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8 Sicherheitsdefinition
Während sich in den hiesigen Konstruktionsnormen anfänglich neben dem Nachweis von zulässigen Spannungen (I) der Bruchnachweis (III) durchgesetzt hatte, wurde Ende der Achtzigerjahre die Betrachtungsweise anhand von Grenzzuständen (II) im gesamten Regelwerk ausformuliert [8.7]. Nach Vorgaben des Eurocode und des Swisscode SIA 260 [8.8] gilt nun für
alle Fachgebiete – auch für die Geotechnik mit den bisher üblichen Globalsicherheitsfaktoren
– das Konzept der Teilsicherheitsfaktoren. Für die Kennwerte sollen damit neu sog. „charakteristische Werte“ eingesetzt werden.
8.2.2 Charakteristischer Wert
Nach SIA 260 ist der charakteristische Wert xk ein in der Regel auf statistischer Basis festgelegter Wert einer geometrischen Grösse, einer Baustoff- bzw. Baugrundeigenschaft oder einer
Einwirkung. Dabei kommen Mittelwerte (z.B. für Eigenlast mit geringer Streuung) sowie obere bzw. untere Fraktilewerte (z.B. für Baustoffeigenschaften) zur Anwendung [8.9]. Gegebenenfalls sind auch Nennwerte zu verwenden (auf nicht-statistischer Basis festgelegt z.B. für
planmässige Abmessungen) oder vorsichtige Erwartungswerte; solche haben ein für die erforderliche Zuverlässigkeit ausreichendes Vorhaltemass gegenüber dem geschätzten Mittelwert (z.B. für Baugrundeigenschaften) [8.8]. In Einzelfällen sind direkt Bemessungswerte
festzulegen (z.B. bei Imperfektionen).
SIA 267 [8.10] präzisiert, dass für geometrische Grössen (z.B. Lage des Bergwasserspiegels)
der Minimal- oder Maximalwert für den Bezugszeitraum massgebend sei. Für geotechnische
Grössen entspreche xk dem vorsichtigen Erwartungswert. Der Abstand zum geschätzten Erwartungswert sei in Abhängigkeit der Wertstreuung und der Zuverlässigkeit der Wertbestimmung anzunehmen. Konkret solle man xk objektiv so festlegen, dass die Wahrscheinlichkeit
eines für die betrachtete Bemessungssituation ungünstigeren Werts unter 5 % liege. Dem steht
entgegen, dass die zur Verfügung stehende Datenmenge meist bescheiden ist. Bei einer Baugrundeigenschaft sei xk entweder grösser oder kleiner, bei der Scherfestigkeit im Normalfall
stets kleiner als das arithmetische Mittel xm [8.11]. Die bis anhin in der geotechnischen Praxis
gebräuchlichen „vorsichtig gewählten Mittelwerte“ könnten durchaus als xk angesehen werden, selbst wenn damit die theoretische Masszahl einer 5 %-Quantile nicht getroffen wird * .
Einwirkungen werden mit Hilfe rechnerisch einfach erfassbarer Modelle berücksichtigt, welche der Wirkungsweise, der geometrischen Konfiguration und der Intensität Rechnung tragen
[8.7]. Die für einen Nachweis verwendeten skalaren Angaben für eine Einwirkung bezeichnet
man als repräsentative Werte; es sind meist charakteristische Werte [8.9].
8.2.3 Globalsicherheitsfaktoren
Globalsicherheitsfaktoren decken alle Unsicherheiten, wie sie in den Eigenschaften des Untergrundes, den am Tragwerk angreifenden Einflüssen oder im Modell enthalten sind, gesamthaft ab. Die empirisch entstandenen Werte sind je nach Definition und Bemessungssituation verschieden und variieren von etwas mehr als 1 bis 5 oder noch mehr † [8.11].
*
†
Eine solche Festlegung noch vor Einführung des Sicherheitszuschlags lässt einen breiten Ermessensspielraum offen:
„Some engineers use the mean value, while others use the most conservative of the measured … strength“ [8.1]. ICOLD
bemerkt dazu: „The conservatism of the criteria should be a function of the state of ignorance of the designer“ [8.12].
„The concept of a factor of safety in stability estimates was introduced … by BÉLIDOR (1729) and COULOMB (1773) who
both suggested placing a value of 1.25 on the width of retaining walls determined from earth-pressure theory“ [8.13].