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Stabilisierungssäulen (StS) sind überwiegend hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Traggliede, deren Versagensmechanismen es nicht erlauben, die Widerstände gegen Versagen näherungsweise über "verschmierte Bodenparameter" - wie z. B. bei Rüttelstopfsäulen üblich - zu berücksichtigen. Der Arbeitskreis 2.8 - Stabilisierungssäulen der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik erarbeitet derzeit Empfehlungen zur Anwendung und rechnerischen Berücksichtigung von StS. Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Berücksichtigung aufstehender StS in einfach geschichteten Böden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit sowie gegen Grundbruch vorgestellt. Der entwickelte Ansatz beruht im Wesentlichen auf Broms / Kivelö und ist mit dem EC 7 konform. Der Berechnungsablauf sowie die dazu nötigen Annahmen werden vorgestellt und erläutert. In einem abschließenden Berechnungsbeispiel wird der Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundamentes unter Berücksichtigung von StS geführt.
Stabilisierungssäulen sind hydraulisch abgebundene und unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder, welche in der Praxis zunehmend als ökonomische Alternative zu Tieferführungen, Pfahlgründungen oder Bodenaustauschmaßnahmen eingesetzt werden. Bei der Anwendung von Stabilisierungssäulen sind grundsätzlich zwei wesentliche Einsatzzwecke zu unterscheiden: Ableitung oberflächlicher Lasten in tieferliegende tragfähigere Schichten (Setzungsreduktion) vs. Erhöhung der Gesamtstandsicherheit (Böschungsbruch, Grundbruch). In beiden Fällen ist jedoch eine eingehende Berücksichtigung des Lastabtragungsverhaltens und der Interaktion zwischen Boden und Stabilisierungssäulen erforderlich. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Pfählen geringeren Durchmesser sowie der fehlenden Bewehrung versagen die Tragglieder bereits bei geringen Querbeanspruchungen. Die beim Verlust der Gesamtstandsicherheit auftretenden Versagensmechanismen der Stabilisierungssäulen werden nicht durch die in den bestehenden Normen getroffenen Annahmen abgedeckt, wodurch in der Praxis verbreitete Ansätze, wie z. B. die Berücksichtigung der Stabilisierungssäulen über „verschmierte Bodenparameter“ den Beitrag der Tragglieder zumeist deutlich überschätzen. Im vorliegenden Beitrag wird die Wirkungsweise von Stabilisierungssäulen bei axialer und lateraler Beanspruchung erläutert und anschließend ein praxisnaher Ansatz aufgezeigt, wie Stabilisierungssäulen beim Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundaments berücksichtigt werden können.
Die Errichtung von Straßendämmen auf wenig tragfähigen Böden erfordert meist konstruktive Maßnahmen zur Sicherstellung der Standsicherheit. Häufig werden hierzu Stabilisierungssäulen in den Boden eingebracht. Stabilisierungssäulen (StS) sind hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder. Die Versagensmechanismen dieser Tragglieder erlauben es
nicht die Gesamtstandsicherheit, wie in der Praxis üblich, durch verschmierte Bodenparameter nachzuweisen.
Im vorliegenden Beitrag werden die Versagensmechanismen und das Verhalten passiv beanspruchter StS beschrieben. Basierend auf den mechanischen Modellen von Broms wird ein vereinfachter Ansatz zur rechnerischen Abschätzung der zusätzlichen Traggliedwiderstände vorgestellt. Ein numerisches Strukturmodell verdeutlicht das Verhalten passiv beanspruchter StS im Versagensfall. Die Erkenntnisse aus dem Strukturmodell werden in einem mechanischen Modell zusammengefasst, aus dem wichtige Rückschlüsse für die Bemessungspraxis abgeleitet werden.
Stabilisierungssäulen (StS) sind überwiegend hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder, deren Versagensmechanismen es nicht erlauben, die Widerstände gegen Versagen näherungsweise über „verschmierte Bodenparameter“ – wie z. B. bei Rüttelstopfsäulen üblich – zu berücksichtigen. Der Arbeitskreis 2.8 – Stabilisierungssäulen der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik erarbeitet derzeit Empfehlungen zur Anwendung und rechnerischen Berücksichtigung von StS. Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Berücksichtigung aufstehender StS in einfach geschichteten Böden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit sowie gegen Grundbruch vorgestellt. Der entwickelte Ansatz beruht im Grundsatz auf Broms / Kivelö und ist mit dem EC 7 konform. Der Berechnungsablauf sowie die dazu nötigen Annahmen werden vorgestellt und erläutert. In einem abschließenden Berechnungsbeispiel wird der Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundamentes unter Berücksichtigung von StS geführt.
Der wissenschaftliche Untersuchungsstand von Zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZSFV) unter Zugabe von Zement und/ oder Bentonit sowie Wasser zu Grundmaterial ist gering. Die OTH Regensburg (OTH.R) untersucht im Forschungsvorhaben EnEff systematisch verschiedene ZFSV für den Einsatz im Infrastrukturbau, speziell Fernwärmeleitungen. Neben der dort hauptsächlich interessierenden Kontaktmechanik zu axialen Temperaturdehnungsbehinderung werden bodenmechanische Eigenschaften und deren Zeitabhängigkeit untersucht. Im Beitrag werden nach einer einführenden Charakterisierung von ZFSV und kurzen Darstellung der Bedeutung der Zugabe von Zement und Bentonit Ergebnisse von bodenmechanischen Untersuchungen in Abhängigkeit des Materialalters und teilweise in Referenz zum Grundmaterial (hier: Boden) vorgestellt. Im Weiteren werden zwei auf ZFSV adaptierte, zementbasierte Prognosemodelle zur Vorhersage der zeitlichen Entwicklung der Druckfestigkeit vorgestellt.
Klimatische Veränderungen haben in den letzten Jahren zu einem starken Anstieg an Gebäudeschäden geführt, die häufig auf Setzung des Bodens infolge von Austrocknung zurückzuführen sind. Durch die Expansion säulenartiger PUR-Tragelemente unter den Fundamenten können derartige Setzungsschäden behoben werden. Im Rahmen eines Forschungsauftrags im Labor für Geotechnik der OTH Regensburg wurde durch Herstellung von PUR-Gründungselementen unter Laborbedingungen das Expansionsverhalten eines Zweikomponenten-PUR-Schaumes in Abhängigkeit verschiedener isotroper Druckverhältnisse untersucht. Zur Optimierung dieses Bauverfahrens wurden die Materialeigenschaften der expandierten Proben durch labortechnische Untersuchungen ermittelt und einfache Korrelationen zwischen Expansionswiderständen und Materialeigenschaften erstellt.
Pfahlartige Tragglieder haben häufig einen geringeren Durchmesser als Pfähle, binden im Fußbereich nur unwesentlich in tragfähige Schichten ein und sind zudem unbewehrt. Für die Nachweise der Tragfähigkeit und Gesamtstandsicherheit sind die Kenntnisse der aktivierbaren Widerstände und der Versagensarten von grundlegender Bedeutung, was die eingehende Berücksichtigung des Lastabtragungsverhaltens sowie der Interaktion zwischen Boden und unbewehrten, pfahlartigen Tragglieder unumgänglich macht. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst mögliche Versagensmechanismen vorgestellt und erläutert. Danach wird aufgezeigt, unter welchen Bedingungen und Beanspruchungen der jeweilige Versagensmechanismus auftritt und welche Widerstände dabei aktiviert werden können. Anschließend wird deren Übertragbarkeit und Anwendung der auf unbewehrte, pfahlartige Tragglieder dargestellt und u.a. mittels FE-Berechnungen überprüft. Schwerpunktmäßig wird dabei die Interaktion zwischen unbewehrten, pfahlartigen Traggliedern und dem umgebenden Boden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit behandelt.