Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verpressanker in nichtbindigen Böden

14.08.2015

Welche Einflüsse hat das Verpressen der Zementsuspension auf die Tragfähigkeit bei der Herstellung von Verpressankern in nichtbindigen Böden? Diese für die Baupraxis wichtige Fragestellung hat Xenia Domes in ihrer Dissertation mit dem Titel „Cement grouting during installation of ground anchors in non-cohesive soils“ untersucht. Entstanden ist die Forschungsarbeit im Rahmen einer Kooperation zwischen der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und der Norwegian University of Science and Technology in Trondheim.

Seit über 50 Jahren haben sich Verpressanker zur Einleitung von Zugkräften in den Boden bewährt und finden beispielsweise Anwendung als Rückverankerung von Spundwänden oder zur Auftriebssicherung von Schleusenbauwerken.


Messung des Verpressdrucks bei der Ankerherstellung

Foto: Bundesanstalt für Wasserbau (BAW)

Insbesondere in Sanden weisen Verpressanker eine sehr hohe Tragfähigkeit auf, die bislang jedoch analytisch nicht nachvollzogen werden konnte. Erfahrungen haben gezeigt, dass das Verpressen der Zementsuspension bei der Herstellung von Ankern in nichtbindigen Böden die Ankertragfähigkeit maßgeblich erhöht.

Allerdings waren bisher die Zusammenhänge zwischen den Herstellungsparametern, wie z. B. der Höhe des Verpressdrucks, der Verpressdauer und dem Herausziehwiderstand, unbekannt. Im Rahmen ihrer Dissertation hat Xenia Domes auf der Grundlage von In-situ-Messungen und Laborversuchen ein numerisches Modell entwickelt, das es möglich macht, den Verpressvorgang während der Ankerherstellung zu simulieren.

Naturversuche während des Verpressens

Ausgangspunkt der Untersuchungen waren In-situ-Messungen während der Ankerherstellung. Mit an den Ankerkörper montierten Drucksensoren wurde der Druck in der Zementsuspension an verschiedenen Stellen im Bohrloch gemessen. Zusätzliche Sondierungen gaben Aufschluss über Spannungsänderungen im angrenzenden Boden. Die Untersuchungen zeigten, dass durch das Verpressen Wasser aus der Zementsuspension im Bohrloch ausgefiltert wird und sich ein Filterkuchen bildet, der bis zur Bohrlochmitte anwächst. Auch eine Erhöhung der Radialspannungen in Ankerkörper und angrenzendem Boden wurde festgestellt.

Laborversuche zur Zementfiltration

In Laborstudien wurde das Filtrationsverhalten von Zementsuspension unter Druck, sowie die Eigenschaften des entstandenen Filterkuchens untersucht. Die Filtrationsversuche zeigten, dass die Zementsuspension sehr schnell ausfiltert und ein Filterkuchen entsteht. Dieser weist durch den Kontakt der Zementpartikel untereinander bereits vor dem Aushärten eine beträchtliche Festigkeit auf und verhält sich wie ein granulares/bodenähnliches Material.

Numerische Simulation

Anschließend wurden die Ergebnisse der Labor- und Feldversuche verwendet, um ein numerisches Modell des Verpressvorgangs bei der Ankerherstellung zu entwickeln. Hierbei wurde die Zementfiltration durch Änderung von Material-parametern in Abhängigkeit der Menge des ausgefilterten Wasser berücksichtigt.

Simulationen mit dem entwickelten Modell bestätigten, dass durch das Verpressen die Radialspannungen auf den Verpresskörper und im angrenzenden Boden erhöht werden. Hierbei spielen sowohl der Verpressdruck und die Pumprate als auch die Verpressdauer eine Rolle.

Nach dem Verpressen behindert der entstandene Filterkuchen die Rückverformung des Bohrloches. Damit wird ein Teil des Verpressdruckes aufrechterhalten. Wird der Verpressvorgang frühzeitig abgebrochen, z. B. bei Erreichen eines angestrebten Verpressdrucks, hat sich evtl. nur ein dünner Filterkuchen gebildet und geringere Spannungen bleiben erhalten.

Bedeutung für die Baupraxis

Diese Forschungsergebnisse haben große Bedeutung für die Baupraxis. Sie können beispielsweise bei Qualitätskontrollen auf der Baustelle genutzt werden, da der Einfluss verschiedener Herstellungsparameter nunmehr besser einzuschätzen ist. Zudem wird eine weitere Optimierung der Ankerherstellung ermöglicht. Nicht zuletzt können die Forschungsergebnisse auch als Grundlage zur Entwicklung weiterer numerischer Modelle dienen, um den Herausziehwiderstand von Verpressankern unter Berücksichtigung der Ankerherstellung zu ermitteln.

Weitere Informationen:

http://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/293294
https://www.baw.de/DE/Home/home_node.html

Sabine Johnson | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Baupraxis Bohrloch Rückverformung Tragfähigkeit Wasserbau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Internationales Team um Oldenburger Meeresforscher untersucht Meeresoberfläche
21.03.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

nachricht Weniger Sauerstoff – ist Humboldts Nährstoffspritze in Gefahr?
17.03.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Im Focus: Physiker erzeugen gezielt Elektronenwirbel

Einem Team um den Oldenburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt ist es mithilfe ultrakurzer Laserpulse gelungen, gezielt Elektronenwirbel zu erzeugen und diese dreidimensional abzubilden. Damit haben sie einen komplexen physikalischen Vorgang steuern können: die sogenannte Photoionisation oder Ladungstrennung. Diese gilt als entscheidender Schritt bei der Umwandlung von Licht in elektrischen Strom, beispielsweise in Solarzellen. Die Ergebnisse ihrer experimentellen Arbeit haben die Grundlagenforscher kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Das Umwandeln von Licht in elektrischen Strom ist ein ultraschneller Vorgang, dessen Details erstmals Albert Einstein in seinen Studien zum photoelektrischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neues Schiff für die Fischerei- und Meeresforschung

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit voller Kraft auf Erregerjagd

22.03.2017 | Biowissenschaften Chemie