Veränderung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens bei bindigen Böden aufgrund von Porenwasserspannungen

Witte, Matthias

Ab dem Jahre 1994 wurden in Teilen des südöstlichen Niedersachsen im zunehmenden Maße Gebäudeschäden an Bauwerken beobachtet, die durch Verformungen der anstehenden bindigen Böden hervorgerufen werden. Neben neueren Gebäuden sind auch mehrere historische Kirchenbauwerke aus dem 12. bis 13. Jahrhundert betroffen. Alle untersuchten Schadensfälle zeigen auffällige Gemeinsamkeiten bezüglich des Schadensbildes, der Schadensursache und des natürlichen Umfeldes. Die Schadensursache ist auf Veränderungen im Festigkeits- und Verformungsverhalten der anstehenden Böden aufgrund von Wassergehaltsschwankungen zurückzuführen ist. Die gekoppelte Betrachtung der Veränderung der Festigkeits- und Verformungseigenschaften partial teilgesättigter Böden in Abhängigkeit von einer Porenwasserspannung unter Berücksichtigung der Interaktion Klima – Boden – Bauwerk ist Gegenstand dieser Forschungsarbeit. Die theoretische Betrachtung von Tonböden auf der Grundlage der Potentialtheorie bildet die Basis für Labor- und in situ Untersuchungen, die sowohl Neu- als auch Weiterentwicklungen bestehender Versuchstechniken beinhalten. Dabei bildet ein neu entwickeltes Schergerät zur Untersuchung der Variation der Festigkeitseigenschaften in Abhängigkeit von der Porenwasserspannung partial teilgesättigter Böden die Basis zur Beschreibung des partial teilgesättigten Festigkeitsverhaltens.

Severe soil deformations in the region to the south – east lower saxony (northern Germany) have in some instances led to considerable damage to buildings since 1994. Both new and old buildings are equally affected. Distinctly plastic clay soils build up the subsoil in many places of this region. The principle and the actual cause for the increasing levels of damage did not fit into the conventional approaches to the mechanics of soil. The theoretical consideration of clay soils as building land as reflected in the scientific literature formed the basis for special laboratory and field studies geared to the problem. The investigations included both new and further developments of existing methods of soil testing. During the research, a new box shear apparatus for testing of unsaturated soils was developed. Soil movements and variations to the shear strength ensue as a result of very small fluctuations in the moisture content of the clay soils. In recognition of the problem and its causes, from now damage on these types of soils can be avoided or, if damage occurs, countered by way of specific measures. Therefore, the result of the investigations finally led to refurbisment measures being derived which bring up a permanent stabilization of the subsoil beneath the building based of the physical nature of the ground.

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Witte, Matthias: Veränderung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens bei bindigen Böden aufgrund von Porenwasserspannungen. 2003.

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