Bodenmechanik, Baugrundmechanik

Bodenmechanik, Baugrundmechanik, Erdbaumechanik: Wissenschaftszweig, in dem man sich mit den bautechnischen Eigenschaften des Bodens befasst. Aufgabe der experimentellen Bodenmechanik, Baugrundmechanik und Erdbaumechanik ist es, diese Eigenschaften durch auf dem Versuchswege ermittelte Zahlenwerte (Bodenkennzahlen, -kennwerte) zu erfassen, Aufgabe der theoretischen Bodenmechanik, Baugrundmechanik oder Erdbaumechanik, die Probleme des Erd- und Grundbaus mathematisch zu formulieren. Die Bodenarten werden in zwei Gruppen, die nichtbindigen Böden, wie Kies und Sand, und die bindigen Böden, wie Ton und Mischböden mit Tongehalt, eingeteilt, die in ihren Eigenschaften wesentliche Unterschiede aufweisen; Schluff nimmt eine Mittelstellung ein. In nichtbindigen Böden besteht keine Bindung zwischen den Körnern, und bei deren Bewegung gegeneinander ist nur die Reibung zu überwinden. In bindigen Böden dagegen besteht zwischen den Körnern eine Bindung physikalischer, chemischer oder elektrischer Natur, die als Kohäsion oder Haftfestigkeit bez. wird. Da die Eigenschaften des Bodens durch Herkunft, Lagerung, Schichtung, Wassergehalt, klimatische u. a. Einflüsse bedingt werden, läßt sich eine bestimmte Bodenart nicht, wie Baustoffe, durch eine oder wenige Kennzahlen charakterisieren; es ist vielmehr stets eine ganze Reihe von Kennzahlen erforderlich, die im Felde oder im Labor an Hand von Bodenproben (Bodenaufschlüsse) bestimmt werden. Für die Untersuchung von Bodenproben sind bes. Geräte entwickelt worden, z. B. das Kompressionsgerät (Ödometer) für die Feststellung der Zusammendrückbarkeit; das Kasten- und das Ring-Schergerät für die Ermittlung der Scherfestigkeit; der Triaxialapparat zur Ermittlung der Zusammendrückbarkeit im dreiaxialen Spannungszustand, wobei der Bruch durch Überschreitender Scherfestigkeit eintritt. Bei der Belastung eines wassergesättigten bindigen oder schluffigen Bodens im Kompressionsgerät wird die Last zunächst vollkommen vom Wasser übernommen, da das Wasser nicht schnell genug aus den engen Poren eines bindigen Bodens strömen kann. Der dabei im Wasser entstehende Druck wird als Porenwasserüberdruck oder neutrale Spannung bez. Im Verlauf des Auspressens des Wassers verlagert sich der von außen aufgebrachte Druck auf das Korngerüst; dieser Vorgang wird Konsolidierung gen., an dessen Ende der Porenwasserüberdruck gleich Null ist. In der Praxis ist dieser Vorgang von Bedeutung, wenn ein wassergesättigter Boden z. B. durch rasche Füllung eines Silobauwerks oder durch schnelles Schütten eines Damms belastet wird; denn die volle Scherfestigkeit des Bodens wird erst nach Konsolidierung erreicht. Bei nichtbindigen Bodenarten kann das Porenwasser sofort entweichen; es tritt daher kein Porenwasserüberdruck auf. Hauptprobleme der Bodenmechanik sind das Verformungsverhalten des Bodens und sein Bruchzustand bei statischer und dynamischer Beanspruchung; eine entscheidende Rolle spielt dabei die Wechselwirkung zwischen Bauwerk und Baugrund. Um das Verformungsverhalten des Erdreichs unter einem Bauwerk oder einer Auffüllung zu erfassen, muss die Spannungsverteilung im Untergrund bekannt sein. Für die Ermittlung wird der Untergrund mit ausreichender Genauigkeit als elastischer Körper (elastisch-isotroper Halbraum) betrachtet. Die Linien gleicher Spannung, die Isobaren, bilden eine Zwiebelform, die Druckzwiebel. Mit ihrer Hilfe können Größe und Verteilung der Spannungen in jeder beliebigen Tiefe unter der Belastungsfläche angegeben werden. Die Kenntnis der Spannungen und der Steifezahl in den Untergrundschichten ermöglicht es, die Setzung infolge der von einem Bauwerk eingetragenen Belastung zu berechnen. -Übersteigt die Belastung eine bestimmte Größe, so wird die Scherfestigkeit des Bodens überschritten. Er verhält sich dann nicht mehr wie ein elastisches Medium, und es tritt - zuerst an den Rändern der Belastungsfläche und mit weiterer Steigerung der Last nach der Mitte zu fortschreitend - ein plastisches Fließen ein. In diesem Zustand hat der Boden nur noch beschränkte Tragfähigkeit. Nimmt die Auflast weiter zu, so kommt es zum statischen Grundbruch, bei dem neben dem Gründungskörper die Geländeoberfläche sich aufwölbt oder Bodenschollen herausgeschoben werden. Ein weiteres wichtiges Problem der Bodenmechanik ist der Erddruck. Bodenpressung für Sohlpressung. Bodenprofil Bodenaufschlüsse. Bodenschließer für Türschließer. Bodenstabilisierung für Bodenverbesserung.