Grundlegende Untersuchung und Beschreibung des Spannungs-Dehnungsverhaltens des Verbundbaustoffs "geogitterbewehrter Boden"

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Ziegler
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263996107

Durch die Kombination von Boden und Geogitterbewehrung entsteht der Verbundwerkstoff „geogitterbewehrter Boden“, der in der geotechnischen Praxis ein vielseitiges Anwendungs-spektrum findet. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen des Vorantrages wurden das Spannungs-Dehnungsverhalten von geogitterbewehrtem Boden mit biaxialen Druckversuchen im ebenen Verformungszustand mit den maßgeblichen Einflussgrößen auf die Tragfähigkeit untersucht und ein erstes Interaktionsmodell entwickelt. Jedoch besteht hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen den beiden Komponenten insbesondere bei einer indirekten Aktivierung der Bewehrung über den Boden weiterhin grundlegender Forschungsbedarf. Durch die Erweiterung des Forschungsvorhabens soll für diesen Aktivierungsfall geklärt werden, welche zusätzlichen lokalen Kraftübertragungsmechanismen neben den bereits berücksichtigten Mechanismen infolge Kontaktreibung und Erddruck in der Geogitter-Boden-Kontaktzone wirksam werden und wie diese mobilisiert werden. Dabei ist insbesondere der Interlocking Mechanismus näher zu betrachten. Damit soll erforscht werden, wie sich der Aufbau des global betrachteten „constraining“ Effekts aus den Mechanismen der lokal wirkenden Interaktion ergibt. Hierzu wird der Versuchsaufbau der bisher durchgeführten biaxialen Druckversuche so modifiziert, dass die Spannungs- und Verformungsgrößen unter den definierten Randbedingungen eines „Quasi“-Elementversuches ermittelt werden können. Neben den „Quasi“-Elementversuchen werden Interaktionsversuche mit Geogittern in transparenten Probekörpern durchgeführt. Diese ermöglichen eine Identifizierung der wirksamen Kraftübertragungsmechanismen und eine Auswertung der räumlichen Verschiebungsfelder der Einzelkomponenten Geogitter und Boden sowie deren Relativbewegung zueinander mit Hilfe der Digital Image Correlation Methode. In beiden Versuchsmethoden werden realmaßstäbliche Geogitter und Böden verwendet, um Maßstabseffekte zu vermeiden. Durch Verknüpfung der dabei gewonnenen Erkenntnisse ist eine ganzheitliche qualitative und quantitative Beschreibung der Boden-Geogitter Interaktion unter Berücksichtigung der kleinräumigen Kraftübertragung möglich.Das bestehende Interaktionsmodell wird auf Grundlage der neuen Erkenntnisse um die zusätzlichen wirksamen Kraftübertragungsmechanismen weiterentwickelt. Dabei bedarf es neben einer Betrachtung der Geogitterzugkräfte, auf die sich das bisherige Interaktionsmodell konzentriert, einer Auswertung der vertikalen und horizontalen Bodenspannungen in der Geogitter-Boden-Kontaktzone, um auch das Interlocking erfassen zu können. Das weiterentwickelte Modell liefert dann für beliebige Geogitter-Boden-Kombinationen Interface-Funktionen in Form von spannungs- und verschiebungsabhängigen Verbundbeiwerten, die als weiterentwickelte Kontaktformulierung in FE-Codes implementiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen