WO2021213723A1 - Verfahren und anordnung zum überwachen einer bauwerksgründung - Google Patents

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WO2021213723A1
WO2021213723A1 PCT/EP2021/055475 EP2021055475W WO2021213723A1 WO 2021213723 A1 WO2021213723 A1 WO 2021213723A1 EP 2021055475 W EP2021055475 W EP 2021055475W WO 2021213723 A1 WO2021213723 A1 WO 2021213723A1
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WO
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building
soil
foundation
measured values
model
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/055475
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fadi HADDAD
Luan Nguyen
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Bauer Spezialtiefbau Gmbh filed Critical Bauer Spezialtiefbau Gmbh
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Priority to US17/996,998 priority patent/US20230127152A1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/022—Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/08—Investigation of foundation soil in situ after finishing the foundation structure

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a building foundation in a soil for a building, according to claim 1.
  • the invention further relates to an arrangement for monitoring a building foundation in a soil for a building according to claim 11.
  • To monitor building foundations it is basically known to provide various sensors in the foundation of a building or on this, through which the state of the building foundations can be monitored. Such sensors can be used to measure deformations, cracks, settlements or forces in the building foundation. It is also known to feed the measurement data to a control center which compares the measured values with stored limit values in order to determine at an early stage if excessive or impermissible changes occur in the foundation of the building. This allows, for example, the opportunity to carry out renovation measures on the foundation of the structure or the structure at an early stage in order to avoid major damage.
  • the soil conditions of the soil in which the building foundation is to be created are of decisive importance.
  • the foundation of the building must be designed depending on the load-bearing capacity of the soil. Particularly in the case of larger structures, a possible Lends a realistic determination of the soil conditions of decisive importance.
  • a building foundation on soft or sandy soils must be interpreted considerably differently than on rocky soils.
  • the soil conditions are unclear at many construction sites, as the soil is made up of different layers with varying layer thicknesses or there are different soil areas with rock, gravel, sand, loam and cavities.
  • a soil model is then calculated, which is used as a basis for the design of the building foundation with precautionary safety margins.
  • the soil model determined in this way can sometimes differ greatly from the actual soil conditions.
  • increased safety margins are to be provided for in the foundation design, which, however, can lead to significantly increased costs, for example by increasing the number and / or size of foundation piles, anchors, reinforcement bars and increased masses of concrete.
  • the invention is based on the object of specifying a method and an arrangement with which a particularly reliable monitoring of a state of the foundation of a building is made possible.
  • a method for monitoring a building foundation in the ground for a building, with soil parameters being determined for the soil, based on the determined soil parameters by means of a calculator.
  • a previous soil model is calculated on which a formation of the building foundation is designed taking into account the default data of the building to be constructed, during and / or after the creation of the building foundation by means of measuring devices, measured values for settlement, deformation and / or forces on the building foundation or the structure are recorded, the measured values are fed to the computer unit, which checks whether the measured values are in accordance with the previous soil model, and, if the measured values are not in accordance with the previous soil model, a subsequent soil model is calculated by the computer unit , for which the measured values are in accordance with the new soil model.
  • the invention is not limited - as is the case with the classic monitoring method - to the acquisition of measurement data on a building foundation with a building and a comparison of the measurement data with limit values as to whether a building foundation or a building is still behaving in an expected and permissible manner Changes occur which make it necessary to initiate security measures.
  • the method according to the invention goes significantly beyond previously known methods in terms of monitoring.
  • the method according to the invention checks whether the measured values of the sensors on the building foundation or the building are in accordance with the soil model on which the design of the building foundation was based. If these measured values lie in the expected value range, which was determined on the basis of the preceding soil model, then a correct condition of the structure is determined. If individual or several measured values at the building foundation or the building show unexpected or excessive deviations, even if the individual values should not be critical or problematic for the building, a new subsequent soil model can be calculated using the method according to the invention, in which the current measured values are in accordance with the arithmetically expected values or within the expected value range.
  • a back calculation or repeated calculation of the building foundation can then be carried out and it can be checked whether this still corresponds to the specification data for the building.
  • measured values on the foundation of the building or a building are used in order to determine a refined soil model. This refined and thus more realistic soil model can then be used to check the extent to which the building foundation is in accordance with the requirements.
  • the previous soil model is compared with the subsequent soil model to determine the extent to which the specified foundation data have been achieved.
  • structural measures can then be determined or proposed by the computer unit in order to achieve or ensure that the specified data or requirements are achieved in the new floor model.
  • the default data include a load-bearing capacity and / or service life of the building foundation or the building.
  • the load-bearing capacity of a building foundation is a decisive requirement that must be complied with when erecting a building on the building foundation.
  • dams which are also often provided with enclosing walls in the ground
  • the service life of both the dam and the enclosing walls in the ground which in the context of the invention are also to be regarded as a building foundation
  • more precise knowledge of the soil can lead to considerable lengthening or shortening of the service life.
  • reliable information on the expected service life can have an impact on the type and number of maintenance and / or renovation measures as well as the premium level for building insurance.
  • the soil parameters for determining the first soil model can be determined in any suitable manner, for example by means of empirical values the area in which the building site is located or based on findings from other comparable building projects in the area.
  • the soil parameters are determined by soil examinations, in particular test bores.
  • core drillings can be carried out, with the structure of the soil being able to be determined on the basis of the drill cores obtained.
  • boreholes with probes or probes can be carried out from the soil surface in order to determine soil parameters.
  • the soil parameters include the type, structure and size of soil layers as well as a soil load-bearing capacity. This can also include recording a rock horizon in the ground. In this way, a particularly good and realistic determination can be achieved for the first soil model to be calculated.
  • any type of suitable measuring device can be used to record changes to the foundation of the structure or the structure.
  • sensors in particular strain gauges and / or load cells, are attached to or in the building foundation and / or the building as measuring devices. These sensors can collect measurement data from the time of installation and over a long period of several years or decades, which allow reliable conclusions to be drawn about the condition of the building foundation or the structure.
  • the measuring devices can be connected to the computer unit or a transmission unit by wire.
  • a particularly flexible arrangement according to one embodiment of the invention is that the measuring devices are wirelessly connected to the computer unit.
  • the measuring devices can thus be queried continuously or at predetermined time intervals by a central computer unit or a mobile computer unit. It can be particularly expedient for the measuring devices to be completely or largely self-sufficient in terms of energy, for example with a service life battery.
  • the measuring devices are provided with a transponder which responds to an incoming signal ches simultaneously transmits the necessary energy, carries out a measurement and / or sends measurement data to the computer unit via a transmission unit.
  • Particularly reliable monitoring of a building or a building's foundation is achieved in that the method is carried out repeatedly, in particular at regular time intervals. If measured values are obtained which do not show any changes or which are expected based on the preceding soil model, no further calculations are required, since the building or the building foundation are in a proper condition. However, if the transmitted measured values result in changes outside a permissible framework, the computer unit checks whether and to what extent the preceding soil model needs to be refined or corrected. This then results in a subsequent soil model, on the basis of which the design of the structure is checked again and it is calculated to what extent all relevant default data are adhered to, also taking into account the new soil model.
  • the method according to the invention can be used in such a way that the following soil models are only carried out after the foundation of the structure or the structure as a whole has been completed. According to a further development of the invention, however, it can be particularly economical that when the measured values are recorded, the following soil model is taken into account for the design of the building foundation in subsequent construction phases when creating the building foundation. Particularly in the case of larger structures, which are created in individual Bauab sections, findings and measurement results can already be processed for a first completed construction phase with the method according to the invention, whether and to what extent the previous underlying soil model is determined in accordance with reality. In this way, if necessary, refined soil models can be taken into account when considering subsequent construction phases, for example for the design of foundation piles, retaining walls, anchoring, etc.
  • An improvement in building safety is achieved in particular in that a warning is issued by the computer unit if, in the following soil model, the specified data for the building foundation are no longer achieved.
  • remedial or security measures can be taken to ensure the safety of the structure and, if necessary, of users. For example, if necessary, additional foundation piles or stiffeners can be introduced.
  • the structure could also be relieved through relief measures, so that the risk of overstressing is counteracted.
  • the invention further relates to an arrangement for monitoring a building foundation in a soil for a building with a computer unit through which, based on certain soil parameters, a preceding soil model is indirect, based on which the building foundation is designed taking into account specified data, and measuring devices the building foundation or the structure, the measuring devices recording settlement, deformations and / or forces on the building foundation or the building, the computer unit being in data connection with the measuring devices for the transmission of measurement data and the computer unit being able to check whether the measured values are in accordance with the first soil model, and a subsequent soil model can be calculated by the computing unit, in which the measured values are in accordance with the subsequent soil model if the measured values are not in accordance with the preceding soil model.
  • Fig. 1 is a first schematic flow chart for the inventive
  • FIG. 2 shows a further schematic flow diagram for a further development of the method according to the invention.
  • the determination of the soil model is further illustrated in FIG. 1.
  • the calculation model Based on given soil parameters, which is a stiffness modulus or a specific weight of the soil and soil shear parameters as well as loads from the environment and geometric conditions, such as the thickness of soil layers, a first soil model is calculated.
  • measured data or measured values for example on deformations, settlements, anchor and lateral forces, can be recorded by appropriate sensor devices on the building foundation and the structure, which can also include the construction site and the subsoil.
  • these measured data or measured values which are specified as dO, are compared with the expected measured values d, which theoretically result from the calculation model. If there is a difference between the theoretically determined nominal values d and the actually measured measured values dO within a tolerance eps, the input soil parameters are confirmed. In this case, the soil or calculation model is not recalculated.
  • optimization algorithms are carried out by a computer unit in which the previously assumed soil parameters are changed until a subsequent soil model or calculation model based on changed soil parameters m are created, which reflect the actual conditions of the soil more realistically.
  • the new soil model or calculation model determined in this way can then be used according to FIG. 2 for a back calculation or recalculation of the design of the building or the building.
  • the original design variables relating to the layout which could be the installation depth, number, length and position of the anchors, the diameter and spacing of a pile wall and the thickness of a diaphragm wall for securing the excavation, for example, are checked again and recalculated on the basis of the new calculation model.
  • the computer unit can be used to minimize settlement and cutting forces in the wall, floor slab and foundation elements and the total costs, as well as maximize structural safety, for example. Based on these specifications, the computer unit can use multi-criteria optimization Calculation algorithms, for example for further construction phases, calculate whether design variables can or must be changed under the given criteria. In this way, for example, a material-optimized, cost-effective and / or particularly safe structural design can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen einer Bauwerksgründung in einem Boden für ein Bauwerk, wobei zu dem Boden Bodenparameter bestimmt werden, basierend auf den bestimmten Bodenparametern mittels einer Rechnereinheit ein vorausgehendes Bodenmodell errechnet wird, auf welchem eine Ausbildung der Bauwerksgründung unter Berücksichtigung von Vorgabedaten des zu errichtenden Bauwerks ausgelegt wird, beim und/oder nach dem Erstellen der Bauwerksgründung mittels Messeinrichtungen Messwerte zu Setzungen, Verformungen und/oder Kräften an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk erfasst werden, die Messwerte der Rechnereinheit zugeführt werden, welche überprüft, ob die Messwerte im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell stehen, und, fass die Messwerte nicht im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell stehen, durch die Rechnereinheit ein nachfolgendes Bodenmodell errechnet wird, bei welchem die Messwerte im Einklang mit dem neuen Bodenmodell stehen.

Description

VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUM ÜBERWACHEN EINER BAUWERKS-
GRUNDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Bauwerksgründung in einem Boden für ein Bauwerk, gemäß dem Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zum Überwachen einer Bauwerks gründung in einem Boden für ein Bauwerk gemäß dem Anspruch 11.
Zur Überwachung von Bauwerksgründungen ist es grundsätzlich bekannt, verschie dene Sensoren in der Gründung eines Bauwerkes oder an dieser vorzusehen, durch welche der Zustand der Bauwerksgründung überwacht werden kann. Mit derartigen Sensoren können Verformungen, Risse, Setzungen oder Kräfte in der Bauwerks gründung gemessen werden. Dabei ist es weiterhin bekannt, die Messdaten einer Zentrale zuzuführen, welche die gemessenen Werte mit hinterlegten Grenzwerten vergleicht, um so frühzeitig zu ermitteln, wenn übermäßige oder unzulässige Ände rungen an der Bauwerksgründung auftreten. Dies erlaubt beispielsweise die Mög lichkeit, frühzeitig Sanierungsmaßnahmen an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk durchzuführen, um größere Schäden zu vermeiden.
Ein derartiges System einer Bauwerküberwachung im Zusammenhang mit einer Brü cke wird beispielsweise in der US 8,990,027 B2 oder der hierzu korrespondierenden EP 2391 776 B1 beschrieben.
Für die Bestimmung der Tragfähigkeit einer Bauwerksgründung sind die Bodenver hältnisse des Bodens von maßgeblicher Bedeutung, in welchem die Bauwerksgrün dung zu erstellen ist. In Abhängigkeit von der Tragfähigkeit des Bodens ist die Bau werksgründung auszulegen. Insbesondere bei größeren Bauwerken ist eine mög- liehst wirklichkeitsgetreue Bestimmung der Bodenverhältnisse von maßgeblicher Be deutung. So ist eine Bauwerksgründung auf weichen oder sandigen Böden erheblich anders auszulegen als auf felsigen Böden. Allerdings sind an vielen Bauplätzen die Bodenverhältnisse unklar, da etwa der Boden aus verschiedenen Schichten mit vari ierenden Schichtdicken aufgebaut ist oder unterschiedliche Bodenbereiche mit Fels, Kies, Sand, Lehm und Hohlräumen vorhanden sind.
Bei der Erstellung größerer Bauwerke ist es daher üblich, Probebohrungen an meh reren Stellen eines Bauplatzes durchzuführen, um nähere Kenntnisse zum genauen Bodenaufbau zu erlangen. Basierend auf den einzelnen Probebohrungen wird dann ein Bodenmodell errechnet, welches der Auslegung der Bauwerksgründung mit vor sorglichen Sicherheitszuschlägen zugrunde gelegt wird. Insbesondere an Baustellen mit einem nicht-homogenen Boden kann das so bestimmte Bodenmodell teilweise stark von den tatsächlichen Bodenverhältnissen abweichen. In einem solchen Fall sind grundsätzlich erhöhte Sicherheitszuschläge bei der Gründungsauslegung vor zusehen, welche jedoch zu erheblich erhöhten Kosten führen können, etwa durch Erhöhung der Anzahl und/oder Größe von Gründungspfählen, Verankerungen, Be wehrungseisen und erhöhten Massen an Beton.
Zudem besteht ein Problem dahingehend, dass trotz entsprechender Sicherheitszu schläge bei unerwartet großen Abweichungen zwischen dem Bodenmodell und den tatsächlichen Bodenverhältnissen langfristig Schäden an dem Bauwerk auftreten und auch die Lebensdauer eines Bauwerkes verkürzen können.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit welchen eine besonders zuverlässige Überwachung eines Zustan des einer Bauwerksgründung ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 und zum anderen durch eine Anordnung mit den Merkmalen des An spruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhän gigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen einer Bauwerksgründung im Boden für ein Bauwerk vorgesehen, wobei zu dem Boden Bodenparameter be stimmt werden, basierend auf den bestimmten Bodenparametern mittels einer Rech- nereinheit ein vorausgehendes Bodenmodell errechnet wird, auf welchem eine Aus bildung der Bauwerksgründung unter Berücksichtigung von Vorgabedaten des zu errichtenden Bauwerks ausgelegt wird, beim und/oder nach dem Erstellen der Bau werksgründung mittels Messeinrichtungen Messwerte zu Setzungen, Verformungen und/oder Kräften an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk erfasst werden, die Messwerte der Rechnereinheit zugeführt werden, welche überprüft, ob die Messwer te im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell stehen, und, falls die Mess werte nicht im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell stehen, durch die Rechnereinheit ein nachfolgendes Bodenmodell errechnet wird, bei welchem die Messwerte im Einklang mit dem neuen Bodenmodell stehen.
Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht - wie bei den klassischen Überwachungs verfahren - auf eine Erfassung von Messdaten an einer Bauwerksgründung mit ei nem Bauwerk und einem Vergleich der Messdaten mit Grenzwerten, ob sich eine Bauwerksgründung oder ein Bauwerk noch in erwarteter und zulässiger Weise ver hält oder Veränderungen auftreten, welche die Einleitung von Maßnahmen zur Si cherung erforderlich machen.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht hinsichtlich der Überwachung über bisher bekannte Verfahren deutlich hinaus. Es wird durch das erfindungsgemäße Verfahren überprüft, ob die Messwerte der Sensoren an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk im Einklang mit dem Bodenmodell stehen, welches der Auslegung der Bauwerksgründung zugrunde gelegt worden ist. Liegen diese Messwerte in dem er warteten Wertebereich, welcher anhand des vorausgehenden Bodenmodells be stimmt worden ist, so wird ein korrekter Zustand des Bauwerks festgestellt. Weisen einzelne oder mehrere Messwerte an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk nicht erwartete oder übermäßige Abweichungen auf, selbst wenn die einzelnen Wer te für das Bauwerk nicht kritisch oder problematisch sein sollten, so kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein neues nachfolgendes Bodenmodell errechnet werden, bei welchem die aktuellen Messwerte im Einklang mit den rechnerisch zu erwartenden Werten oder innerhalb des erwartenden Wertebereichs sind. Basierend auf diesem neuen nachfolgenden Bodenmodell kann dann eine Rückrechnung oder wiederholte Berechnung der Bauwerksgründung erfolgen und geprüft werden, ob diese noch den Vorgabedaten für das Bauwerk entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also Messwerte an der Bauwerks gründung oder einem Bauwerk herangezogen, um ein verfeinertes Bodenmodell zu bestimmen. Dieses verfeinerte und damit wirklichkeitsnahere Bodenmodell kann dann herangezogen werden, um zu prüfen, inwieweit die Bauwerksgründung anfor derungsgemäß ist.
Es kann somit als eine Grundidee der Erfindung angesehen werden, Messdaten an einer Bauwerksgründung und eventuell einem Bauwerk heranzuziehen, um Rück schlüsse auf die Bodenbeschaffenheit zu ziehen und ein ursprüngliches oder vo rausgehendes Bodenmodell zu verfeinern und näher an der Wirklichkeit auszurich ten.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das vor ausgehende Bodenmodell mit dem nachfolgenden Bodenmodell verglichen wird, in wieweit Vorgabedaten der Gründung erreicht sind. Insbesondere können durch die Rechnereinheit hierauf bauliche Maßnahmen ermittelt oder vorgeschlagen werden, um ein Erreichen der Vorgabedaten oder Anforderungen bei dem neuen Bodenmo dell zu erreichen oder sicherzustellen.
Besonders zweckmäßig ist es, dass die Vorgabedaten eine Tragfähigkeit und/oder Lebensdauer der Bauwerksgründung oder des Bauwerks umfassen. Insbesondere die Tragfähigkeit einer Bauwerksgründung ist eine maßgebliche Vorgabe, die zur Errichtung eines Bauwerkes auf der Bauwerksgründung einzuhalten ist. Insbesonde re bei Staudämmen, welche auch häufig mit Umfassungswänden im Boden versehen sind, ist eine Lebensdauer sowohl des Staudamms als auch der Umfassungswände im Boden, welche im Sinne der Erfindung auch als eine Bauwerksgründung anzuse hen sind, ein maßgeblicher Vorgabefaktor. Besonders bei derartigen Bauwerken o- der Bauprojekten können genauere Kenntnisse über den Boden zu erheblichen Ver längerungen oder Verkürzungen der Lebensdauer führen. Insbesondere bei Stau dämmen können gesicherte Angaben zur erwartenden Lebensdauer einen Einfluss auf Art und Anzahl von Wartungs- und/oder Sanierungsmaßnahmen sowie zur Prä mienhöhe notwendiger Bauwerksversicherungen haben.
Grundsätzlich können die Bodenparameter zur Bestimmung des ersten Bodenmo dells in jeder geeigneten Weise ermittelt werden, so etwa durch Erfahrungswerte zu der Gegend, in welcher der Bauplatz liegt, oder durch Erkenntnisse aus anderen vergleichbaren Bauprojekten in der Gegend. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass die Bodenparameter durch Bodenuntersu chungen, insbesondere Probebohrungen, bestimmt werden. Insbesondere können Kernbohrungen durchgeführt werden, wobei anhand der gewonnenen Bohrkerne ein Aufbau des Bodens ermittelt werden kann. Weiter können auch Bohrungen mit Son den oder Sondierungen von der Bodenoberfläche aus durchgeführt werden, um Bo denparameter zu ermitteln.
Besonders zweckmäßig ist es weiterhin, dass die Bodenparameter Art, Aufbau und Größe von Bodenschichten sowie eine Bodentragfähigkeit umfassen. Dies kann auch eine Erfassung eines Felshorizontes im Boden beinhalten. So kann schon für das erste zu errechnende Bodenmodell eine besonders gute und realitätsnahe Be stimmung erreicht werden.
Zur Erfassung von Änderungen an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk kön nen jede Art von geeigneten Messeinrichtungen eingesetzt werden. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass als Messeinrichtun gen Sensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen und/oder Kraftmessdosen, an oder in der Bauwerksgründung und/oder dem Bauwerk angebracht werden. Diese Sensoren können dabei vom Zeitpunkt des Einbaus an und über eine lange Zeitdau er von mehreren Jahren oder Jahrzehnten Messdaten erfassen, welche einen zuver lässigen Rückschluss auf den Zustand der Bauwerksgründung oder des Bauwerks zulassen.
Abhängig von der Einbausituation können die Messeinrichtungen drahtgebunden mit der Rechnereinheit oder einer Sendeeinheit in Verbindung stehen. Eine besonders flexibel einsetzbare Anordnung nach einer Ausführungsvariante der Erfindung be steht darin, dass die Messeinrichtungen drahtlos mit der Rechnereinheit in Verbin dung stehen. Die Messeinrichtungen können so beständig oder in vorgegebenen Zeitabständen durch eine zentrale Rechnereinheit oder eine mobile Rechnereinheit abgefragt werden. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, dass die Messein richtungen vollständig oder weitgehend energieautark, etwa mit einer Lebensdauer batterie, versehen sind. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die Messeinrichtun gen mit einem Transponder versehen sind, welcher auf ein eingehendes Signal, wel- ches gleichzeitig die notwendige Energie überträgt, eine Messung durchführt und/oder Messdaten über eine Sendeeinheit zur Rechnereinheit abgibt.
Eine besonders zuverlässige Überwachung eines Bauwerks oder einer Bauwerks gründung wird dadurch erzielt, dass das Verfahren wiederholt, insbesondere in re gelmäßigen Zeitabständen, ausgeführt wird. Werden dabei Messwerte erhalten, wel che keine oder basierend auf dem vorausgehenden Bodenmodell zu erwartende Än derungen anzeigen, so bedarf es keiner weiteren Berechnungen, da sich das Bau werk oder die Bauwerksgründung in einem ordnungsgemäßen Zustand befinden. Ergeben die übermittelten Messwerte jedoch Änderungen außerhalb eines zulässi gen Rahmens, wird durch die Rechnereinheit überprüft, ob und inwieweit das vo rausgehende Bodenmodell zu verfeinern oder zu korrigieren ist. Hieraus ergibt sich dann ein nachfolgendes Bodenmodell, anhand dem nochmals die Auslegung des Bauwerks überprüft und berechnet wird, inwieweit alle maßgeblichen Vorgabedaten auch unter Berücksichtigung des neuen Bodenmodells eingehalten sind.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren so eingesetzt werden, dass die nachfolgenden Bodenmodelle erst nach Abschluss einer Bauwerksgründung oder des Bauwerkes insgesamt durchgeführt werden. Nach einer Weiterbildung der Erfin dung kann es jedoch besonders wirtschaftlich sein, dass beim Erfassen der Mess werte noch beim Erstellen der Bauwerksgründung das nachfolgende Bodenmodell für die Auslegung der Bauwerksgründung in nachfolgenden Bauabschnitten berück sichtigt wird. Insbesondere bei größeren Bauwerken, welche in einzelnen Bauab schnitten erstellt werden, können so bereits Erkenntnisse und Messergebnisse zu einem ersten abgeschlossenen Bauabschnitt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden, ob und inwieweit das vorausgehende zugrunde gelegte Boden modell realitätsentsprechend ermittelt ist. Auf diese Weise können gegebenenfalls verfeinerte Bodenmodelle bei der Berücksichtigung nachfolgender Bauabschnitte, etwa zur Auslegung von Gründungspfählen, Stützwänden, Rückverankerungen etc., berücksichtigt werden.
Eine Verbesserung der Bauwerkssicherheit wird insbesondere dadurch erzielt, dass durch die Rechnereinheit eine Warnung ausgegeben wird, wenn bei dem nachfol genden Bodenmodell Vorgabedaten zur Bauwerksgründung nicht mehr erreicht sind. In einem solchen Fall können Sanierungs- oder Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Sicherheit des Bauwerkes und gegebenenfalls von Nutzern zu ge währleisten. Beispielsweise können nötigenfalls zusätzliche Gründungspfähle oder Versteifungen eingebracht werden. Auch könnte durch Entlastungsmaßnahmen das Bauwerk entlastet werden, so dass einer Gefahr einer Überbeanspruchung entge gengewirkt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Überwachung einer Bauwerks gründung in einem Boden für ein Bauwerk mit einer Rechnereinheit, durch welche basierend auf bestimmten Bodenparametern ein vorausgehendes Bodenmodell er mittelbar ist, basierend auf welchem eine Auslegung der Bauwerksgründung unter Berücksichtigung von Vorgabedaten erfolgt, und Messeinrichtungen an der Bau werksgründung oder dem Bauwerk, wobei die Messeinrichtungen Setzungen, Ver formungen und/oder Kräfte an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk erfassen, wobei die Rechnereinheit mit den Messeinrichtungen zur Übertragung von Messda ten in Datenverbindung steht und durch die Rechnereinheit überprüfbar ist, ob die Messwerte im Einklang mit dem ersten Bodenmodell stehen, und durch die Rech nereinheit ein nachfolgendes Bodenmodell errechenbar ist, bei welchem die Mess werte im Einklang mit dem nachfolgenden Bodenmodell stehen falls die Messwerte nicht im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell stehen.
Mit dieser Anordnung kann insbesondere das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Es können dabei die zuvor dargelegten Vorteile er zielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ablaufdiagrammen zu bevorzugten Aus führungsbeispielen weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein erstes schematisches Ablaufdiagramm zu dem erfindungsgemäßen
Verfahren; und
Fig. 2 ein weiteres schematische Ablaufdiagramm zu einer Weiterbildung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In Fig. 1 ist die Bestimmung des Bodenmodells, welches hier als Berechnungsmodell bezeichnet ist, weiter verdeutlicht. Basierend auf vorgegebenen Bodenparametern, welche ein Steifmodul oder eine Wichte des Bodens und Bodenscheerparameter sowie Lasten aus der Umgebung und geometrische Gegebenheiten, etwa die Mäch tigkeit von Bodenschichten, umfassen können, wird ein erstes Bodenmodell berech net.
Weiterhin können an der Bauwerksgründung und dem Bauwerk, welche auch die Baustelle und den Baugrund miteinschließen können, Messdaten oder Messwerte zum Beispiel zu Verformungen, Setzungen, Anker- und Seitenkräften, durch entspre chende Sensoreinrichtungen erfasst werden. Diese Messdaten oder Messwerte, welche als dO angegeben sind, werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den zu erwartenden Messwerte d, welche sich theoretisch aus dem Rechnungs model ergeben, verglichen. Liegt eine Differenz zwischen den theoretisch ermittelten Sollwerten d und den tatsächlich gemessenen Messwerten dO innerhalb einer Tole ranz eps, sind die Eingangsbodenparameter bestätigt. In diesem Fall erfolgt keine Neuberechnung des Boden- oder Berechnungsmodells.
Überschreitet der Differenzwert zwischen den Sollwerten und den Istwerten jedoch den vorgegebenen Toleranzbereich eps, werden durch eine Rechnereinheit Optimie rungsalgorithmen durchgeführt, bei denen die vorausgegangenen unterstellten Bo denparameter geändert werden, bis ein nachfolgendes Bodenmodell oder Berech nungsmodell basierend auf geänderten Bodenparametern m, erstellt sind, welche die tatsächlichen Verhältnisse des Bodens realitätsnäher wiedergeben.
Das so ermittelte neue Bodenmodell oder Berechnungsmodell kann dann gemäß Fig. 2 für eine Rückrechnung oder Neuberechnung der Auslegung der Bauwerks gründung oder des Bauwerkes herangezogen werden. Dabei werden zunächst die ursprünglichen Designvariablen betreffend die Auslegung, welche beispielsweise für eine Baugrubensicherung eine Einbautiefe, Anzahl, Länge und Lage der Anker, Durchmesser und Abstand einer Pfahlwand und Dicke einer Schlitzwand sein kön nen, auf Grundlage des neuen Berechnungsmodells nochmals überprüft und neu berechnet.
Dabei kann durch die Rechnereinheit eine Minimierung etwa von Setzungen und Schnittkräften in Wand, Bodenplatte und Gründungselementen und der Gesamtkos ten sowie eine Maximierung etwa der Bauwerkssicherheit vorgegeben sein. Basie rend auf diesen Vorgaben kann die Rechnereinheit über multikriterielle Optimie- rungsalgorithmen etwa für weitere Bauabschnitte berechnen, ob Designvariablen unter den vorgegebenen Kriterien geändert werden können oder müssen. Hierdurch kann beispielsweise eine materialoptimierte, kostengünstige und/oder besonders sichere Bauwerksauslegung erzielt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Überwachen einer Bauwerksgründung in einem Boden für ein Bauwerk, wobei zu dem Boden Bodenparameter bestimmt werden, basierend auf den bestimmten Bodenparametern mittels einer Rech nereinheit ein vorausgehendes Bodenmodell errechnet wird, auf welchem eine Ausbildung der Bauwerksgründung unter Berücksichtigung von Vor gabedaten des zu errichtenden Bauwerks ausgelegt wird, beim und/oder nach dem Erstellen der Bauwerksgründung mittels Mess einrichtungen Messwerte zu Setzungen, Verformungen und/oder Kräften an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk erfasst werden, die Messwerte der Rechnereinheit zugeführt werden, welche überprüft, ob die Messwerte im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmodell ste hen, und falls die Messwerte nicht im Einklang mit dem vorausgehenden Bodenmo dell stehen, durch die Rechnereinheit ein nachfolgendes Bodenmodell er rechnet wird, bei welchem die Messwerte im Einklang mit dem neuen Bo denmodell stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das vorausgehende Bodenmodell mit dem nachfolgenden Bodenmodell verglichen wird, inwieweit Vorgabedaten der Gründung erreicht sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabedaten eine Tragfähigkeit und/oder Lebensdauer der Bauwerks gründung oder des Bauwerks umfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenparameter durch Bodenuntersuchungen, insbesondere Probe bohrungen, bestimmt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenparameter Art, Aufbau und Größe von Bodenschichten sowie ei ne Bodentragfähigkeit umfassen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinrichtungen Sensoren, insbesondere Dehnungsmessstreifen und/oder Kraftmessdosen, an oder in der Bauwerksgründung und/oder dem Bauwerk angebracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen drahtlos mit der Rechnereinheit in Verbindung ste hen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wiederholt, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen, ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen der Messwerte noch beim Erstellen der Bauwerksgründung das nachfolgende Bodenmodell für die Auslegung der Bauwerksgründung in nachfolgenden Bauabschnitten berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass durch die Rechnereinheit eine Warnung ausgegeben wird, wenn bei dem nachfolgenden Bodenmodell Vorgabedaten zur Bauwerksgründung nicht mehr erreicht sind.
11. Anordnung zum Überwachen einer Bauwerksgründung in einem Boden für ein Bauwerk, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 10, mit einer Rechnereinheit, durch welche basierend auf bestimmten Bodenpa rametern ein vorausgehendes Bodenmodell ermittelbar ist, basierend auf welchem eine Auslegung der Bauwerksgründung unter Berücksichtigung von Vorgabedaten erfolgt, und
Messeinrichtungen an der Bauwerksgründung oder einem Bauwerk, wobei durch die Messeinrichtungen Setzungen, Verformungen und/oder Kräfte an der Bauwerksgründung oder dem Bauwerk erfassbar sind, wobei
- die Rechnereinheit mit den Messeinrichtungen zur Übertragung von Messdaten in Datenverbindung stehen und durch die Rechnereinheit überprüfbar ist, ob die Messwerte im Einklang mit dem ersten Bodenmo dell stehen, und
- durch die Rechnereinheit ein nachfolgendes Bodenmodell errechenbar ist, bei welchem die Messwerte im Einklang mit dem nachfolgenden Boden modell stehen, falls die Messwerte nicht im Einklang mit dem vorausge henden Bodenmodell stehen.
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