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Böden weisen ein stark nichtlineares Spannungs-Dehnungs-Verhalten auf. Bei sehr kleinen Dehnungen ist die Steifigkeit maximal. Die Kenntnis dieser sogenannten Small-Strain-Stiffness ist für genaue Verformungsberechnungen, insbesondere unter zyklischer Belastung, von hoher Relevanz. Die Small-Strain-Moduln Gd0 und Ed0 sind über die Dichte mit der Scher- bzw. Kompressionswellengeschwindigkeit (cs, cp) verknüpft und lassen sich daher über dynamische Messmethoden bestimmen. Bender-Extender-Elemente (BEE) sind piezoelektrische Bimorphe, die in Triaxialversuche integriert, Scher- und Druckwellen in Bodenproben erzeugen und aufzeichnen und so eine Laufzeitbestimmung ermöglichen. Die größte Unsicherheit bei BEE-Versuchen liegt in der reproduzierbaren Laufzeitermittlung. Daneben wirken weitere Einflussfaktoren auf das Versuchsergebnis, etwa Nahfeldeffekte, die Kopplung zwischen Element und Probe, Signalrauschen sowie die Wahl der Filterung des Signals. Der Vortrag benennt und ordnet diese Einflussfaktoren ein und leitet daraus die Frage ab, wie sich ein Rahmen schaffen lässt, indem BEE-Versuche reproduzierbare Ergebnisse liefern und welche Schritte hierfür notwendig sind.

Stabilisierungssäulen mit darüberliegender Lastverteilungsschicht stellen eine wirtschaftliche, technisch sichere Alternative zur klassischen Tiefgründungen dar. Dabei ist eine möglichst genaue Kenntnis über die Aufteilung der Lasten zwischen Säulen und Weichschicht erforderlich. Für die Quantifizierung der Lastverteilung wurden schon eine Vielzahl an Berechnungsansätze entwickelt. Zunächst wird eine Auswahl an Ansätzen vorgestellt, die eine direkte Berechnung der Lastumlagerung ermöglichen. Diese Berechnungsansätze werden anhand der zu Grunde liegenden Modelle und Randbedingungen sowie der prognostizierten Lastumlagerung verglichen. Anschließend werden die direkten Ansätze mit Berechnungen der Last-Transfer-Methode und der Finite-Element-Methode verglichen. Abschließend wird detailliert auf die FE-Berechnungen, insbesondere die Lastumlagerung für Lastverteilungsschichten geringer Mächtigkeiten, eingegangen. Dabei konnte eine sehr gute Übereinstimmung des vorgestellten Ansatzes mit den Ergebnissen der Finite-Element-Methode erzielt werden.

Der „Earth Overshoot Day“ verdeutlicht, dass wir zu viele Ressourcen verbrauchen und es immer noch großen Handlungsbedarf gibt, um nicht weiterhin auf Kosten zukünftiger Generationen zu leben. Dabei spielt der Bausektor eine große Rolle, entstehen hier doch ein erheblicher Anteil der deponierten Abfälle (ca. 55 % in DE), der CO2-Emissionen (ca. 36 % in der EU) und des Energieverbrauchs (ca. 40 % in der EU). Ein „Weiter so“ wie bisher ist unter diesen Aspekten nicht zielführend. Es braucht daher innovative Ansätze für Baustoffe, Bauprodukte und Bauweisen. Im Beitrag wird aufgezeigt, wie durch innovative Ansätze der Bausektor nachhaltiger gestaltet werden kann. Dies erfolgt anhand zweier Beispiele, bei der eine Dichtwand und eine Rohrgrabenverfüllung betrachtet werden. Zunächst wird am Beispiel der Dichtwand der CO2-Fußabdruck einer klassischen Dichtwand, hergestellt als Spundwand, verglichen mit dem Verfahren der Fräsmischinjektion. Da der Baugrund selbst als Baustoff genutzt wird und kein Bohrgut anfällt, wird hierdurch im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes „Abfall“ vermieden. Gleichzeitig entfallen hierdurch eine Vielzahl an Materialtransporten. Am Beispiel der (Rohr-)Grabenverfüllung wird aufgezeigt, wie sich unterschiedliche Innovationsgrade auf die Nachhaltigkeit eines Bauverfahrens auswirken. Hierfür wird als Ausgangssituation die Bettung und Verfüllung eines Rohrgrabens mittels Sand betrachtet. Als Alternative hierzu werden zeitweise fließfähige selbstverdichtende Verfüllbaustoffe (ZFSV) betrachtet. ZFSV werden aus einer Grundkomponente (Boden, Baustoffe, Recycling-Stoffe) hergestellt, welche mit Wasser, Bindemittel und ggf. Zusätzen versetzt werden. Durch die Erhöhung des Wassergehalts erhalten die ZFSV ihre fließfähigen selbstverdichtenden Eigenschaften. Anschließend wird das Wasser durch das Bindemittel und die ggf. verwendeten Zusätze teilweise gebunden, so dass i.d.R. bereits wenige Stunden nach der ZFSV-Verfüllung die Begehbarkeit und nach einem Tag die Überbaubarkeit gewährleistet ist. Das Bindemittel wird dabei je nach Anwendungszweck dosiert. Zur Verwendung als Bettungsmaterial von Leitungen wird i.d.R. eine zeitabhängige, maximale Druckfestigkeit des ZFSV definiert und damit auch die Menge des Bindemittels begrenzt. Meist wird ein hydraulisch abbindendes Material (z.B. Zement) verwendet. Weitere allgemeine Angaben zum Thema ZFSV finden sich z.B. in Neidhart, Spirkl (2022), Bont (2022), Ramler (2022), Wagner (2022), Wiesinger (2022). Die Herstellung von ZFSV kann in einem Werk (Mixed in Plant) oder vor Ort (Mixed on Site) geschehen. Als Ausgangsmaterial kann Sand, Recyclingmaterial oder, wenn die Eignung nachgewiesen wird, auch das Aushubmaterial vor Ort verwendet werden. Das Potenzial einer nachhaltigen Bauweise durch eine ZFSV-Bettung wird im Beitrag in 4 verschiedenen Szenarien anhand eines realen Bauprojekts in Kelheim betrachtet: 1. Verwendung von Sand-basiertem ZFSV anstelle Sand-Bettung 2. Verwendung von Recyclingmaterial-basiertem ZFSV 3. Verwendung des anstehenden Aushubmaterials zur ZFSV-Herstellung 4. Optimierung des Grabenquerschnitts und Bauablaufs Grundsätzlich wurde bereits nachgewiesen, dass die Verwendung von ZFSV als Bettungsmaterial zu einem beschleunigten Bauablauf führen kann, und die Kosten je nach Randbedingung vergleichbar zur Sand-Bettung sind. Mit den dargestellten Szenarien, deren Einfluss auf die Nachhaltigkeit der Baustelle von 1. bis 4. zunimmt, zeigt sich auch in diesem Bereich das Potenzial von ZFSV. Je nach Ausgangsmaterial und Ort der ZFSV-Herstellung kann Material (Sand) und Transporte eingespart, die zu deponierende Menge reduziert und die Ökobilanzierung im Gesamten verbessert werden.