Project without external funding

Untersuchung zum Pfahltragverhalten unter zyklisch axialer Belastung in nichtbindigen und bindigen Böden


Project Details
Project duration: 11/200503/2010


Abstract
In Wissenschaft und Praxis ist lange bekannt, dass sich Böden bei einer zyklischen Belastung unter bestimmten Randbedingungen im Tragverhalten ungünstiger erweisen, als nur durch monotone Lasten beanspruchte Böden. Dies gilt in ähnlicher Weise für zyklisch belastete Pfähle. Die einzelnen bodenmechanischen Vorgänge, die zur Verschlechterung des Tragverhaltens eines Pfahls bis hin zur Entfestigung des Bodens infolge einer zyklisch axialen Belastung des Pfahls führen können, wurden bisher nur ansatzweise wissenschaftlich untersucht. Der Schwerpunkt des Forschungsprojekts liegt in der experimentellen Untersuchung des Pfahltragverhaltens, um die Phänomene zu identifizieren, die das veränderte Tragverhalten im Vergleich zu monoton belasteten Pfählen verursachen.

Eine Literaturauswertung zeigte, dass Pfähle in bindigen und nichtbindigen Böden ein unterschiedliches Tragverhalten aufweisen. Mit Hilfe von großmaßstäblichen Modellpfahlversuchen wurden Erkenntnisse zum veränderten Lastabtrag, der Entwicklung der Mantelreibung und zum Verschiebungsverhalten des Pfahls mit zunehmenden Lastzyklen erzielt. In weiteren Modellversuchen wurden mittels der Paticle Image Velocimetry (PIV) erste Erkenntnisse zur Bodenbewegung im Pfahlnahbereich gewonnen sowie die Scherlokalisierung in einer Scherfuge und einem Scherband im Pfahlnahbereich visualisiert. Aus diesen Erkenntnissen wurden maßgebende Einflussparameter auf das Tragverhalten des Pfahls identifiziert und für die Praxis ein erster Näherungsansatz zum Nachweis der Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit abgeleitet. Die Ergebnisse wurden im Zwischenbericht zum Forschungsvorhaben zusammengefasst.

Weiterführende Untersuchungen werden schwerpunktmäßig zur Mantelreibung durchgeführt, da sich der Spitzendruck als weniger maßgebend für das unter Zyklik veränderte Pfahlverhalten herausstellte. Um die Ursache für die Abnahme der Mantelreibung weitergehend zu untersuchen, sind Pfahlelementversuche in einem großmaßstäblichen Triaxialversuchsstand geplant. In diesem läßt sich im Boden ein isotroper oder anisotroper Spannungszustand erzeugen und die Änderung der Spannung kann während der zyklischen Belastung mittels Erd- und Porenwasserdrucksensoren gemessen werden. Dabei soll das zyklische Pfahltragverhalten neben weiteren Untersuchungen in nichtbindigen Böden auch in bindigen und gemischtkörnigen Böden untersucht werden, um die theoretischen Ansätze weiterzuentwickeln und abgesicherte Nachweisformen in verschiedenen Bodenarten formulieren zu können.


Principal Investigator

Last updated on 2017-11-07 at 13:53