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Forschungsbericht: Der Einfluss der Gestängelänge auf die Ergebnisse von Rammsondierungen. Endbericht

Der Einfluss der Gestängelänge auf die Ergebnisse von Rammsondierungen. Endbericht
Bauforschung, Band T 3142
Stavros A. Savidis, Rita Müller
TU Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik
2007, 132 S., 94 Abb., 11 Tab.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Inhaltsverzeichnis

Bezeichnungen IV
1 Einleitung 1
2 Rammsondierungen in der Normung 3
2.1 Die Rammsondierung 3
2.2 Die DIN 4094 von 1964 bis 2002 4
2.3 DIN V ENV 1997-3 (Eurocode 7) 7
2.4 DIN EN ISO 22476-2, Rammsondierungen (September 2002) 8
2.5 Aufstellung der Korrelationen der DIN 4094 9
2.6 Standard Penetration Test nach Eurocode 7 (Oktober 1999) 11
2.7 Methoden zur Berechnung des Energieeintrages beim SPT 11
3 Literaturrecherche 14
3.1 Geräteseitige Einflusse auf Rammsondierungen 14
3.1.1 Einfluss der Gestängelänge 14
3.1.2 Einfluss der Spitzengeometrie 15
3.1.3 Anwendungsgrenzen für Rammsonden 16
3.1.4 Mantelreibung 16
3.1.5 Eichung von Sonden 17
3.2 Bodenseitige Einflusse auf Rammsondierungen 17
3.2.1 Einfluss der Kornform und Kornverteilung 18
3.2.2 Einfluss des Grundwassers 19
3.2.3 Einfluss der Lagerungsdichte 19
3.2.4 Scherfestigkeit 20
3.2.5 Zusammendrückbarkeit 21
3.2.6 Überlagerungsdruck 24
3.2.7 Theoretische Grenztiefe 24
4 Auswertung von Sondierergebnissen von Baustellen 29
4.1 Baustellenergebnisse für Sondierungen mit freier Gestängelänge 29
4.1.1 Verkehrsanlagen im zentralen Bereich Berlins 29
4.2 Weitere Baustellenergebnisse 50
5 Analytische Grundlagen 52
5.1 Analytische Lösung im Zeitbereich 52
5.1.1 Herleitung der Lösung am Gestängekopf 52
5.1.2 Berechnungsbeispiel für die DPL 56
5.1.3 Herleitung der Lösung im Zeitbereich in Abhängigkeit von der Messstelle am Gestänge 57
5.2 Berechnung des Energieeintrages 60
5.2.1 Abschätzung des Energieeintrags in das Gestänge nach Yokel 60
5.2.2 Energieeintrag unter Einbeziehung des Hammers 61
6 Rammsondierversuche: Vorbereitung und Ausführung 66
6.1 Versuchsbehälter und Versuchsaufbau 66
6.2 Versuchssand 68
6.3 Einrieseln des Sandes 69
6.3.1 Vorversuche für das Einrieseln 69
6.3.2 Einrieseln des Versuchscontainers 71
6.4 Sondierabstand und Grenztiefe 72
6.5 Instrumentierung der Sonde 73
6.6 Versuchsdurchführung und Auswertung 73
7 Sondierversuche auf festem Untergrund 91
7.1 Ziel der Versuche auf festem Untergrund 91
7.2 Überprüfung der Qualität der Messung 91
7.3 Versuchsdurchführung 92
7.4 Versuchsauswertung im Zeitbereich 93
7.4.1 Vergleich der gemessenen Kraftverläufe mit der analytischen Lösung 93
7.4.2 Berechnung des Energieeintrags 100
8 Auswertung der Kraftverläufe der Rammsondierungen und
Formulierung von Korrekturfaktoren für die GestÄngelÄnge103
8.1 Auswertung der Rammsondierversuche 103
8.1.1 Anwendung der Lösung von Timoshenko und Goodier auf die Ergebnisse der Sondierversuche 103
8.1.2 Variation der freien Gestängelänge 105
8.1.3 Berechnung des Energieeintrags und Formulierung der Korrekturfaktoren 106
8.1.4 Anwendung der Korrekturfaktoren auf Baustellenergebnisse 113
9 Zusammenfassung und Ausblick 115
9.1 Zusammenfassung und Ausblick 115
9.2 Conclusions 117
9.3 Resumee 119
Literaturverzeichnis 121
A Kraftverläufe der Versuche auf festem Untergrund 122

Publikationslisten zum Thema:
Baugrunderkundung, Sondierung, Rammsondierung, Ergebnis, Auswertung, Einflussfaktor, Gestänge, Länge, Versuch, Berechnung, Korrekturfaktor, Normung,

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Erfahrungen in der Praxis haben gezeigt, dass bei der Auswertung von Rammsondierungen, die mit einer freien Gestängelänge durchgeführt wurden, Fehleinschätzungen bei der Ermittlung der Lagerungsdichte zu erwarten sind. Dies zeigte sich zum Beispiel bei Rammsondierungen in tiefen Baugruben in Berlin, bei denen vom Ponton aus mit einer freien Gestängelänge von bis zu 20 m sondiert wurde. Fehleinschätzungen von Rammsondierergebnissen können indirekt zu falschen Prognosen im Bezug auf die Standsicherheit führen, wenn die daraus abgeleiteten Scherparameter verfälscht werden. Im Eurocode 7 werden der Standard Penetration Test (SPT) und die Rammsondierung (OP) aufgeführt. Für den SPT, für den international viele Erfahrungswerte vorliegen, werden Korrekturfaktoren auf die gemessene Schlagzahl angewendet, die die Überkonsolidierung des Bodens, den Energieverlust der Ramme infolge Hammerreibung und die freie Gestängelänge unterhalb des Ambosses berücksichtigen. Für die DP wird im Eurocode 7 die Berücksichtigung des Energieverlustes des Hammers empfohlen, Eine Berücksichtigung der freien Gestängelänge ist nicht enthalten. In diesem Forschungsvorhaben wird dieser Einfluss der freien Gestängelänge durch experimentelle Untersuchungen in der Versuchshalle des Grundbauinstituts und numerische und analytische Berechnungen untersucht und die Ergebnisse mit Rammsondierdaten von Berliner Baustellen verglichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, geeignete Korrelationsbeziehungen und Korrekturfaktoren für die Gestängelänge zur Auswertung der Rammsondierung zu erarbeiten. Diese können als eine wichtige Ergänzung der vorhandenen Normung (EC 7 und DIN 4094) dienen.

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Bei der Baugrunderkundung mit der leichten Rammsondierung nach DIN 4094 tritt in bestimmten Bodenarten eine mantelreibungsbedingte Erhöhung der Sondierwiderstände auf, was zu einer Überschätzung der Baugrundeigenschaften führen kann. Ziel der Forschung ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahren, die eine von den Mantelreibungseinflüssen unabhängige Interpretation der mit der leichten Rammsonde Sondierergebnisse ermöglichen. Folgende 4 in Frage kommenden Verfahrensweisen wurden untersucht: 1. Verwendung eines Schutzrohres, in dem das Sondiergestänge nahezu mantelreibungsfrei geführt ist; 2. Stützung und Schmierung des hinter der verdickten Sondenspitze entstehenden Ringspaltes mit Bentonitsuspension; 3. Mantelreibungsmessung durch Messung des zum Drehen des Sondiergestänges im Boden erforderlichen Drehmoments; 4. mantelreibungsunabhängige Messung des Spitzenkraftverlaufs jedes Rammschlags direkt in die Sondenspitze mit Hilfe von in der Spitze angeordneten Dehnmeßstreifen. Von den 4 untersuchten Verfahrensweisen ermöglichte nur die Schutzrohrmethode eine zuverlässige Ausschaltung der Mantelreibung. Die Verwendung der Bentonitsuspension führte nur zu einer geringen Reduzierung des Einflusses. Die Mantelreibungsmessung ergab so große Streuungen, daß eine Korrektur des Sondierwiderstandes um den Mantelreibungseinfluß nicht genau genug möglich war. Die mit DMS gemessenen Spitzenkraftverläufe ermöglichten keine ausreichenden Rückschlüsse. (-y-)

Vereinfachung und Vereinheitlichung der Bestimmung der Konsistenzgrenzen und der undrainierten Scherfestigkeit bindiger Böden. Abschließender Sachbericht

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Vereinfachung und Vereinheitlichung der Bestimmung der Konsistenzgrenzen und der undrainierten Scherfestigkeit bindiger Böden. Abschließender Sachbericht
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Die Bestimmung der Konsistenzgrenzen bindiger Böden kann entscheidend vereinfacht werden. Die Grundlage dazu bildet die Tatsache, daß die Deformationsfestigkeit bindiger Böden direkt von deren Wassergehalt und somit von der Konsistenz abhängt. Mit einem neu entwickelten Druckluft-Konsistometer kann die Konsistenz beliebiger bindiger Böden ohne die sonst übliche zeitliche Verzögerung zur Bestimmung des Wassergehaltes gemessen werden. Dieses ermöglicht eine stärkere Berücksichtigung der Konsistenz beim Einbau bindiger Erdstoffe, z.B. für den Bau mineralischer Dichtungen, als dies bisher möglich war. (-z-)

Schwermetallverteilungen und ihre Verursachungen in Lockergesteinen und Bodenzonen des Stadtgebietes von Goslar mit Hinblick auf die weitere Bauleitplanung der Stadt Goslar

K. Paetzmann
Schwermetallverteilungen und ihre Verursachungen in Lockergesteinen und Bodenzonen des Stadtgebietes von Goslar mit Hinblick auf die weitere Bauleitplanung der Stadt Goslar
Textgleich mit: Die Baugrundplanungskarte der Stadt Goslar unter Einbeziehung der Schwermetallgehalte in den Lockergesteinen und Bodenzonen der Bauplanungsbereiche der Stadt Goslar. Clausthaler Geowissenschaftlichen Dissertationen.
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Fraunhofer IRB Verlag

Die vorliegende Arbeit umfaßt eine kombinierte ingenieurgeologische/geochemische Untersuchung für den Bereich der Stadt Goslar. Ausgehend von 12 räumlich begrenzten Untersuchungsgebieten, die in Absprache mit den Bauplanungsbehörden der Stadt ausgewählt wurden, dienten die Untersuchungen der Erstellung einer Baugrundplanungskarte sowie einer Bestandsaufnahme der Schwermetallgehalte in den Lockergesteinen und Bodenzonen der Bauplanungsbereiche. Regionalgeologisch gliedert sich das Untersuchungsgebiet in 3 Teilbereiche: 1. die paläozoischen Gesteine des Harzes, 2. die mesozoischen Gesteine in der Aufrichtungszone NE` der Harzrandstörung, 3. die quartäre Lockergesteinsbedeckung. Die Verbreitung der Festgesteine wurde im Rahmen einer geologischen Kartierung im Maßstab 1:5000 augenommen. Die Lockergesteine wurden innerhalb der 12 Untersuchungsgebiete mittels 133 Sondierbohrungen beprobt. An den entnommenen, gestörten Lockergesteinsproben wurden nach DIN-Normen die bodenmechanischen Eigenschaften ermittelt. Darüber hinaus wurden die Ergebnisse älterer Baugrunduntersuchungen des öffentlichen Bauwesens ausgewertet. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

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