durch den Ansatzpunkt der Ebenen der Normalkraft C-G und der Hangabtriebskraft G-B.

Für den englischsprachigen Raum wird die Höhe der Erddruckkraft (rot) gegen die Stützwand in der englischen Wikipedia mit der Abb. 3 dargestellt. Wenn auch die englische Berechnungsart nicht deckungsgleich ist mit jener der neuen Erddrucklehre, so belegt die Abb. 3 doch die Fehlerhaftigkeit der derzeitigen Lehre.

Weitere Neuerungen in der Geotechnik zeigen auf, dass sich alle Parameter von trockenen, nassen und feuchten Böden sowie von Böden unter Wasser errechnen lassen, wie Gewicht, Neigungswinkel, Scherwinkel und Tragfähigkeit. Diese Bodenwerte sind nur der untersuchten Bodenart zuzuordnen. Werden Böden aufgelockert, verdichtet oder ihr Wasservolumen verändert sich, entsteht eine neue Bodenart mit eigenen Parametern. In diesem Fall würde der neue Neigungswinkel nicht nur die Gewichtskraft verändern, sondern auch die Angriffshöhe der Erdkraft gegen die den Boden stützende Wand. Die Berechnung der Bodeneigenschaften macht die Verwendung empirischer Zahlenwerte für die Erddruckberechnung überflüssig, wie sie in Tabellen vorgehalten werden und vom Aufsteller frei wählbar sind.

Betrachtet man die Geschehnisse um den ‚Einsturz des Historischen Archivs der Stadt Köln im Jahre 2009‘, so offenbart dieses Unglück einerseits die Mangelhaftigkeit der derzeitigen Erddrucklehre und andererseits könnte er tatsächlich unfreiwilliger Praxistest der neuen Erddrucklehre sein. Bei dessen Strafverfahren offenbart sich die Hilflosigkeit des vom Gericht bestellten Gutachters, der als Schadensursache einen großen Steinblock sieht, der in der Schlitzwand verblieb und demzufolge in der Betonwand eine Schwachstelle ausbildete. Jeder Bauingenieur dürfte wissen, dass ein Hindernis in einer Schlitzwand eine Weiterführung der Arbeiten bis zur Bauwerkssohle ausschließt. In Köln aber wurde die dem Archiv zugewandte Schlitzwand unterhalb der Bruchstelle um fast 10 Meter bis zur vorgegebenen Sohle fortgeführt.

Zur Erkundung der möglichen Schadensursache, die zum Einsturz des Archivs geführt haben könnte, wurden Erddruckberechnungen nach neuer Erddrucklehre durchgeführt. Diese Art der Kraftermittlung wird kostenfrei vorgestellt in der Webseite – www.erddruckgiesler.de -.

Es lässt sich nachvollziehen, dass bei Berücksichtigung der enormen Bodenbelastung aus dem achtstöckigen Archiv die Betonspannungen an der realen Bruchstelle in der Schlitzwand überschritten werden. Auch wenn die Fachwelt über die Neuerungen in der Geotechnik eher schweigt, sollte man Anwender auf die Gefahr hinweisen, die für ihn bei der weiteren Nutzung der bisherigen Regelwerke entstehen könnten.

Letztlich lässt sich ableiten, dass die derzeitigen Regelwerke Eurocode 7 (EC7) und DIN 4085 wohl der geltenden Lehre, nicht aber dem heutigen Stand der Technik entsprechen. Damit dürfte die Zeit gekommen sein in den Fachkreisen über die Neuerungen zu diskutieren; denn nicht alles Neue muss verwerflich sein. Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit.

Abb. 1 zeigt nach derzeitiger Erddrucklehre die Kraftflächen der Erddruckkraft und deren Angriffpunkt in H/3 gegen die lotrechte Wand

Abb. 2 zeigt die Coulomb’sche Darstellung mit eigener Änderung der Reibungsebene von a‘-B‘ nach a-B‘ bedingt durch die Auflastkraft P.

Abb. 3 zeigt die Höhe der Erddruckkraft (rot) gegen die Stützwand für den englischsprachigen Raum nach englischer Wikipedia.