Bodengewölbe unter ruhender und nichtruhender Belastung bei ...

Modellversuche zur Gewölbeausbildung 51
Neben unbewehrten Versuchen wurden auch Versuche durchgeführt, bei denen ein bis drei
biaxiale Geogitterlagen oberhalb der Pfahlköpfe verlegt waren. Der Einbau geschah dabei
entsprechend den üblichen geometrischen Empfehlungen sowie unter Berücksichtigung von
Modellgesetzmäßigkeiten. Für die erste Geogitterlage ergab sich dadurch ein vertikaler Abstand
zur Pfahlkopfoberkante von 5 cm (ca. 15 cm im Prototyp), die Abstände zwischen den
einzelnen Geogitterlagen wurden ebenfalls mit 5 cm festgelegt. Die Geogitter waren in biegesteifen
Rahmen verspannt, die sich reibungsfrei parallel zu den Versuchskastenwänden absenken
konnten.
Um Reibungseinflüsse zwischen dem Modellsand und den Stahlwänden zu reduzieren, wurden
vor dem Versuchseinbau die Oberflächen der Stahlwände eingefettet und eine dünne
Kunststofffolie angepresst. Mit Hilfe der Pfahlkraft- und der Spannungsmessungen konnte für
die Pfahlkopfebene die Gleichgewichtsbedingung ΣV = 0 kontrolliert werden. Die gemessenen
Differenzkräfte lagen für Auflasten bis 75 kN/m 2 im Mittel bei 5 %, so dass die Reibungskräfte
vernachlässigt werden konnten. Weitergehende Untersuchungen zu Randeinflüssen
sind in Zaeske (2001) zu finden.
Die statische bzw. zyklisch-dynamische Last wurde über eine biegesteife Lastplatte auf die
Modellsandoberfläche aufgebracht. Auf ein Wasserdruckkissen zur Gewährleistung einer
„schlaffen“ Oberflächenlast wie bei Zaeske (2001) musste aus versuchstechnischen Gründen
verzichtet werden. Aus Vorversuchen war bekannt, dass bei zyklischen Belastungen das Wasserkissen
wie eine elastische Feder zwischen Lastplatte und Bodenoberfläche wirkt und zu
störenden Resonanzeffekten führen kann. Darüber hinaus konnte eine Dauerbeständigkeit der
Druckkissen für die geplante zyklische Beanspruchung und die dazugehörigen großen Lastzyklenzahlen
nicht gewährleistet werden.
Ein Versuchsaufbau mit starrer Lastplatte stellt jedoch keinen Nachteil dar und kann als realistische
Abbildung des Tragsystems sowohl für ein Feste Fahrbahnsystem als auch mit gewissen
Einschränkungen für ein Schotteroberbausystem angesehen werden. Nähere Erläuterungen
hierzu und zu den Auswirkungen der starren Lasteinleitungsplatte auf die Versuchsergebnisse
finden sich in Abschnitt 5.3.1. Eine numerische Vergleichsberechnung mit Hilfe der
FEM enthält Abschnitt 7.4.1. Tendenziell kommt es durch die starre Lastplatte zu Verspannungseffekten
zwischen Pfahlkopf und Lastplatte und zu einer etwas erhöhten Lastumlagerung
auf die Pfähle sowie zu einer reduzierten vertikalen Belastung der Pfahlzwischenbereiche.
Versuche mit Einbauhöhen h < 70 cm liegen infolge dieser Verspannungseffekte eher auf
der unsicheren Seite, d.h. bei einer schlaffen zyklischen Auflast ergäbe sich eine noch größere
Gewölbereduktion. Für Einbauhöhen h ≥ 70 cm können diese Effekte als vernachlässigbar
angesehen werden.