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Untersuchung zu Schadensfällen mit Baugeräten bei Arbeitsebenen auf Baustellen

Untersuchung zu Schadensfällen mit Baugeräten bei Arbeitsebenen auf Baustellen

Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus
Bearbeiter: Dipl.-Ing. Mark Klameth
Laufzeit: Abschluss 2012

Einführung

Asphaltiertes Planum im Verladebereich bei schlechtem Wetter Asphaltiertes Planum im Verladebereich bei schlechtem Wetter Asphaltiertes Planum im Verladebereich bei schlechtem Wetter
Asphaltiertes Planum im Verladebereich bei schlechtem Wetter

Bei der Errichtung von Bauwerken sind oft schwere Baufahrzeuge beteiligt, die Material zur und weg von der Baustelle transportieren oder auf der Baustelle direkt an der Erstellung von Gewerken beteiligt sind. Bei nassen Witterungsverhältnissen verschlechtern sich die Bodenverhältnisse auf dem Baustellengelände. Ein normales Befahren des Geländes ist unter diesem Umständen nur noch auf befestigten Baustraßen möglich, damit die Fahrer nicht mit ihren Fahrzeugen im oft schlammigen Untergrund versinken. Außerhalb dieser besfestigten Bereiche ist ein direktes Befahren des freien Geländes bei stark bindigen und  wassergesättigten Böden ohne Hilfsmittel gar nicht mehr möglich.

Hierzu wird in der Regel ein Planum aus nichtbindigen Boden als Arbeitsebene erstellt. Dieses Planum muss in der Lage sein, die Lasten der schweren Baufahrzeuge sicher in der Untergrund abzuleiten, ohne dass diese einbrechen, versinken oder ggf. sogar umstürzen und somit eine Gefahr für Mensch und Material darstellen. Die benötigte Stärke eines solchen Planums wird maßgeblich durch den vorhandenen Untergrund bestimmt. Ein unzweckmäßiges Planum kann daher zu einer nicht ausreichenden Standsicherheit und entsprechenden Schäden führen.

Problematik

Umgestürzte Raupe auf Planum Umgestürzte Raupe auf Planum Umgestürzte Raupe auf Planum
Umgestürzte Raupe auf Planum

Angaben über die Erstellung eines Planums finden sich in der DIN 4017 Anhang B (Durchstanznachweis). In Abhängigkeit der Belastung und deren geometrischer Form, sowie den Parametern der Tragschicht und der darunter liegenden bindigen Schicht, kann ein rechnerischer Widerstand (Rn) des Bodensystems gegen Durchstanzen dieser Belastung ermittelt werden.

Trotz Durchführung dieses Nachweises kommt es auf Baustellen immer wieder zu schweren Unfallen, bei denen Baumaschinen auf einem solchen Planum trotz anscheinend korrekter Ausführung versinken oder umstürzen. Hohe materielle Kosten, sowie evtl. auch zu beklagende Opfer sind die Folge.

 

Untersuchungen

FE-Modell eines Bodenaufbaus in PLAXIS FE-Modell eines Bodenaufbaus in PLAXIS FE-Modell eines Bodenaufbaus in PLAXIS
FE-Modell eines Bodenaufbaus in PLAXIS

Aufgetretene Schadensfälle werden zur Zeit auf ihre Ursache hin untersucht. Mit dem Finite-Element-System PLAXIS wird die konkrete Situation eines Schadensfalles nachgerechnet. Dabei wird überprüft, ob nach den Berechnungen der FE-Methode für den vorliegenden Fall der anstehende Boden eine ausreichende Standsicherheit besitzt und ob die Ergebnisse mit den Vorgaben aus der DIN 4017 vergleichbar sind. Weiterhin ist zu prüfen, ob eher Versagen durch Grundbruch oder Durchstanzen maßgeblich sind.

In einer weiteren Parameterstudie wird ermittelt, ob die Vorgaben der DIN 4017 bezüglich des Durchstanzens generelle Gültigkeit besitzen, oder ob es Anwendungsgrenzen gibt, die eingehalten werden müssen, obwohl sie nicht explizit genannt werden.

Des Weiteren wird anhand der vorliegenden Schadensfälle überprüft, ob neben der eigentlichen Ausführung des Planums noch weitere Faktoren für Versagenszustände maßgeblich sein könnten, die bislang nicht in Erwägung gezogen wurden.