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Laborversuche an Bodenproben
Ermittlung von Bodenkenngrößen
Dr.-Ing. Martin Pohl
Seite 2Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Ziel aller Untersuchungen:
Realistische Beurteilung des Baugrundes
Erfordernis:
1) „Ungestörte“ Bodenproben für bodenphysikalische Untersuchungen
2) Herleitung der charakteristischen „Baugrundschichtung“ im Projektbereich
Ziel / Nutzen:
• realistische Bodenkenngrößen & Baugrundmodell
• zutreffende Berechnungsannahmen / -eingangsgrößen
• Planung geeigneter Bauverfahren / Bauteile
• Sichere und wirtschaftliche Bauweisen
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Seite 3Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Quelle: EC7
1) „Ungestörte“
Bodenproben für
bodenphysikalische
Untersuchungen
Seite 4Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
alle 1-2 m in bindigen Schichten
GK1 - Proben
30 cm
aufgeweicht ≠ GK1
Erforderlich:
- gewissenhafter Bohrgeräteführer
- QS beim Bohren
- zutreffende GK-Einordnung im Labor
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Seite 5Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Undränierte Scherfestigkeit / Anfangsscherfestigkeit
GK1 - Proben
Gerätschaften:
• Laborflügelsonde
• Taschenpenetrometer
Seite 6Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Scherfestigkeiten: Triaxialversuchsgerät
GK1 - Proben
σ3 : Spannung gem. Tiefe
im Bodenσ1: steigernde Spannung
bis Versagen
Bodenprobe
Proben nach dem Abscheren
9 cm
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Seite 7Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Scherfestigkeit: Versuchsergebnis, 3 Teilversuche
GK1 - Proben
σ3 σ1
c
φ
Seite 8Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Scherfestigkeit: Versuchsergebnisse einer Bodenart (Homogenbereich)
GK1 - Proben
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Seite 9Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
GK1 - Proben
Scherfestigkeiten: Triaxial-Versuchsarten
• CD-Versuch (Konsolidiert dränierter Versuch)
• CU-Versuch (Konsolidiert undränierter Versuch, ∆u ≠ 0)
• UU-Versuch (Unkonsolidierter undränierter Versuch)
Quelle: Grundbautaschenbuch
Seite 10Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Zusammendrückbarkeit: Oedometerversuch
GK1 - Proben
Bodenprobe
steigernde Spannung
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Seite 11Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Zusammendrückbarkeit: Einzelergebnis
GK1 - Proben
Steifemodul Ent- / Wiederbelastung
Steifemodul Erstbelastung
Seite 12Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Zusammendrückbarkeit: Versuchsergebnisse einer Bodenart (Homogenbereich)
GK1 - Proben
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Seite 13Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Bodenkenngrößen
für Berechnung und
Planung [im Gutachten]
GK1 - Proben
beim Oedometer
Seite 14Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Quelle: EC7
2) Charakteristische
„Baugrundschichtung“
im Projektgebiet
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Seite 15Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kerne (jeden Meter)
GK3 – Proben
Sand
Ton /
Schluff
Muscheln
(Nest)
100 cm
Becher
Seite 16Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kerne (jeden Meter)
GK3 – Proben
aufgeweicht ≠ GK3
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Seite 17Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Klassifikation
GK3 – Proben
Systematisierung und Gruppenbildung:
Bodengruppen / Homogenbereiche mit vergleichbaren geotechnischen Eigenschaften
Einheitliche Begriffsverwendung
Einfache Versuche zur Bodenbeschreibung:
- Kornverteilung
- Fließgrenze / Ausrollgrenze / Schrumpfgrenze
- Plastizität
- Organischer Anteil
- Kalkgehalt
Seite 18Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kornverteilung: Siebung nicht bindiger Böden
Klassifikation
0,063 mm 0,25 mm0,125 mm
1 mm
16 mm
0,5 mm
2 mm
4 mm8 mm
> 0,063 mm
Siebmaschine
Korngemisch
Feinsand
Feinkies
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Seite 19Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kornverteilung: Sedimentation bindiger Böden
Aufbereitung Sedimentation Aräometer
Klassifikation
Seite 20Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kornverteilung
SiebungSedimentation
Klassifikation
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Seite 21Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
d60d30d10
• Ungleichförmigkeitszahl
10
60
d
dCU=
Steilheit der Kurve
• Krümmungszahl
( )
1060
2
30
dd
dCC
⋅=
Verlauf der Kurve
Ableitung weiterer Parameter, wie:
- Durchlässigkeit
- Verdichtbarkeit
- PKornverteilung
Klassifikation
Seite 22Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Zustandsgrenzen
• Fließgrenze wL
Wassergehalt an der Grenze von der
flüssigen zur bildsamen Zustandsform
• Ausrollgrenze wP
Wassergehalt an der Grenze von der
bildsamen zur halbfesten Zustandsform
• Schrumpfgrenze wS
Wassergehalt an der Grenze von der
halbfesten zur festen Zustandsform
Klassifikation
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Seite 23Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Zustandsgrenzen
• leicht plastisch wL ≤ 35 %Plastizität (Ip)
SU
Tone
Schluffe
ST
• ausgeprägt plastisch wL > 50 %
• mittel plastisch 35 % < wL ≤ 50 %
A-Linie
Baupraktische Auswirkungen:
- Sensitivität des Bodens
gegenüber Wasserkontakt
- Befahrbarkeit Baugrubensohle
- Lösen, Laden, Wiedereinbau
- Tragfähigkeiten Verpreßanker
- P
Klassifikation
Seite 24Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Organischer Anteil
Vm m
mgl
d g
d
=−
Baupraktische Auswirkungen:
- Setzungen
- Tragfähigkeiten
- Suspension (Ausflockungen)
- Beton- & Stahlangriff
- P
Klassifikation
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Seite 25Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Kalkgehalt
Vm
mca
ca
d
=
Erfahrungswerte / Salzsäuretest:
kein Aufbrausen < 1 %
schwaches, nicht anhaltendes Aufbrausen 1 % bis 2 %
deutliches, nicht anhaltendes Aufbrausen 2 % bis 4 %
starkes, anhaltendes Aufbrausen > 5 %.
Auswirkungen / Hinweise:
- Zementation des Bodengefüges
Höhere Tragfähigkeiten
- Geologisches Ablagerungsmilieu
- P
Klassifikation
Seite 26Laborversuche an Bodenproben
Geotechnik � Geotechnik Nord � Martin Pohl � 08. Mai 2014
Literatur
Weitere Informationen
Grundbau-Taschenbuch
DIN EN 1997 (EC7)
P
DIN EN ISO 22475-1
DIN EN ISO 14688
DIN 18121 bis 18123
DIN 18128 bis 18129
DIN 18132
DIN 18135
DIN 18137
P
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