Bodengewölbe unter ruhender und nichtruhender Belastung bei ...

Auch bei Anordnung von Bewehrungslagen sind ähnliche Effekte zu beobachten wie im unbewehrten
Fall. Das bewehrte Bodenpaket wird von oben in die Pfahlköpfe hineingedrückt und es
bilden sich dort durch Kornumlagerungen Scherfugen aus. Dadurch werden Zugkräfte im Geogitter
aktiviert (Membraneffekt). Mit zunehmender zyklischer Beanspruchung behindern die Geokunststoffe
die weitere Ausbildung der Scherfugen, reduzieren dadurch den Einstanzvorgang und
die Setzungen und erhöhen die Lastumlagerung auf die Pfähle. Insbesondere die unterste Geokunststofflage
ist dabei besonders wirksam. Der Membraneffekt verringert sich bei hochliegenden
Bewehrungen deutlich, wobei für zweilagige Bewehrung die obere Lage nur etwa 2/3 der unteren
Beanspruchung erhält. Bei drei Geogitterlagen ergibt sich etwa 2/3 für die mittlere und etwa 1/3
der Beanspruchung im Vergleich zur unteren Lage. Auch bei bewehrten Gewölben tritt für ein
Überdeckungshöhen-Stützweitenverhältnis von etwa h/s ≥ 1,5 trotz zyklischer Belastung ein
stabiles Bodengewölbe ein. Des Weiteren verringert sich die mittragende Wirkung der Weichschicht
unterhalb der untersten Geogitterlage während der zyklischen Belastung.
Aus den durchgeführten statischen und zyklischen numerischen Berechnungen konnten die grundsätzlichen
Mechanismen aus den Modellversuchen bestätigt bzw. weiter präzisiert werden und mit
Hilfe des an unserem Fachgebiet entwickelten zyklisch-viskoplastischen Stoffansatzes konnte der
unter der zyklischen Belastung eintretende Einstanzvorgang und die Setzungsakkumulation abgebildet
werden. Der Dehnungszuwachs in den Geogittern wird qualitativ und teilweise quantitativ
auch rechnerisch bestätigt.
Aus den Modellversuchen wurde ein vereinfachter Ansatz für die vorhandenen analytischen Berechnungsverfahren
in Form eines Gewölbereduktionsfaktors κ abgeleitet, so dass damit näherungsweise
auch für praktische Fälle eine erste Abschätzung der Gewölbereduktion infolge nichtruhender
Belastung möglich ist.
Auch wenn mit den beiden von D. Zaeske und C. Heitz durchgeführten Forschungsarbeiten ein
wesentlicher Erkenntnisfortschritt zum Tragverhalten unbewehrter und geokunststoffbewehrter
Tragschichten über Pfahlelementen bei ruhenden und nichtruhenden Belastungen erreicht worden
ist, bleiben offene Fragen zur Spreizdruckproblematik, zu konventionellen Berechnungsverfahren
bei der Setzungsabschätzung für den Gebrauchszustand sowie auch der wirklichkeitsnahen numerischen
Modellierbarkeit der komplexen Systeme bestehen. Für die zukünftige Weiterentwicklung
dieser Gründungsverfahren wären besonders gut dokumentierte Messungen an Ausführungsprojekten
von Bedeutung.
Es ist mir ein besonderes Anliegen, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die finanziellen
Unterstützungen zu den durchgeführten Forschungsarbeiten zu danken.
Hans-Georg Kempfert