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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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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Bestimmung der Konsistenz (Zustandsform) ist sowohl in-situ als auch im Labor möglich. Die Zustandsform eines bindigen Bodens ist im Feldversuch gemäß DIN EN ISO 14688 wie folgt zu ermitteln:
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Zustandsform des Bodens kann über die Konsistenzzahl IC numerisch (als Zahl) ausgedrückt werden. Hierzu dienen als Größen der natürliche Wassergehalt w und die Atterbegerschen Konsistenzgrenzen wL und wP gemäß DIN 18122-1. (Formel: Beschreibung der Zustandsform des Bodens durch die Konsistenzzahl IC) [DIN18122:1987] (Tabelle: Konsistenzzahl IC und Benennung der Zustandsform bindiger Böden in Anlehnung an [ENISO14688]) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Unter Plastizität versteht man nach EN ISO 14688-1 die „Eigenschaft eines bindigen Bodens, die darin besteht, dass sich sein mechanisches Verhalten bei Änderung des Wassergehaltes verändert“ [DINENISO14688:2018]. (Bild: Konsistenzband [Trian00]) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Den Zustandsformen des plastischen Bereiches sind die in der Tabelle angegebenen Zahlenwerte zugeordnet. Hier wird außerdem der im Ausland gebräuchliche „Liquidity Index“ (Liquiditätszahl) IL = 1 - IC aufgeführt. (Tabelle: Zustandsformen des plastischen Bereiches [DIN18122]) |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Der Grad der Plastizität ergibt sich aus dem Wassergehalt des Bodens an der Fließgrenze wL und wird nach [DIN18196:2011] bzw. [DINENISO14688:2018] eingeteilt in:
Zur genauen Unterscheidung bindiger Böden in Schluff oder Ton sowie in ein schluffiges oder toniges Verhalten feinkörniger Bestandteile eines gemischtkörnigen Bodens wird die Plastizitätszahl … |
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07.01.2013 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Spezielle Einteilungen und Bezeichnungen für feinkörnige Böden (Schluff und Ton) in Abhängigkeit der Fließgrenze wL enthält EN ISO 14688-2. [DINENISO14688:2018] (Tabelle: Klassifizierung feinkörniger Böden in Abhängigkeit der Fließgrenze wL oder der Plastizitätszahl IP nach EN ISO 14688-2) |
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