DIN 4017-2006 Soil - Calculation of design bearing capacity of soil beneath shallow foundations《土壤 浅地基承载能力设计计算 》.pdf

1、Mrz 2006DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 93.020!,e2“9665815www.din.deDDIN 4017Baugrund Berec

2、hnung des Grundbruchwiderstands von FlachgrndungenSoil Calculation of design bearing capacity of soil beneath shallow foundationsSol Calcul de la charge de rupture du sol sous les foundations superficiellesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 4017-1:1979-08,DIN

3、4017-2:1979-08 undDIN V 4017-100:1996-04www.beuth.deGesamtumfang 23 SeitenDIN 4017:2006-03 2 Inhalt Seite Vorwort . 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen 8 3 Begriffe 8 4 Symbole und Abkrzungen . 9 5 Einwirkungen 11 6 Widerstnde 11 6.1 Baugrundmodell . 11 6.2 Werte fr die Bodenkenngren. 1

4、2 7 Berechnung des Grundbruchwiderstands. 12 7.1 Allgemeines. 12 7.2 Ermittlung des Grundbruchwiderstands 13 7.2.1 Berechnung. 13 7.2.2 Grundwerte der Tragfhigkeitsbeiwerte. 13 7.2.3 Formbeiwerte 14 7.2.4 Lastneigungsbeiwerte 14 7.2.5 Gelndeneigungsbeiwerte. 16 7.2.6 Sohlneigungsbeiwerte . 16 7.2.7

5、Ausmittige Belastung. 17 7.2.8 Bercksichtigung einer Bermenbreite . 18 7.2.9 berlagerung von Einflssen 18 7.3 Andere Verfahren fr die Ermittlung des Grundbruchwiderstands 18 Anhang A (normativ) Konstruktion des Gleitflchenbildes 19 Anhang B (informativ) Durchstanzen 21 Literaturhinweise . 23 Bilder

6、Bild 1 Grundbruch unter einem lotrecht und mittig belasteten Fundament bei einheitlicher Schichtung des Bodens im Bereich des Grundbruchkrpers6 Bild 2 Grundbruch unter ausmittig belasteten Fundamenten bei einheitlicher Schichtung im Bereich des Grundbruchkrpers . 7 Bild 3 Formelzeichen bei Grundbruc

7、h unter einem ausmittig und schrg belasteten Streifenfundament in geneigtem Gelnde . 11 Bild 4 Formelzeichen bei Bercksichtigung einer geneigten Sohlflche . 12 Bild 5 Grundwerte Nb0, Nd0und Nc0der Tragfhigkeitsbeiwerte in Abhngigkeit vom Reibungswinkel 14 Bild 6 Vorzeichenvereinbarung fr den Lastnei

8、gungswinkel 15 Bild 7 Zur Lotrechten und zu den Seiten der Lastflchen schrg angreifende Last . 16 Bild 8 Vorzeichenvereinbarung fr den Sohlneigungswinkel . 17 DIN 4017:2006-03 3 Seite Bild 9 Bercksichtigung einer Bermenbreite18 Bild A.1 Gleitflchenbild20 Bild A.2 Lage der Gleitflche bei verschieden

9、groen Reibungswinkeln in homogenem, gewichtslosem Boden bei = = = 0.20 Bild B.1 Fundament auf geschichtetem Untergrund (Durchstanzen) 21 Tabellen Tabelle 1 Symbole9 Tabelle 2 Formbeiwerte.14 Tabelle 3 Lastneigungsbeiwerte 15 Tabelle 4 Gelndeneigungsbeiwerte16 Tabelle 5 Sohlneigungsbeiwerte 17 DIN 40

10、17:2006-03 4 Vorwort Dieses Dokument wurde im Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. vom Arbeitsausschuss NA 005-05-04 AA Baugrund Berechnungsverfahren“ erarbeitet. Berechnungsbeispiele sind in einem Beiblatt 1 zu dieser Norm in Vorbereitung. nderungen Gegenber D

11、IN 4017-1:1979-08, DIN 4017-2:1979-08 und DIN V 4017-100:1996-04 wurden folgende n-derungen vorgenommen: a) der Inhalt der Normen wurde zusammengefasst und erweitert; b) die Berechnung wurde auf DIN 1054 bzw. die Neigungsbeiwerte auf EN 1997-1 abgestimmt. Frhere Ausgaben DIN 4017-1: 1965-03, 1974-09

12、, 1979-08 DIN 4017-2: 1970-09, 1979-08 DIN V 4017-100: 1996-04 DIN 4017:2006-03 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Berechnung des Grundbruchwiderstands von Flachgrndungen auf der Grundlage der Schichtenbilder und der charakteristischen Werte der Bodenkenngren nach DIN 4020. Sie befasst sic

13、h mit den Berechnungsgrundlagen und Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Grundbruchwider-stands in der Sohlflche von Flachgrndungen. Die Berechnungsverfahren beruhen auf der Annahme an-nhernd richtungsunabhngiger Scherparameter fr jede in Betracht kommende Schicht. Die Norm gilt fr Streifenfundam

14、ente und fr gedrungene Fundamente, wenn sie als starr angenommen werden knnen. Diese Norm gilt fr lotrecht oder schrg und mittig oder ausmittig belastete Flachgrndungen im Boden mit der Einbindetiefe d und der Fundamentbreite b (siehe Bilder 1 und 2) im Bereich d/b 2 a) bei waagerechter Gelndeoberfl

15、che; b) bei geneigter Gelndeoberflche, sofern die lange Fundamentseite etwa parallel zu den Hhenlinien des Gelndes verluft und die horizontale Komponente der Resultierenden der Einwirkungen etwa pa-rallel zur kurzen Fundamentseite gerichtet ist. Fr d/b 2 liegen die Ergebnisse auf der sicheren Seite,

16、 sofern mit d/b = 2 gerechnet wird. Die Berechnung des Grundbruchwiderstands gilt fr Bden ohne plastische Eigenschaften (nicht bindige Bden), deren Lagerungsdichte D 0,2 (bei einer Ungleichfrmigkeitszahl U 3) bzw. D 0,3 (bei einer Ungleichfrmigkeitszahl U 3) ist; fr Bden mit plastischen Eigenschafte

17、n (bindige Bden) mit einer Konsistenzzahl lc 0,5. ANMERKUNG 1 Die fr die Anwendung dieser Norm angegebenen Voraussetzungen hinsichtlich der Lagerungsdich-te bzw. der Konsistenzzahl folgen aus der Tatsache, dass sich anderenfalls nicht die in Bild 1 beim Grundbruch ange-zeigte Gleitflche bis zur Geln

18、deoberflche einstellt (globaler Scherbruch), sondern nur ein rtliches Flieen eintritt (lokaler Scherbruch), bei dem der Boden unter und seitlich der Fundamentsohle so stark zusammengedrckt wird, dass sich Setzungen in einer Grenordnung wie beim Grundbruch ergeben. Whrend sich jedoch beim Grundbruch

19、das Gelnde seitlich des Fundamentes aufwlbt, ist dies beim rtlichen Flieen nicht der Fall. Wendet man diese Norm in Fllen an, bei denen rtliches Flieen eintritt, so ergeben sich zu groe Grundbruchwiderstnde, man liegt also auf der unsicheren Seite. 1 ANMERKUNG 2 Wegen der vereinfachenden Annahmen un

20、d der oft unsicheren Mittelwertbildung hinsichtlich der Schichtung und der Bodenkenngren kann der Grundbruchwiderstand nur annhernd ermittelt werden. Diese Norm gilt nicht fr den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit; dieser ist mithilfe von DIN 4019 zu fh-ren. In Gleichungen und Bildern dieser Norm si

21、nd fr den Reibungswinkel und die Kohsion die Formelzeichen und c eingesetzt. Es ist aus dem jeweiligen Zusammenhang bzw. aus dem zugehrigen Text zu entneh-men, ob damit im Einzelfall und c oder uund cugemeint sind. DIN 4017:2006-03 6 Legende 1 aussteifende Decke 2 Gelnde 3 lotrechte, mittige Last; S

22、ohldruckresultierende 4 Kellersohle 5 Gleitflche, Form ist abhngig vom Reibungswinkel 6 passive Rankine-Zone des Grundbruchkrpers 7 aktive Rankine-Zone des Grundbruchkrpers 8 Prandtl-Zone des Grundbruchkrpers Bild 1 Grundbruch unter einem lotrecht und mittig belasteten Fundament bei einheitlicher Sc

23、hichtung des Bodens im Bereich des Grundbruchkrpers DIN 4017:2006-03 7 Legende 1 schrg und ausmittig wirkende Beanspruchung; Sohldruckresultierende 2 Gleitflche; Form ist abhngig von und 3 wirkliche Grundflche 4 rechnerische Grundflche a) Querschnitt b) Grundriss; T parallel zu b (mit b wird immer d

24、ie krzere Seitenlnge bezeichnet) c) Grundriss; T parallel zu a Bild 2 Grundbruch unter ausmittig belasteten Fundamenten bei einheitlicher Schichtung im Bereich des Grundbruchkrpers DIN 4017:2006-03 8 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments er

25、forderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1054, Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau DIN 4019, Baugrund Setzungsberechnungen

26、 DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische Zwecke DIN 4021, Baugrund Aufschluss durch Schrfe und Bohrungen sowie Entnahme von Proben DIN 4022-1, Baugrund und Grundwasser Benennen und Beschreiben von Boden und Fels Schich-tenverzeichnis fr Bohrungen ohne durchgehende Gewinnung von geker

27、nten Proben im Boden und im Fels DIN 4023, Baugrund- und Wasserbohrungen Zeichnerische Darstellung der Ergebnisse E DIN 4084, Baugrund Gelndebruchberechnungen DIN 18137-1, Baugrund, Versuche und Versuchsgerte Bestimmung der Scherfestigkeit Begriffe und grundstzliche Versuchsbedingungen DIN EN 1997-1

28、, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln DIN EN ISO 14688-1, Geotechnische Erkundung und Untersuchung Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Boden Teil 1: Benennung und Beschreibung 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Norm gelten die folgend

29、en Begriffe. 3.1 Grundbruch Versagen des Baugrundes unter der Belastung eines Grndungskrpers durch Ausschpfen der Scherfes-tigkeit des Bodens 3.2 Grundbruchwiderstand Widerstand des Bodens bei Eintreten des Grundbruchs 3.3 Sohldruckresultierende aus allen Einwirkungen resultierende Kraft in der Sohl

30、fuge ANMERKUNG Siehe Abschnitt 5. DIN 4017:2006-03 9 4 Symbole und Abkrzungen Tabelle 1 Symbole Nr Symbole Benennung Einheit 1 a Fundamentlnge m 2 a Lnge der rechnerischen Grundflche des ausmittig belasteten Grndungs-krpers m 3 A Sohlflche des Grndungskrpers, projiziert in eine horizontale Ebene m24

31、 A Rechnerische Grundflche des Grndungskrpers m25 b Fundamentbreite bzw. -durchmesser (b a) m 6 b Breite der rechnerischen Grundflche des ausmittig belasteten Grndungs-krpers m 7 c Kohsion des drnierten Bodens kN/m28 cu Kohsion des undrnierten Bodens kN/m29 c Kohsion des Bodens, allgemein kN/m210 d

32、Geringste Grndungstiefe unter Gelnde bzw. unter Oberkante Kellersohle m 11 d Ersatzeinbindetiefe m 12 d1 Dicke der grobkrnigen Deckschicht ber wassergesttigtem bindigen Boden (siehe Anhang B) m 13 ea Ausmittigkeit der Sohldruckresultierenden in Richtung a m 14 e Basis des natrlichen Logarithmus 15 e

33、b Ausmittigkeit der Sohldruckresultierenden in Richtung b m 16 icLastneigungsbeiwert fr den Einfluss der Kohsion 1 17 id Lastneigungsbeiwert fr den Einfluss der Grndungstiefe 1 18 ib Lastneigungsbeiwert fr den Einfluss der Fundamentbreite 1 19 l,lsMae im Gleitflchenbild (siehe Bild A.1) m 20 m, ma,

34、mb Exponenten zur Berechnung der Lastneigungsbeiwerte 1 21 N Rechtwinklig zur Sohlflche gerichtete Komponente der Sohldruckresultieren-den kN 22 Nb Tragfhigkeitsbeiwert fr den Einfluss der Grndungsbreite 1 23 Nb0 Grundwert des Tragfhigkeitsbeiwertes fr den Einfluss der Grndungsbreite 1 24 Nc Tragfhi

35、gkeitsbeiwert fr den Einfluss der Kohsion 1 25 Nc0 Grundwert des Tragfhigkeitsbeiwertes fr den Einfluss der Kohsion 1 26 Nd Tragfhigkeitsbeiwert fr den Einfluss der seitlichen Auflast 1 27 Nd0 Grundwert des Tragfhigkeitsbeiwertes fr den Einfluss der seitlichen Auflast 1 DIN 4017:2006-03 10 Tabelle 1

36、 (fortgesetzt) Nr Symbole Benennung Einheit 28 Nh Horizontalkomponente der Sohldruckresultierenden kN 29 r1, r2, r Radien im Gleitflchenbild (siehe Bild A.1) m 30 Rn Komponente des Grundbruchwiderstandes normal zur Sohlflche kN 31 s Bermenbreite m 32 S Sohldruckresultierende kN 33 T Parallel zur Soh

37、lflche gerichtete Komponente der Sohldruckresultierenden kN 34 Sohlneigungswinkel Grad () 35 Gelndeneigungswinkel Grad 36 1Wichte des Bodens oberhalb der Grndungssohle kN/m337 2Wichte des Bodens unterhalb der Grndungssohle kN/m338 Lastneigungswinkel zur Normalen der Sohlflche Grad () 39 1, 2Hilfswin

38、kel fr die Bestimmung des Gleitflchenbildes (siehe Anhang A) Grad () 40 Winkel zwischen der parallel zur Sohlflche gerichteten Komponente der Sohldruckresultierenden und der Fundamentseite a Grad () 41 1, 2, 3Gleitflchenwinkel fr die Bestimmung des Gleitflchenbildes (siehe Bild A.1) Grad () 42 bGeln

39、deneigungsbeiwert fr den Einfluss der Fundamentbreite 1 43 dGelndeneigungsbeiwert fr den Einfluss der Grndungstiefe 1 44 cGelndeneigungsbeiwert fr den Einfluss der Kohsion 1 45 bFormbeiwert fr den Einfluss der Fundamentbreite 1 46 dFormbeiwert fr den Einfluss der Grndungstiefe 1 47 cFormbeiwert fr d

40、en Einfluss der Kohsion 1 48 bSohlneigungsbeiwert fr den Einfluss der Fundamentbreite 1 49 dSohlneigungsbeiwert fr den Einfluss der Grndungstiefe 1 50 cSohlneigungsbeiwert fr den Einfluss der Kohsion 1 51 Reibungswinkel des drnierten Bodens Grad () 52 uReibungswinkel des undrnierten Bodens Grad () 5

41、3 Reibungswinkel des Bodens, allgemein Grad () 54 , Hilfswinkel fr die Bestimmung des Gleitflchenbildes (siehe Anhang A) Grad () DIN 4017:2006-03 11 5 Einwirkungen Einwirkungen sind: a) Lasten oberhalb der Oberkante des Grndungskrpers; b) Eigenlast des Grndungskrpers; c) Last aus Sohlwasserdruck; d)

42、 Lasten aus Erddruck und seitlichem Wasserdruck; e) sonstige Horizontallasten am Grndungskrper; insbesondere die zur Sohlflche parallel wirkende Komponente der Bodenreaktion an der Stirnseite des Fundamentes (siehe DIN 1054); f) erforderlichenfalls zustzliche Massenkrfte (Strmungskraft); dynamische

43、Lasten, z. B. infolge Er-schtterungen oder Erdbeben knnen eine erhebliche Verringerung des Grundbruchwiderstands be-wirken; die vorliegende Norm gilt nicht fr diese Flle. 6 Widerstnde 6.1 Baugrundmodell Das Schichtenbild ist im Gleitflchenbereich (siehe Bild A.1) unter und neben dem Grndungskrper (s

44、iehe Bild 1) durch eine oder mehrere horizontale oder geneigte ebene Schichtgrenzen in Schnittdarstellung wie-derzugeben. Zur Bestimmung des Grundbruchwiderstands werden nur die Scherwiderstnde des Bodens unterhalb der Grndungsebene bercksichtigt. Die Bodenschichten oberhalb der Grndungsebene gehen

45、bei waage-rechter Sohlflche und horizontalem Gelnde nur als Auflast ein (siehe Bild 1). Bei geneigtem Gelnde gel-ten die Angaben nach Bild 3, bei geneigter Sohlflche die Angaben nach Bild 4. Bild 3 Formelzeichen bei Grundbruch unter einem ausmittig und schrg belasteten Streifenfundament in geneigtem

46、 Gelnde DIN 4017:2006-03 12 Bild 4 Formelzeichen bei Bercksichtigung einer geneigten Sohlflche 6.2 Werte fr die Bodenkenngren Fr jede Schicht mssen die Werte der Scherparameter (, c bzw. u, cu) sowie der Wichten 1und 2vor-liegen. Bei bindigen Bden ist zu entscheiden, ob die Scherparameter des undrni

47、erten Bodens (u, cu, Anfangs-standsicherheit) oder die des drnierten Bodens (, c, Endstandsicherheit) nach DIN 18137-1 zugrunde zu legen sind. Bei geschichtetem Boden darf wie bei homogenem Baugrund gerechnet werden, wenn die Werte der Rei-bungswinkel der einzelnen Schichten um nicht mehr als 5 vom

48、gemeinsamen arithmetischen Mittelwert abweichen. Zur Mittelwertbildung der Bodenkenngren sind die einzelnen Schichtparameter entsprechend ihrem Einfluss auf den Grundbruchwiderstand gewichtet zu erfassen. Es darf auf folgende Weise gewichtet werden: a) fr die Wichte entsprechend dem Anteil der Teilflche der Einzelschicht an der Gesamtflche des Grundbruchkrpers; b) fr den Reibungswinkel und die Kohsion entsprechend den Teilabschnitten der Gleitflche in den