Stiffness and strength of Dubai sedimentary rock

Safety, optimisation and the sustainability are the most important aspects for the design of any foundation system. An optimised and safe design of foundation systems for high-rise structures in difficult soil and groundwater conditions is based on a reduction of construction material used, construction time spent, energy consumed and the adequate consideration of the soil-structure interaction. This is also important for the high-rise structures like skyscrapers and bridge piers in Dubai, UAE. Due to the large loads most of these structures are founded in the Dubai sedimentary rock. Up to now the rock mechanical parameters for these rock layers have been defined on the very conservative side which led to over-dimensioned foundations in many cases. In a large research program the bearing behaviour of Dubai Sandstone and Dubai Siltstone has been investigated by field and laboratory tests, by in-situ pile load tests and the numerical back-analysis using the Finite-Element-Method (FEM). The comprehensive research investigations show, that the stiffness and strength of Dubai sedimentary rock is more than 20 times higher as it is assumed up to now. The thesis presents the scope of research, the epoch-making results and the significance for the engineering practice. The geotechnical data used in this thesis is collected from geotechnical investigation reports (195 boreholes) and static load tests (116) from more than 45 towers in Business Bay and Downtown Dubai as well as a case study evaluating one project located in Business Bay.

Sicherheit, Optimierung und Nachhaltigkeit sind die wichtigsten Aspekte für die Bemessung von Gründungssystemen. Die sichere Bemessung eines optimierten Gründungssystems von Hochhäusern in schwierigen Baugrund- und Grundwasserverhältnissen basiert auf einer Reduktion des verwendeten Baumaterials, der Bauzeit, dem Energiebedarf und einer angemessenen Berücksichtigung der Baugrund-Tragwerk-Interaktion. Das gilt auch für die Hochhäuser und Brückenkonstruktionen in Dubai, VAE. Aufgrund der großen Lasten werden die meisten Bauwerke im Sedimentgestein gegründet. Bisher wurden die felsmechanischen Parameter für diese Felsschichten auf der sehr sicheren Seite liegend definiert, was zu einer Überdimensionierung der Gründungssysteme führte. In einem großen Forschungsprogramm wurde das Materialverhalten dieser Sedimentgesteine mit Labor- und Feldversuchen, mit Pfahlprobebelastungen und numerischen Rückrechnungen untersucht. Die umfangreichen Untersuchungen zeigen, dass die Steifigkeit und die Festigkeit der Sedimentgesteine mehr als 20-fach größer ist als bisher angenommen. Die Forschungsarbeit beschreibt den Umfang der wissenschaftlichen Untersuchungen, die beindruckenden Ergebnisse und die Bedeutung für die Ingenieurpraxis. Die geotechnische Datensammlung basiert auf den geotechnischen Baugrundgutachten (195 Bohrkerne) und den statischen Pfahlprobebelastungen (116 Stück) von mehr als 45 Hochhäusern die im Business Bay District und im Stadtzentrum von Dubai ausgeführt wurden.