Standsicherheitsberechnungen an bestehenden Gewichtsstützwänden

Große Teile älterer Wasserbauwerke bestehen aus massigen Gewichtsstützwänden. Die Bauweise ist durch teilweise mehrere Meter mächtige Querschnitte aus unbewehrtem Beton oder Mauerwerk gekennzeichnet. Neben Erddruck und Einwirkungen aus dem Anlagenbetrieb sind oft hohe Wasserlasten aufzunehmen. Statische Nachrechnungen nach geltendem Regelwerk mit den üblichen vereinfachten Ansätzen führen fast immer zu rechnerischen Standsicherheitsdefiziten, aus denen wiederum aufwendige statische Verstärkungsmaßnahmen oder gar Ersatzneubauten resultieren. Defizite ergeben sich vor allem aus der Vernachlässigung des mehrdimensionalen Spannungs- bzw. Dehnungszustands und dem sehr konservativen Ansatz für den im Bauteilinneren wirkenden Riss- und Porenwasserdruck nach geltender Norm. Im folgenden Beitrag wird anhand erster numerischer Analysen an einem zweidimensionalen FE-Stützwandmodell unter Berücksichtigung der Wechselwirkung zwischen Rissbildung und Verteilung des inneren Wasserdrucks gezeigt, dass mit einer genaueren Erfassung der statischen Verhältnisse rechnerische Sicherheitsreserven klar nachweisbar sind. Es ist empfehlenswert, diese Untersuchungen fortzuführen und auf eine größere Modellpalette auszudehnen, um zu verallgemeinerungsfähigen Aussagen zu kommen und damit die Basis zur Aufwertung des in der Praxis gängigen Ingenieurmodells zu schaffen.

Stability calculations for existing gravity retaining walls

Many parts of older waterway structures consist of gravity retaining walls. The construction is characterized by cross-sections, several meters thick, consisting of unreinforced concrete or masonry. Besides earth pressure and impacts caused by operation, frequently high water loads have to be borne. Static recalculations, applying the existing standards using the normal simplified approach, almost always lead to theoretical deficits regarding structural stability. These, in turn, result in expensive structural reinforcement measures or even replacement constructions. Deficits result especially from neglecting the multidimensional stress and strain states and the very conservative approach of the inner water pressure in form of crack and pore water pressure in accordance with the applicable standards. This article uses the example of numerical analyses performed in a two-dimensional FE-model of a retaining wall, taking into account the interaction between crack formation and distribution of the inner water pressure for each variation considered, to show that calculatory safety margins are clearly detectable. It is recommended to extend the scope of the analysis to a wider range of models, in order to confirm the gained findings as well as to upgrade on this basis the engineering model in common practice.