Institut für Geotechnik -...

Institut für Geotechnik

Forschung am Institut für Geotechnik, neue Erkenntn isse beim Verbund- & Systemverhalten von Geokunststoffen in bi ndigen Böden

Sebastian AlthoffTU Bergakademie FreibergInstitut für GeotechnikGustav-Zeuner-Straße 109596 Freiberg

Telefon: +493731 39-3502

Fax: +493731 39-3501

Internet: www.ifgt.tu-freiberg.de

E-Mail: [email protected]

Dipl.–Ing. (FH) Sebastian Althoff

GLIEDERUNG

Geokunststoffe

EBGEO

Forschung am IFGT

Schlussfolgerungen

Geotechnisches Seminar, Januar 2011 2

GEOKUNSTSTOFFE

Vlies gestrecktes gelegtes gewebtes/geraschelt

Begriffe nach DIN EN ISO 10318:• Geotextilien (Gewebe, Vliesstoffe und Maschenwaren)• Geogitter (gestreckte, gewebte, geraschelte, gelegte)• Geoverbundstoffe• Verwandte Produkte

3Geotechnisches Seminar, Januar 2011

GEOKUNSTSTOFFE


EBGEO

• Version 2010• in ca. 4 – 8 Wochen in englischer

Sprache• Dämme auf wenig tragfähigen

Untergrund• Bewehrte Gründungspolster• Stützkonstruktionen• Stützkonstruktionen• Deponiebau• Bewehrte Erdkörper auf punkt- oder

linienförmigen Traggliedern• Gründungssystem mit

geokunststoffummantelten Säulen• Überbrückungen von Erdeinbrüchen


EBGEO

RRRRB,kB,kB,kB,k = = = = RRRRB,kB,kB,kB,k 0000/(A/(A/(A/(A1111· A· A· A· A2222· A· A· A· A3333· A· A· A· A4444· A· A· A· A5555))))

RRRRB,dB,dB,dB,d = = = = RRRRB,kB,kB,kB,k ////γγγγMMMM

mit


RRRRB,dB,dB,dB,d = = = = RRRRB,kB,kB,kB,k ////γγγγMMMM

mit

RB,k 0 Kurzzeitfestigkeit (5%-Quantil) A1 Langzeitbeständigkeit

RB,k Langzeitfestigkeit A2 Einbaubeanspruchung

RB,d Bemessungsfestigkeit A3 Verbindungen

γM Teilsicherheitsbeiwert A4 chemische Beständigkeit

A5 dynamische Einwirkungen

EBGEO

fsg,k = λ · tan φk

mitλ Verbundbeiwert für Reibung

λ = tan δ / tan φ

Reibungs- und Verbundverhalten


λ = tan δ / tan φtan δ Reibungsbeiwert Geokunststoff / Bodentan φ Reibungsbeiwert Boden

fscg,k = λc · ck

mit λc Verbundbeiwert für Kohäsion λc = a /ca Adhäsion Geokunststoff / Boden c Kohäsion Boden (Messergebnis)ck charakteristische Kohäsion Boden

Zwei typische Situationen für das Verbundverhalten nach EBGEO (2010)

FORSCHUNG

Interaktionsprüfgerät (IPG)


Scherkastengröße L=437, W=437, H=200 [mm]

Normalspannungsbereich 0–600 kN/m²

Schubspannungsbereich 0-600 kN/m²

Maximale Scher- & Herausziehkraft 125 kN

Maximale Scherverschiebung 400 mm

Schergeschwindigkeit 0,000001–12,5 mm/min

FORSCHUNG

• Canitz-Schluff (CS5)

• schwach toniger und stark sandiger Schluff

• leicht plastisch

• in den Versuchen optimalen Wassergehalt eingestellt

Bodenphysikalische Untersuchungen


Eigenschaften: Zeichen: Maßeinheit: Versuchsergebnisse: CS5 Korndichte ρs [kg/m³] 2.600 Ausrollgrenze wp [1] 0,135 Fließgrenze wL [1] 0,176 Plastizitätszahl Ip [1] 0,0406 Optimaler Wassergehalt wopt [1] 0,113 Proctordichte ρPr [kg/m³] 1946

FORSCHUNG

• durch Stabilisierung mit Zement schnelle Zunahme der Druckfestigkeit und des Steifemoduls

• bei feinkörnigen Böden aufgrund des Zementstein-skeletts sehr hoher Zementbedarf

• Kalk zeigt nur eine moderate Erhöhung der Defor-mationskennwerte

• Kalk ruft eine Verfestigung der Aggregate durch eine Puzzolanreaktion des Kalkhydrats hervor

Bodenstabilisierung


• Kalk-Zementverhältnis von 30 zu 70 gewählt

• 3%-Zugabe des Mischbinders (M13) bezogen auf die Gesamtfeststoffmasse (der feuchten Probe)

• Langzeitbeständigkeit des Geogitters im alkalischen Milieu ist zu beachten

Erfahrungswerte zur Stabilisierung mit Mischbindern nach Witt (2002)

FORSCHUNG

• Untersuchungen an Lockergestein mit Kalk- und Zementstabilisierung sind sehr zeitintensiv

• die Reaktion tritt erst zeitlich versetzt ein

• gewöhnlich ist das Interaktionsprüfgerät (IPG) während der Reaktionszeit blockiert

• durch die Inlay-Technik kann die Probenherstellung vom IPG entkoppelt werden

• die Inlay-Rahmen haben sich in der Praxis bewährt

• die Versuchsserie wurde mit einer Reaktionszeit von 14 Tagen durchgeführt


von 14 Tagen durchgeführt

FORSCHUNG

Geokunststoffe:• biaxiales, gelegtes Geogitter aus PP(Material 09)

• einaxiales, gelegtes Geogitter aus PET(Material 10)

Mischbinder:• Dorosol C 30 von Holcim (M13)

Lockergestein:

Versuchsprogramm für Versuche mit Mischbinder


Lockergestein:• Canitz-Schluff (CS5)

Versuche:• Großrahmenscherversuche (ISV) im Mehrstufenverfahren, sowohl mit als auch ohne Mischbinder

• Großrahmenscherversuche (ISV) im Mehrstufenverfahren mit Trennfläche (VT), sowohl mit als auch ohne Mischbinder

• Großrahmenherausziehversuche (IPV) im Mehrstufenverfahren, sowohl mit als auch ohne Mischbinder

Versuchsgeschwindigkeit:• 1 mm/min

FORSCHUNG

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

No

rma

lsp

annu

ng [k

N/m

²]

Sch

ubsp

annu

ng [k

N/m

²]

Horizontalverschiebung [mm]

IPV-10-CS5-00-V2-110

Schubspannung

Normalspannung

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Sch

ubsp

annu

ng [k

N/m

²]

Normalspannung [kN/m²]

IPV-10-CS5-00-V1 & V2

Experimentelle Spitzenscherfestigkeit V1


Theoretische Spitzenscherfestigkeit

c = φ =

9.3 kN/m²37.9 °


Beispiel für das Mehrstufenverfahren

•Verfälschungen durch den Probeneinbau entfallen

• wirtschaftlich & Zeitersparnis

• bei einem Weg von ca. 50 mm tritt Schädigung des Geogitters auf

• bei Schädigung des Geogitters neuer Mehrstufenversuch bei höherer Laststufe notwendig

FORSCHUNG

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

No

rma

lsp

annu

ng [k

N/m

²]

Sch

ubsp

annu

ng [k

N/m

²]

Horizontalverschiebung [mm]

IPV-10-CS5-00-V2-110

Schubspannung

Normalspannung

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Sch

ubsp

annu

ng [k

N/m

²]


IPV-10-CS5-00-V1 & V2




c = φ =

9.3 kN/m²37.9 °


Beispiel für das Mehrstufenverfahren

• Verfälschungen durch den Probeneinbau entfallen

• wirtschaftlich & Zeitersparnis

• bei einem Weg von ca. 50 mm tritt Schädigung des Geogitters auf

• bei Schädigung des Geogitters neuer Mehrstufenversuch anderen Laststufe notwendig

FORSCHUNG

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


ISV-00-CS5-00-V4 bis V9

Experimentelle Spitzenscherfestigkeit V4-V9


c' = φ' =

37.4 kN/m²30.2 °

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 100 200 300 400 500

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


ISV-00-CS5-M1314-V2,V4&V7





c' = φ' =

71.5 kN/m²38.8 °

*

*


0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


ISV-00-CS5-M1314-VT1-112

Experimentelle Spitzenscherfestigkeit

Theoretische Spitzenscherfestigkie

c' = φ' =

kN/m²33.5 °35.7*

*

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


ISV-00-CS5-00-VT1-113



c' = φ' =

38.1 kN/m²28.6 °

FORSCHUNG

300

350

400

450

500

Sch

ub

span

nun

g [k

N/m

²]ISV-00-CS5-M1314-V7-113

c' = φ' =

83.3 kN/m²37.5 °

* *


0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500

Sch

ub

span

nun

g [k

N/m

²]




φ' = 37.5 °*

FORSCHUNG

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


IPV-09-CS5-00-V1 bis V3





c' = φ' =

10.7 kN/m²39.0 °

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Sch

ubsp

annu

ng

[kN

/m²]


IPV-09-CS5-M1314-V1-113



c' = φ' =

10.3 kN/m²27.3 °


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Sch

ubs

pann

ung

[kN

/m²]


IPV-10-CS5-M1314-V1 bis V3





c' = φ' =

15.3 kN/m²32.8 °

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Sch

ubs

pann

ung

[kN

/m²]


IPV-10-CS5-00-V1 & V2




c' = φ' =

9.3 kN/m²37.9 °

SCHLUSSFOLGERUNGEN

• Geometrie des Geogitters hat Einfluss auf das Verbundverhalten

• Herausziehversuche mit Mischbinder sind vergleichbar mit einem Geogitter zwischen zwei “Blöcken“

• Kombination von Geogittern und Bodenstabilisierung kann eine sinnvolle Bauweise sein

• die Mehrstufentechnik ist eine wirtschaftliche Versuchsmethode zur Untersuchung des Verbundverhaltens

• Inlay-Rahmen machen die Versuchsserie mit Mischbinder erst möglich


• Inlay-Rahmen machen die Versuchsserie mit Mischbinder erst möglich

• Scherversuch und Herausziehversuch sollten bei gleicher Geschwindigkeit durchführt werden

• die Verdichtung in Höhe der Scherzone erzeugt eine Trennfläche

• Geogitter in der Scherfläche reduzieren die Kohäsion bzw. Adhäsion

• die Schädigung des Geogitter ist vom Herausziehweg abhängig

• alle Geogitter funktionieren

Vielen Dank!Vielen Dank!

Institut für Geotechnik -...

Documents

Transcript of Institut für Geotechnik -...