Zum Trag- und Interaktionsverhalten von Nassmörtelsäulen und granularen Lasttransferschichten in kombinierten Systemen (TINA)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Grabe
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507066518

Stabilisierungssäulen, d.h. hydraulisch gebundene Säulen, die zur Baugrundverbesserung eingesetzt werden, sind ein vergleichsweise junges Bauverfahren in Deutschland. Ein wesentlicher Unterschied von Stabilisierungssäulen zur konventionellen Pfahlgründung stellt die Lasttransferschicht (LTS) über den Säulen dar. Die Säulen, der Boden zwischen den Säulen und die LTS interagieren und bilden ein kombiniertes Gesamtsystem, welches das Tragverhalten bestimmt. Das beantragte Forschungsvorhaben umfasst im Schwerpunkt den Säulentyp der Nassmörtelsäule. Nassmörtelsäulen werden nach dem Abteufen des Bohrers im Teil- oder Vollverdrängungsverfahren durch Betonage im Kontraktorverfahren hergestellt. Der Durchmesser der Säulen beträgt in der Regel ca. 20 bis 40cm. Die Herstellung erfolgt in einem gleichmäßigen Raster mit einem Achsabstand von 3D bis 5D. Das Tragverhalten des kombinierten Systems ist noch nicht vollständig verstanden und die der Bemessung zugrundeliegenden Modellvorstellungen beruhen auf stark vereinfachten Ansätzen. Der Einfluss einer Veränderung der Bodenzustandsgrößen durch den rasterförmigen Einbringprozess ist bislang nicht quantifiziert. Weiterhin ist der Einfluss von zyklischen Lasten auf den Lasttransfer und die Gewölbewirkung in der LTS nicht hinreichend erforscht. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es daher, das Tragverhalten von kombinierten Systemen unter Berücksichtigung von Herstellungseinflüssen, der Gruppenwirkung und der Interaktion zwischen Boden, Säule, Lasttransferschicht und Fundament am Beispiel von Nassmörtelsäulen und granularen Lasttransferschichten bei statisch monotonen und zyklisch auftretenden Lasten zu klären. Hierzu werden numerische Simulationen ausgeführt, welche durch Modellversuche ergänzt und validiert werden. Bei den numerischen Berechnungen wird mit Kontinuumsmodellen gearbeitet. Die entsprechenden Gleichungen werden mit der FEM gelöst. Dazu wird der CEL-Ansatz angewandt, der sich bei den Voruntersuchungen zur Simulation des Bohrvorgangs bewährt hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen