Theorie & Praxiswissen

Bodenmechanische Versuche

Einaxiale Versuche

  • CBR Versuch

    Der CBR-Versuch nach DIN EN 13286-47 oder TP BF - StB Teil B 7.1 ist ein Laborversuch und dient der Beurteilung der Tragfähigkeit von Baugrund. Vorrangig findet er im Straßen- und Verkehrswegebau Anwendung. Grundlage hierfür sind empirisch ermittelte Werte eines bekannten Baugrunds (Stoffgemisch), mit welchem das zu prüfende Material (ggf. aufbereiteter Baugrund) verglichen wird. Das Versuchsergebnis - der CBR-Wert - wird deshalb in Prozent angegeben.
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  • Einaxialer Druckversuch

    Der Einaxiale Druckversuch nach DIN 18136 wird im Erd- und Grundbau zur Ermittlung der einaxialen Druckfestigkeit qu und zur Ermittlung des Elastizitätsmoduls Eu an zylindrischen oder prismatischen Probenkörpern durchgeführt.
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  • Oedometerversuch / Kompressionsversuch

    Der Oedometerversuch, auch Einaxialer Kompressionsversuch genannt, nach DIN EN ISO 17892-5 ist ein einaxialer Druckversuch mit verhinderter Seitendehnung zur Bestimmung des Setzungsverhaltens von Böden. Die Norm 17892-5 beabsichtigt die gängige internationale Praxis wiederzugeben und ersetzt dabei die nationale Norm DIN 18135.
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  • Prüfung von CSV-Säulen / Trockenmörtelsäulen

    Für die Baugrundverbesserung gibt es neben den herkömmlichen Verfahren, Bodenaustausch und Pfahlgründung, seit den 90er Jahren eine kostengünstigere Alternative: die Bodenstabilisierung nach dem CSV-Verfahren. Hierbei werden Verdrängungssäulen mit kleinem Durchmesser (ca. 12 bis 18 cm) in engen Abständen mit Hilfe eines Schneckengestänges in den Boden eingebracht.
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  • Punktlastversuch an Gesteinsproben

    Der Punktlastversuch gemäß Empfehlung Nr. 5 des Arbeitskreises AK3.3 "Versuchstechnik Fels" der DGGT ist ein einaxialer Druckversuch an Gesteinsproben zur Ermittlung der Festigkeit eines Gesteins.Beim Punktlastversuch wird ein Festigkeitsindex bestimmt, indem zylinder-, quaderförmige oder unregelmäßg geformte Gesteinskörper zwischen zwei gehärteten Lasteinleitungsspitzen bis zum Bruch belastet werden.
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Mehraxiale Versuche

  • Rahmenscherversuch

    Ein Rahmenscherversuch bzw. direkter Scherversuch nach DIN 18137-3 wird im Erd- und Grundbau zur Bestimmung der Scherfestigkeit und Restscherfestigkeit durchgeführt.                                                                                                                          
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  • Simple Shear Test - Simple Shear Versuch

    Der "Direct Simple Shear Test" ist ein Laborversuch nach ASTM D6528 - 07 zur Bestimmung des Schubmodules von Böden unter gesättigten und teilgesättigten Bedingungen.  Anwendung  Der "Direct Simple Shear Test" wird im Erd- und Grundbau zur Ermittlung der Scherfestigkeit und Deformationsparamtern unter Lastbedingungen durchgeführt. Im Falle einer zyklischen Belastung kann der Versuch auch zur Beurteilung des Verflüssigungspotenzials von Sanden verwendet werden.Der Simple Shear Test hat den Vorteil, dass sich ein einigermaßen gleichmäßiger Scherspannungszustand einstellt. Die Spannungskonzentrationen, die sich beim Rahmenscherversuch im erzwungenen Scherspalt bilden, werden somit vermieden.PrüfgerätAuf dem Markt existieren zwei prinzipielle Typen von Simple-Shear-Geräten. Bei der ersten Variante wird eine kubische Probe im ebenen Verformungszustand in einen Parallelepipedon belastet.Bei der zweiten Gerätevariante, die auch von der GEOMATION GmbH angeboten wird, werden zylindrische Proben untersucht. Dabei besteht die Probenzelle aus mehreren dünnen übereinander leigenden Metallringen, die die in einer Latexhülle eingefasste Probe umschließen.Scherbox SSD5Schergerät ESD10.5
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  • Triaxialversuch

    Triaxialversuche nach DIN 18137-2 dienen im Erd- und Grundbau der Ermittlung der Scherfestigkeit und des Spannungs-Verformungsverhaltens von Böden. Man unterscheidet hierbei folgende Versuchstypen:UU-Versuch (unkonsolidiert & undräniert),CU-Versuch (konsolidiert & undräniert),CD-Versuch, auch als D-Versuch bezeichnet  (konsolidiert & dräniert),CCV-Versuch (konsolidiert & dräniert, mit konstantgehaltenem Volumen)K0-Versuch (dränierter Versuch mit verhinderter Radialausdehnung)Ein zylindrischer Probenkörper wird in einer Triaxialzelle allseitig (axial und radial) belastet. Diese Triaxialzelle ist so gestaltet, dass man über den Zelldruck die radiale Belastung (σ2/3) der Probe beeinflusst und über den Laststempel deren axiale Belastung  (σ1) variiert. Eine Membran (Gummi/Latex) verhindert dabei das Eindringen von Zellwasser in den Probekörper. Über die entsprechenden Dränageleitungen beeinflusst man den Wassergehalt bzw. den Porenwasserdruck (Druck des Wassers in den Poren) des Probekörpers. Je nach Versuchstyp sind diese Kanäle zu öffnen oder zu verschließen.
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Fachbegriffe

Bodenmechanik

  • Durchlässigkeitsbeiwert kf

    Die (Wasser-) Durchlässigkeit ist eine signifikante Eigenschaft von Böden. Je nach Beschaffenheit (z.B. Korngrößenverteilung) variieren Böden von stark wasserdurchlässig bis nahezu wasserundurchlässig. Durch eine geeignete Zusammensetzung können sie somit als Drainage (Kies), Filter (Kies, Sand, Schluff) oder Dichtschicht (Schluff, Ton) eingesetzt und verwendet werden. Diese Eigenschaft solcher Stoffe bzw. Stoffgemische wird hautpsächlich durch zwei Kenngrößen charakterisiert:1. Die Durchströmbarkeit (bzw. Permeabilität)...mit dem Formelzeichen K und der Einheit "m²": eine reine Materialkenngröße und unabhängig von dem Medium, welches das Material durchströmt.2. Der Durchlässigkeitsbeiwert...mit dem Formelzeichen kf und der Einheit "m/s": eine Kenngröße, die zusätzlich zur Durchströmbarkeit K die Fließeigenschaft (Viskosität) von Wasser berücksichtigt.
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  • Mohrsche Spannungskreis

    Sobald ein Festkörper von unterschiedlichen Seiten mit verschiedenen Zug- oder Druckspannungen belastet wird, treten innerhalb des Festkörpers Schubspannungen auf. Sie lassen sich (für den ebenen Zustand) mit Hilfe des Mohrschen Spannungskreises darstellen.Der Mohrsche Spannungskreis (benannt nach dem Dresdner Wissenschaftler Christian Otto Mohr) ist in der Festigkeitslehre ein verbreitetes, praktikables "Werkzeug", mit welchem man für eine beliebig orientierte "Schnittebene" eines Elementes auf einfachste Weise die auftretenden Normal- und Schubspannung ablesen kann. Bei bodenmechansichen Untersuchungen, insbesondere wenn Schubspannungen von Bedeutung sind (z.B. Scherversuche, Triaxialversuche), wird der Mohr'sche Spannungkreis für verschiedene Untersuchungen herangezogen. Mit ihm lassen sich schnell die benötigten Ebenen finden, die für die weitere Betrachtung und Bewertung des Sachverhalts von Nutzen sind.
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  • Spannungen

    Als Spannung σ bzw. τ bezeichnet man allgemein das Verhältnis von Kraft F zu Fläche A. Es gilt:  σ = F/A bzw.  τ = F/A. Man unterscheidet:Druckspannung (σ)ˆZugspannung (σ)ˆSchubspannung (τ)
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  • Spannungspfad

    Als Spannungspfad wird die Aneinanderreihung aller Spannungszustände bezeichnet, die über einen bestimmten Zeitraum auf ein Material oder einen Prüfling wirken.Bei bodenmechanischen Untersuchungen nutzt man Spannungspfade beispielsweise zur Auswertung von Triaxialversuchen. Für die Darstellung von Spannungspfaden zerlegt man die auftretenden Spannungszustände in den mittleren Druckspannungsanteil σ (bzw. (σ1+σ2/3)/2) und den zugehörigen Schubspannungsanteil τ (bzw. (σ1-σ2/3)/2). Alle Wertepaare (σ, τ), die im betrachteten Zeitraum vorliegen werden in einem entsprechenden σ-τ- Diagramm (bzw. (σ'1+σ'2/3)/2, (σ1-σ2/3)/2 –Diagramm) dargestellt. Solang die Bedingung σ1>σ2/3, erfüllt ist, wird die Schubspannung mit positivem Vorzeichen in das Diagramm eingetragen. Mit Hilfe von Pfeilen an den Spannungspfaden ist die zeitliche Reihenfolge der durchlaufenen Spannungszustände gekennzeichnet.
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