Zeit für eine neue Erddruck-Lehre
12.01.2011
Erddruck – Berechnung nach dem physikalischen Gesetz der „geneigten Ebene“
Ausführlich werden vorgestellt die derzeitige Lehre in den PDF’s der Uni München www.lrz-muenchen.de und die Grundlagen der neuen Erddruck-Theorie im Web unter www.erddruck.de.
Beim Aufbau der neuen Theorie war es erforderlich einige Begriffe neu zu bestimmen, wie Gleit-, Neigungs- und Scherebene, wobei die Gleitebene (alt) der Reibungs- und Neigungsebene (neu) entspricht. Die Scherebene wurde als Begriff übernommen, jedoch mit anderer Lage und Winkel im Erdkeil. Versuchsanordnungen mit unterschiedlichen Bodenarten ließen erkennen, dass Böden sich nur auf der Neigungsebene (neu) bewegen und der Tangens des Neigungswinkels ß der Reibungszahl μ entspricht (μ = tan ß → ß).
Für wenige Bodenarten können Kenngrößen derzeit aus Tabellen getrennt nach bindigen und nicht bindigen Böden entnommen werden, wobei die Namen der Bodenarten ortbezogen unterschiedliche Bedeutungen haben können. Um zukünftig den Bodenarten unverwechselbare Eigenschaften zuordnen zu können, setzt die neue Theorie auf Raum- und Gewichtsteile getrockneter Böden, denen dann theoretisch das entzogene oder erwartete Wasser wieder zugegeben wird. Die Trennung von Feststoff- und Porenvolumen sowie Wasser erlaubt es dem natürlichen Bodenverhalten gezielter nachgehen zu können.
Bei beiden Verfahren wird in der Regel die Erddruckkraft / Gewichtskraft errechnet über die Lastfläche (A-C-B) mal Berechnungstiefe a = 1,00 m multipliziert mit der Bodendichte und Fallbeschleunigung. Da die Gewichtskraft auf einer geneigten Ebene (C-B) aufsetzt, ist sie immer aktiv, auch wenn sich der Boden hinter der Wand nicht bewegen kann.
Die Darstellung des Spannungskreises, hier um 90° gedreht, ist aus der PDFDatei Seite l5 des Zentrum Geotechnik entnommen, s. www.lrz-muenchen.de Bei dieser Darstellung fällt auf, dass der Scherwinkel δ = 2α betragen soll, wobei doch der natürliche Scherwinkel s dem Ansatz tan 2α entspricht. Berücksichtigt man den Winkel 2α, so wird der Punkt 0 aus dem Spannungskreis herauskatapultiert, s. Abb. 7 u. 8.
Derzeitig wird – soweit vorhanden – die Kohäsion als Kraft bei der Erddruckermittlung berücksichtigt. Die neue Theorie stellt die Kohäsion in den Zusammenhang mit dem Porenwasser. Ihre Kraft kann damit den Erddruck weder erhöhen noch reduzieren; sie kann Bodenbewegungen aber beeinflussen, d.h. beschleunigen oder verzögern.
Einerseits die Vielzahl der gravierenden Mängel in den Berechnungsvorgaben der derzeitigen Lehre, wie die Kraftverteilung über die Scherebene und den Ansatz des Erddrucks für alle Bodenarten in der Höhe h/3, und andererseits die eindeutige Bestimmung der Bodeneigenschaften über die Raum- und Gewichtsteile von Böden, die Abkehr der Kraftverteilung von dem Schwerpunkt aus und die Nutzung des physikalischen Gesetzes der „geneigten Ebene zur Kraftermittlung lassen erkennen, dass die derzeitige Lehre ihren Anspruch verloren hat, weiterhin Grundlage von Regelwerken oder Normen zu sein. Es ist Zeit für eine neue Erddruck-Lehre!
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