In dieser Diplomarbeit geht es um die Untersuchung des elastischen und plastischen Verformungsverhaltens von mit Geogittern bewehrten Tragschichten im Erdbau.
Die Problemstellung sieht wie folgt aus:
Verkehrsflächen werden durch die Reifen von Fahrzeugen mit zum Teil hohen Lasten beansprucht. Um die Verkehrsflächen dauerhaft zu befestigen, werden Tragschichten aus Schotter zu Beispiel der Körnung 0/45 mm verwendet. Die Schottertragschicht muss eine gute Lastverteilung sicherstellen, so dass beim Übergang zum gewachsenen Baugrund dessen in der Regel deutlich geringere Scherfestigkeit durch die verbleibenden Beanspruchungen nicht überschritten wird.
Bei Tragschichten auf weichen Böden kann eine ausreichende Tragfähigkeit und die Minimierung von Setzungen häufig nur durch Zusatzmaßnahmen, z.B. die Bewehrung mit Geogittern, sichergestellt werden. Die Geogitter weisen im Gebrauchslastbereich ein ausgeprägt elastisches Materialverhalten auf, d.h. die bei Lastüberfahrten auftretenden Setzungen „federn“ quasi zunächst in die Ausgangslage zurück. Demgegenüber verhalten sich Kalkstabilisierte Böden quasi starr. In den üblicherweise für Kontrolluntersuchungen eingesetzten Plattendruckversuchen führt das starre Verhalten zu höheren EV2-Modulen und damit zu einer günstigeren Bewertung.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird zunächst anhand numerischer
Simulationen des Plattendruckversuches bzw. wiederholter Lastwechsel, wie sie bei Überfahrten von Verkehrsflächen auftreten, untersucht ob das elastische Verhalten der Geogitter zu einer Reduzierung der plastischen Setzung gegenüber unbewehrten Tragschichten führt.
Darüber hinaus wird ein Feldversuch geplant, mit dem die Ergebnisse der numerischen Simulation in der Praxis überprüft werden können.
Das endgültige Ziel ist es, aus den Untersuchungsergebnissen ein optimiertes Dimensionierungsverfahren für die Bewehrung von Tragschichten mit Geogittern abzuleiten.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Aufgabenstellung
- Grundlagen für Tragschichten im Erdbau
- Straßenaufbau
- Anforderungen an die Tragschichten
- Tragschichten auf weichen Böden
- Zusatzmaßnahmen
- Erhöhung der Tragschichtdicke
- Stabilisierung des Baugrundes durch Kalken
- Bewehren der Tragschicht mit Geogittern
- Konsolidation
- Allgemeines
- Unterkonsolidiert
- Normalkonsolidiert
- Überkonsolidiert
- Abgrenzung und Voraussetzung
- Grundlagen der Theorie
- Allgemeines
- Numerische Simulation
- Grundlagen des Rechenmodells
- Das Input - Programm
- Das Calculations - Programm
- Das Output - Programm
- Das Curves - Programm
- Aufzählung der Stoffgesetze
- Auswahl der relevanten Stoffgesetze
- Grundlagen des Rechenmodells
- Auswertung und Vergleich der numerisch simulierten Modelle
- Ergebnisse eines früheren Feldversuches
- Numerische Simulation des Plattendruckversuches
- Ergebnisanalyse zur numerischen Berechnung einer LKW-Überfahrt
- Einfluss des FE-Netzes auf das Rechenergebnis
- Konsolidationsberechnungen mit einem Lastwechselspiel und einer Variation der Bodenkennwerte
- Konsolidationsberechnungen mit einem Lastwechselspiel und einer Variation der Belastungsgröße
- Weitere Lastabhängige Konsolidationsberechnungen unter Berücksichtigung eines anderen PET Produktes
- Spannungen in der Fuge zwischen Schotter und Lehm
- Betrachtung der Dehnung und axialen Kraft im Geogitter
- Feldversuch
- Planung des Feldversuches
- Vorbereitung des Feldversuches
- Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung des elastischen und Verformungsverhaltens von mit Geogittern bewehrten plastischen Tragschichten im Erdbau. Ziel ist es, ein optimiertes Dimensionierungsverfahren für die Bewehrung von Tragschichten mit Geogittern abzuleiten.
- Einfluss von Geogittern auf das Setzungsverhalten von Tragschichten
- Numerische Simulation des Plattendruckversuches mit PLAXIS
- Planung und Durchführung eines Feldversuches
- Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich der Tragwirkung der geogitterbewehrten Tragschichten
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Arbeit stellt das Problem des Setzungsverhaltens von Tragschichten auf weichen Böden dar und erläutert die Notwendigkeit von Zusatzmaßnahmen wie der Bewehrung mit Geogittern.
- Aufgabenstellung: Die Arbeit definiert die Aufgaben, die im Rahmen der Diplomarbeit zu bearbeiten sind.
- Grundlagen für Tragschichten im Erdbau: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über den Aufbau von Straßen, die Anforderungen an Tragschichten und die verschiedenen Zusatzmaßnahmen, die zur Verbesserung der Tragfähigkeit eingesetzt werden können.
- Konsolidation: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen der Konsolidierungstheorie und die verschiedenen Konsolidierungszustände.
- Numerische Simulation: Dieses Kapitel beschreibt das Rechenmodell in PLAXIS, die verwendeten Stoffgesetze und die Auswahl der relevanten Stoffgesetze.
- Auswertung und Vergleich der numerisch simulierten Modelle: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der numerischen Simulationen des Plattendruckversuches und die Analyse der Ergebnisse.
- Feldversuch: Dieses Kapitel beschreibt die Planung und Vorbereitung des Feldversuches, der zur Validierung der numerischen Simulationen dienen soll.
Schlüsselwörter
Geogitter, Tragschichten, Erdbau, Setzungen, Konsolidierung, Plattendruckversuch, numerische Simulation, PLAXIS, Feldversuch, Tragfähigkeit.
- Quote paper
- Dipl.-Ingenieur Waldemar Pauls (Author), 2008, Untersuchung des elastischen und plastischen Verformungsverhaltens von mit Geogittern bewehrten Tragschichten im Erdbau, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/140746
