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Vorrichtung zum Bestimmen der Tragfähigkeit des Erdbodens Bei bisher
bekanntgewordenen Verfahren zum Bestimmen der Tragfähigkeit des Erdbodens (Baugrund)
wird auf die Seitenwandungen von Schürf- oder Bohrlöchern mittels einer- horizontal
gerichteten Belastung, z. B. hydraulischer Presse oder einer mit Druckluft aufgeblasenen
Gummihülle, ein künstlicher Druck ausgeübt. Bei diesen Einrichtungen kommt der ausgeübte
Seitendruck nur auf einer verhältnismäßig geringen Fläche zur Wirkung und verteilt
sich dann in unbestimmter Weise über diese Fläche -hinaus. Es tritt dabei unmittelbar
hinter den Druckorganen eine nicht zu übersehende Verminderung des Druckes auf die
Flächeneinheit des umgebenden Erdreichs ein, um so mehr der Winkel, unter dein die
Druckverteilung nach oben und unten erfolgt, unbekannt ist. Auch können hierbei
die Bodenschichten z. B. ohne weiteres nach oben und unten ausweichen. Infolgedessen
liefern diese bekannten Einrichtungen keine sicheren Ergebnisse.
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Die geschilderten Schwierigkeiten und :Fachteile treten bei der Vorrichtung
nach der Erfindung nicht auf. Sie besteht aus einer in den Boden zu versenkenden
und mit einem Druckmittel (z. B. Druckwasser oder Druckluft) zu füllenden, allseitig
geschlossenen 1-fülse aus Blech, wie sie bei der Herstellung von Ortpfählen in bekannterWeise
verwendet wird. Diese Hülse ist mit Längs- und gegel)enenfalls mit Querfalten versehen
und weist eine große Länge auf, so daß die Bodenprüfung gleichzeitig über eine entsprechend
große Tiefenstrecke erfolgen kann. Da der Boden im allgemeinen bis hinab auf größere
Tiefen zu untersuchen ist, so erhält die Hülse eine entsprechend große Länge, wobei
dann in den verschiedenen Höhenlagen die eingetretene Ausdehnung gemessen werden
kann.
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Auf diese Weise erhält man bis auf große Tiefen hinab ein vollkommen
zusammenhängendes Bild über die Nach- iebigkeit des Bodens in jeder Höhenlage bei
bestimmten Drücken.
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Die Hülse wird zweckmäßig am oberen Ende mit einem Anschlußstutzen
versehen, an den eine Druckleitung zur Zuführung des Druckmittels angeschlossen
wird.
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Das Einbringen der Hülse in das Erdreich kann z. B. unter Verwendung
eines Vortreibrohres, aus dem der Erdkern durchAusbohren beseitigt wird, erfolgen.
Das abgesenkte Vortreibrohr wird dann erst wieder gezogen, nachdem die Hülse in
dieses eingebracht ist. Die Hülse kann auch ohne Verwendung eines besonderen Vortreibrohres
durch Rammung in das Erdreich eingebracht werden, da sie infolge der Paltung sehr
steif und knicksicher ist. Gerammte Hülsen haben den Vorteil, daß sie am Umfang
von .Anfang an an das Erdreich anliegen.
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Wird z. B. in eine solche Hülse, die in das
Erdreich
eingebracht ist, Druch-wasser eingeführt und bei jeder Drucksteigerung, z. B. bei
1, 2, 3 usw. atü, die Hülsenausdehnung in verschiedenen Höhenlagen vermittels geeig-.
neter Einrichtungen gemessen, so läßt sich die Form der Hülse, die sie bei einem
bestimmten Innendruck einnimmt, ohne weiteres jeweils zeichnerisch darstellen. Aus
der Gegenüberstellung bzw. dem Vergleich solcher Ausdehnungsbilder erkennt man die
Zu- bzw. Abnahme der Zusammendrückbarkeit der einzeInen Bodenschichten bei sich
steigerndem Druck des Druckmittels. Aus der jeweils zugeführten Druckwassermenge
läßt sich z. B. ohne weiteres die mittlere Ausdehnung der Hülse und damit die mittlere
Größe der seitlichen Zusammendriickbarkeit des Bodens im Bereich der der Hülsenlänge
entsprechenden Baugrundtiefe ermitteln. Bezeichnet man z. B. diese mittlere Größe
der Ausdehnung mit m und mit p den Druck, bei dem die Ausdeehnung m gemessen
worden ist, und trägt die Größen in und p, wie aus Abh. i ersichtlich, auf
Koordinaten maßstäblich ab, so erhält man eine Kurve 111p, durch die in sehr übersichtlicher
Weise die betreffenden Bodenverhältnisse charakterisiert werden.
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Vergleicht man nun die bei einem bestimmten Untersuchungsbeispiel
erhaltene Kurve von mp mit den in gleicher Weise ermittelten Kurven 111p ähnlicher
Böden, deren zulässige Tragfähigkeit z. B. auf Grund praktischer Erfahrung genau
bekannt ist, so erhält man Anhaltspunkte, aus denen sich die zulässige Tragfähigkeit
des Bodens beim Untersuchungsbeispiel ableiten läßt. Dabei kann man etwa auch wie
folgt verfahren. Man trägt z. B. zweckmäßig die iiip- Kurve eines bekannten Bodens
auf, dessen zulässige Bodenpressung i kg/qcm beträgt. In Abb. 2 ist diese Kurve
mit m" (1) bezeichnet. In gleicher Weise werden, wie aus Abb. 2 ersichtlich, Kurven
mp (1,5) und inp (2,o) aufgetragen, die den zulässigen Bodenpressungen 1,5 und 2,okg/qcm
entsprechen. Die in"-Kurve des Untersuchungsbeispieles entspricht in Abbl.2 der
punktiert eingetragenen Kurve. Da diese punktierte Kurve etwa in der Mitte zwischen
denjenigen für Böden mit 1,5 und 2,o kg/qcm zulässiger Bodenpressung liegt, so wäre
für den Baugrund des Untersuchungsbeispieles die zulässige Bodenpressung mit 1,751cg/qcm
anzunehmen.
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Im vorliegenden Beispiel wurde von den Mittelwerten in", bezogen auf
die ganze Höhe der Hülse, ausgegangen. In ähnlicher Weise können aber auch die min
Werte der einzelnen Bodenschichten mit Erfahrungswerten gleichartiger Bodenschichten,
verglichen werden, deren eigene Tragfähigkeit bzw. deren Einfluß auf die Gesamttragfähigkeit
der jeweils in Betracht zu ziehenden Bodenschichten bekannt ist. Es besteht somit
die 1Töglichkeit, aus der bei bestimmtem Druck des Druckmittels gemessenen Ausdehnung
der Hülse in irgendeinergeeignetenWeise auf die zulässige Tragfähigkeit eines Baugrundes
zu schließen.
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Statt einer einzig en Hülse können auch Einzelhülsen Verwendung finden,
die in der Längsachse übereinander angeordnet sind, so daß im Bereich einzelner
Bodenschichten jeweils ein bestimmter Druck des Druckmittels ausgeübt werden kann.
jede Einzelhülse kann dann eine eigene Anschlußleitung zur Zuführung des Druckmittels
erhalten.
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Die Hülse kann auch durch eingefügte Zwischendecken in einzelne übereinanderliegende
Kammern unterteilt sein, damit im Bereich bestimmter Bodenschichten ein ganz bestimmter
Druck auf den Boden ausgeübt werden kann. Jede Kammer erhält dann, -wie oben erwähnt,
eine eigene Leitung zur Zuführung des Druckmittels.
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Die Größe der Ausdehnung bzw. der Inhaltsvergrößerung kann in Fällen,
bei denen beispielsweise Wasser oder Luft als Druckmittel verwendet wird, dadurch
ermittelt werden, daß z. B. Sand in die Hülse eingefüllt bzw, eingeschleust wird.
Vermittels eines an einem Meßdraht hängenden Gewichtes kann dann im Innern der Hülse
jeweils festgestellt «-erden, in welcher Höhe die Oberkante einer bestimmten eingebrachten
Sandmenge liegt. Aus dieser Höhenlage und der Sandmenge liißt sich ohne weiteres
der mittlere I-Tülsendurchmesser im Bereich dieser Sandmenge ermitteln. Wird der
Sand durch Einschleusen in das Hülseninnere eingebracht, so kann der Meßdraht, an
dem das Gewicht im Hülseninnern hängt, durch eine Stopfbüchse hindurch nach außen
geführt werden. Läßt man nun im Hülseninnern das Gewicht nach unten gleiten, bis
es auf dem Sand aufsitzt, so läßt sich aus der Länge des eingeführten Meßdrahtes
die Höhenlage der Oberkante des Sandes ermitteln.
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In sehr vollkommener Weise läßt sich vermittels der Hülsen auch das
elastische Verhalten des Bodens feststellen, indem der Druck des Druckmittels, z.
B. Wasser oder Luft, bis zu einem bestimmten Druck gesteigert und dann plötzlich
oder allmählich wiederaufgehoben wird. Der Boden wird dann auf die Hülse einen bestimmten
Druck ausüben oder sie um ein bestimmtes Maß wieder zusammendrücken, wobei man,
soweit erwünscht, dein darin enthaltenen Wasser oder der Luft in bestimmter Weise
Abzugsmöglichkeit geben kann. Aus der Größe des gemessenen inneren Hülsendruckes
bzw. der Menge des abziehenden Druckmittels läßt sich das elastische Verhalfen des
Bodens genau feststellen. Dabei
kann der Versuch auf längere Zeit
ausgedehnt werden.
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Läßt man eine solche Hülse z. B. mit Druckwasser gefüllt im Boden
längere Zeit stehen, so wird bei bestimmten Böden, z. B. bei Ton, der Gegendruck
des Bodens um ein bestimmtes Maß nachlassen. Diese bekannte Erscheinung wirkt sich
besonders bei Rammpfählen sehr nachteilig aus, indem bei einem solchen Boden die
Tragfähigkeit eines Pfahles im laufe der Zeit sich verringert. Es ist in der Praxis
natürlich wichtig, einen Überblick über die Größe einer solchen Druckverringerung
zu erhalten. Mit Hilfe des geschilderten Verfahrens erhält man erschöpfenden Aufschluß
über das Verhalten des in Frage stehenden Bodens.
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Sobald die Hülse bis auf einen bestimmten Durchmesser gebracht ist,
kann durch regelmäßige Druckschwankungen des Druckmittels gewissermaßen ein regelmäßiges
Atmen der Il.ülse herbeigeführt werden, wobei nach einer gewissen Zeit der Boden
.seine Elastizität immer mehr einbüßen wird. Das Maß der auf diese Weise erzielten
Verringerung der Elastizität des Bodens gibt ebenfalls Aufschlüsse über den Boden,
die für eine vergleichsweiise Beurteilung von Böden bedeutungsvoll sind.