Bodenmechnanik

Boden als 3 Phasen-System

• Feste Phase = Festsubstanz

• Flüssige Phase = Wasser

• Gasförmige Phase = Luft

Je mehr Lufteinschlüsse, desto Poröser der Werkstoff

• Porosität bezeichnet den Anteil von Hohlräumen in einem Feststoffmaterial, die mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt sein können.

• Festgesteine

• Lockergesteine

Gemenge von Mineralien/ Gesteinbruchstücken

Diese bestehen aus Mineralgemisch, das Einzelkörner mit unterschiedlichen Korngrößen und Formen enthält

• Sind der bedeutenste Arbeitsgegenstand der Baumaschinen

• Verwitteurngspunkte von Festgestein sind die festen Bestandteile der Lockergesteine

Kornform:

• kugelig

• gedrungen

• prismatisch

Kornrauhigkeit:

• kantig

• gerundet

• scharfkantig

Bodenstruktur:

• Einzelkornstruktur

• Wabenstruktur

Nichtbindige, rollige Erdstoffe

• Sind Sande und KIese sie sind charakterisiert durch Reibung und keine Kohäsion

Bindige Erdstoffe

• Bestehen immer aus einer Mischung der Ton-Schlufffraktion mit unterschiedlichen Anteilen gröberer Kornfraktionen und lassen sich durch eine hohe Kohäsion charakterisieren

Rolliger Boden:

• ist ein Boden mit einem geringen Anteil an Feinkorn. Dies liegt unter anderem daran, dass sein mechanisches Verhalten nicht vom Wassergehalt abhängt, zum anderen daran, dass das Korngefüge relativ stabil ist.

Bindiger Boden:

• Hat einen hohen Anteil von Ton oder Schluff. Verformen sich über einen längeren Zeitraum stark. Das Verhalten bindiger Böden ist vom Wassergehalt abhängig. Je nach Anteil von Ton und Schluff sind diese Böden schlecht wasserdurchlässig. Wasser kann sich sammeln, verringert die Tragfähigkeit und staut sich an den Bauwerksaußenseiten auf

Bei der Verschiebung der dichtesten Lagerungsdichte nehmen Dämpfung und Steifigkeit zu. Die Modellparameter zeigen die Schichtwechsel an

Der Porenteil bei dichtester Lagerung wird ermittelt mit:

• Schlaggabelverfahren (geeignet für Schlufffreie Sande)

• Rütteltischverfahren (geeignet für Blöden mit Schluffantiel bis 12%)

Kornverteilungskurve:

• Die Gewichtsanteile der einzelnen Korngrößen aus denen der Boden zusammengesetzt ist, als Prozentsatz des Gesamtgewicht der Bodenprobe angegeben

• Fingerabruck des Bodens, welcher etwas über das Verformungsverhalten und die Verdichtung des Bodens aussagt

Zur Ermittlung der Gewichtsprozente der Korngruppen (Korngrößenverteilung) gibt es zwei Trennverfahren:

Siebanalyse:

• für die gröberen Bestandteile des Bodens von 60mm - 0,063mm

Sedimentationsanalyse (Schlämmanalyse):

• Für Erdstoffanteile mit Körnern von weniger als 0,125mm Größe

Die Ungleichförmigkeitszahl und die Krümmungszahl beschreiben die Verdichtbarkeit nichtbindiger, rolliger Erdstoffe

• Wenn U hoch ist, lässt sich der Boden gut verdichten

• Ein für Verdichtungszwecke ideal abgestufter Erdstoff ist mit U=36 und C=2,25 gekennzeichnet

Dilatationswinkel beschreibt wie viel Bodenmaterial volumetrisch expandiert oder kontrahiert, wenn es unter Scherbelastung steht

• Bodenart

• Porenwasserdruck

• Belastungsgeschwindigkeit

• Druckfestigkeit