Bemessung tiefer Baugruben mit rechteckigem Grundriss unter Berücksichtigung des räumlichen Erddrucks
Authors: Moormann Christian , Klein Linus 
Published: September 2014

Die Bemessung von tiefen Baugruben mit begrenzten Grundrissabmessungen erfolgt in der Regel vereinfachend durch die Betrachtung vertikal ebener Schnitte, also als ebener Verzerrungszustand, was letztlich nur für Linienbaugruben unmittelbar zutreffend ist. Die Grundrissform wird in der Ingenieurpraxis meist nur bei schachtartigen Baugruben, insbesondere bei Baugruben mit kreisförmigem Grundriss, berücksichtigt. Dabei zeigen auch Baugruben mit rechteckigem Grundriss und größeren baupraktischen Abmessungen ein ausgeprägtes räumliches Trag‐ und Verformungsverhalten, das u.a. durch das Verhältnis der Nachgiebigkeit der Baugrubenecken zur Nachgiebigkeit der Verbauwände entlang der Baugrubenseiten geprägt wird. Basierend auf der messtechnischen Untersuchung der Verformungscharakteristik tiefer Baugruben mit rechteckigem Grundriss und einer zusammenfassenden Darstellung analytischer Ansätze zur Ermittlung des räumlichen aktiven Erddrucks werden in dem Beitrag die Ergebnisse einer numerischen Studie vorgestellt, mit der für Baugruben mit rechteckigem Grundriss in Abhängigkeit von deren geometrischer Konfiguration der Einfluss der räumlichen Tragwirkung u.a. auf das Verformungsverhalten, die Verteilung des Erddrucks und die innere Beanspruchung der Verbaukonstruktion untersucht wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die rechnerische Berücksichtigung der per se vorhandenen räumlichen Tragwirkung tiefer Baugruben mit (annähernd) rechteckigem Grundriss eine technische und ökonomische Optimierung der Verbaubemessung ermöglicht.

Design of deep excavations with rectangular ground plan – Spatial earth pressure considerations

For the design of deep excavations with limited dimensions in ground plan usually vertical sections are designed as a plain strain situation, which applies finally for line‐wise excavations. In engineering practice the shape of the ground plan is regularly considered only for shaft‐shaped excavations, particularly excavations with circular ground plan. Although excavations with rectangular plan and large dimensions show a distinctive spatial bearing and deformation behavior, which is amongst others influenced by the relation of the flexibility of the excavation corners to the flexibility of the retaining walls along the sides of the excavation. Based on field measurements on the spatial deformation behavior of deep excavations with rectangular shape and a synopsis of the analytic approaches for the calculation of spatial active earth pressure, the results of a numerical parametric study are presented. These results illustrate for deep excavations with rectangular shape as a function of their geometric configuration the influence of the spatial bearing behavior on the deformations, the distribution of earth pressure and the internal stresses of the retaining walls and the excavation support system. Moreover they indicate that the consideration of the per se existent spatial bearing behavior of deep excavations with (almost) rectangular ground plan affords an optimized design of retaining systems in technical and economical view.