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03.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Summenlinie der Massenanteile der Bodenprobe wird Körnungslinie genannt und dient der eindeutigen Benennung des Bodens. (Bild: Körnungslinien einiger charakteristischer Bodenarten [Neuma64]) |
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03.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Beispiel: Aus den Messwerten der Siebanalyse folgten die Gewichtsanteile: (Formel: Aus den Messwerten der Siebanalyse folgten die Gewichtsanteile) Worin Σ m(D < d) der Siebdurchgang durch das Sieb mit der Maschenweite d und Σ m(D) die Gesamtmasse der Probe ist. Daraus folgt: (Formel: Gewichtsanteil y(0,063)) (Formel: Gewichtsanteil y(0,125)) (Formel: Gewichtsanteil y(0,25)) (Tabelle: Ergebnis einer Trockensiebung [Fellin]) (Bild: Körnungslinie als Ergebnis … |
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03.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Bei nichtbindigen Böden werden folgende Korngrößenverteilungen unterschieden: Weitgestufte Korngrößenverteilung: Die kontinuierlich verlaufende Körnungslinie durchläuft mehrere Korngrößenbereiche. Alle beteiligten Korngrößen sind mehr oder minder vertreten (Bild, z. B. Kurven 3 und 4). Enggestufte Korngrößenverteilung: Die Körnungslinie verläuft steil und verbleibt im Extremfall in einem Körnungsbereich (Bild, z. B. Kurven 5, 6 und 8). Intermittierend … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Aus der Körnungslinie ergeben sich wesentliche Kurvenkennwerte, für die die vorherige Ermittlung von d10, d30 bzw. d60 notwendig sind. d10 = Korngröße, von welcher 10 Gewichtsprozent kleiner als d sind. d30 = Korngröße, von welcher 30 Gewichtsprozent kleiner als d sind. d60 = Korngröße, von welcher 60 Gewichtsprozent kleiner als d sind. Mithilfe dieser Angaben können die Kurvenkennwerte Cu (früher U) und Cc zur Beschreibung der Kornverteilung berechnet … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Charakterisierung der Korngrößenverteilung erfolgt mit Hilfe der Ungleichförmigkeitszahl CU (in der Fachliteratur früher U bezeichnet) und der Krümmungszahl Cc: (Formel: Ungleichförmigkeitszahl Cu) [DINENISO14688:2018] Die Ungleichförmigkeitszahl Cu gibt die mittlere Neigung der nach DIN 18123 ermittelten Körnungslinie und die Krümmungszahl Cc den Verlauf der Krümmung zwischen d10 und d60 wieder: (Formel: Krümmungszahl) [DIN18123:2011] |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Eine weitgestufte Korngrößenverteilung liegt vor, wenn CU ≥ 6 und 1 ≤ Cc ≤ 3 ist, eine enggestufte oder intermittierende in allen anderen Fällen (Tabelle). Nach [Ester1994] sind diese Festlegungen allerdings etwas einzuschränken, da beide Kriterien auch für bestimmte unstetig verlaufende Körnungslinien zutreffen können. (Tabelle: Unterteilung grobkörniger Böden in Abhängigkeit von der Ungleichförmigkeitszahl und der Krümmungszahl nach DIN 18196 [DIN18196]) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Klassifizierung von sehr grobkörnigen Böden gemäß Tabelle erfordert sehr große Proben. Es ist in diesem Fall nicht möglich, repräsentative Proben aus Bohrungen zu gewinnen [DINENISO14688:2018]. (Tabelle: Klassifizierung von sehr grobkörnigen Böden nach EN ISO 14688-2 [ENISO14688]) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Aus den Körnungslinien lässt sich mit Hilfe der Ungleichförmigkeitszahl Cu eine erste wichtige Aussage über die Verdichtungs- oder Verdrängungsfähigkeit bzw. Wasserdurchlässigkeit des Bodens treffen. Ein Beispiel für die Zuordnung von Verdichtbarkeitsklassen in Abhängigkeit der Bodenart und der Korngrößenverteilung liefert die nachfolgende Tabelle. (Tabelle: Zuordnung der Bodenarten in Anlehnung an DWA-A 139) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die vorhandene ortsspezifische Korngrößenverteilung des Bodens sollte im konkreten Anwendungsfall stets ermittelt werden, da eine bloße Übertragung bekannter Nachbarergebnisse verfälschend wirken kann, wie die hier angeführten Bilder für verschiedene Böden in der Stadt Hamburg zeigen. Sie verdeutlichen dabei eindrucksvoll den Streubereich der Korngrößen und der Ungleichförmigkeitszahl von Lockergesteinen auf relativ begrenztem Raum. (Bild: Körnungslinie … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Der Bodenzustand wird bei grobkörnigen Böden durch die Lagerungsdichte und bei feinkörnigen durch die Konsistenz nach DIN EN ISO 14688-1 charakterisiert. Die Lagerungsdichte bindiger und nicht bindiger Böden bezeichnet in der Ingenieurgeologie den Grad der Verdichtung des Bodens und wie groß sein Porengehalt ist. Mit Konsistenz wird die die Beschaffenheit bindiger (feinkörniger) Böden in Abhängigkeit vom Wassergehalt w bestimmt. Die Konsistenz ist … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Mit Hilfe der Lagerungsdichte wird beschrieben, in welchem Maße sich die einzelnen Körner grobkörniger Böden angeordnet bzw. aneinandergelegt haben. Aus diesen Angaben lassen sich unmittelbare Rückschlüsse auf die Bodenfestigkeit, die zusätzliche Verdichtungs- oder Verdrängungsfähigkeit oder die Wasserdurchlässigkeit der betrachteten Bodenschichten im Bereich der Leitungstrasse ziehen. |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Beim idealen Einkornboden treten nur zwei Lagerungsformen auf:
Bei der lockersten Lagerung können die Bodenkörner gegeneinander verschoben werden. Die dichteste Lagerung entspricht der natürlichen Lagerung von Einkornböden. Hier ist der Boden fest wie Fels; ein Verschieben der Bodenkörner ist nur … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Der Begriff „Lagerungsdichte“ ist nur bei nichtbindigen Böden anwendbar. Nichtbindige Böden lassen sich unter statischer Belastung nur schwer und unvollkommen verdichten, die Lagerungsdichte kann jedoch durch Stampfen oder aber durch Vibration verbessert werden. |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Der Boden ist ein Mehrphasensystem.
Lockergesteine können folgende Phasenkombination aufweisen:
(Bild: Mehrphasensystem des Bodens) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Das Volumenverhältnis zwischen den drei Phasen wird durch folgende Kennziffern beschrieben: (Formel: Porenzahl) (Formel: Porenanteil) (Formel: Sättigungszahl) (Bild: Porenanteil am Gesamtvolumen des Bodens) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Je größer das Volumen der Poren im Verhältnis zum Gesamtvolumen, desto lockerer ist die Lagerung. (Bild: Lagerungsdichten) Lagerungsdichte: D Bezogene Lagerungsdichte: lD Verdichtungsfähigkeit: lF D = (max n – n) / (max n – min n) lD = (max e – e) / (max e – min e) lF = (max e – min e) / e |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Eine entsprechende Einteilung und Benennung nichtbindiger Böden (Sande und Kiese) in Abhängigkeit ihrer Lagerungsdichte hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B.:
Mit der Lagerungsdichte D bzw. der bezogenen Lagerungsdichte lD kann die Lagerung eines Bodens beurteilt werden. (Tabelle: Klassifizierung nichtbindiger Böden nach Lagerungsdichte, N-Wert und innerem Reibungswinkel [… |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Manuelle Proctorgeräte [FI-Röhre]) Als Bezugswert zur Beurteilung der erreichbaren oder bereits erreichten Verdichtung eines Bodens auf der Baustelle dient die im Labor mit Hilfe des Proctorversuches nach [DIN18127:2012] ermittelte Proctordichte ρPr. Bei dem Proctorversuch wird der Einfluss des Wassergehaltes auf die erreichbare Dichte eines Bodens bestimmt. Zur Qualitätskontrolle der Verdichtung von Böden wird nun der Vergleich zwischen der … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Vorgehensweise für den Vergleich erfolgt in folgenden Schritten: (Bild: Verdichtung des Bodens auf der Baustelle) Schritt 1: Einbau und Verdichtung des Bodens auf der Baustelle (Bild: Probenentnahme auf der Baustelle mit Hilfe eines Ausstechzylinders) Schritt 2: Prüfung der Dichte auf der Baustelle nach DIN 18125-2 und Probenentnahme für den Proctorversuch im Labor (Bild: Versuchsgerät Proctorversuch) Schritt 3: Durchführung des Proctorversuches (Bild: … |
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21.07.2015 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Proctorversuch) (Bild: Proctorversuch - Darstellung des Versuchszylinders) (Bild: Proctorversuch - Schematische Darstellung über die Anordnung der Schläge im Versuchszylinder in Anlehnung an DIN 18127) Bei dem Proctorversuch wird der Boden in einem Zylinder durch ein Fallgewicht bei unterschiedlichen Wassergehalten verdichtet. Fallhöhe, Gewicht und Schlagzahl sind dabei festgelegt. Ein Proctorversuch besteht aus mindestens fünf Einzelversuchen … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Bindige Böden verändern mit dem Wassergehalt ihre Zustandsform. Sie sind bei sehr hohem Wassergehalt flüssig und gehen bei abnehmendem Wassergehalt vom flüssigen zunächst in den bildsamen (plastischen), dann in den halbfesten und schließlich in den festen (harten) Zustand über. Bindiger Boden wird also bei abnehmendem Wassergehalt weniger verformbar und seine Festigkeit nimmt zu. Die Wassergehalte, bei welchem die Konsistenz von einem Zustand in einen … |
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