Bodenmechanik

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Bodenmechanik ist die Wissenschaft von den Bewegungen und Kräften im Boden und die Lehre vom Verhalten des Bodens als Baugrund (im Unterschied zum Fels: Felsmechanik). Sie hat sich als Übergangsbereich zwischen Geotechnik, Kontinuumsmechanik und Bodenkunde entwickelt und konzentriert sich auf Vorgänge an und bei Bauwerken auf und im Boden (Grundbau) und aus Erde (Erdbau). Die Bodenmechanik ist die theoretische Grundlage der Erdstatik, mit der die Belastung der Bauwerke berechnet wird und mit deren Hilfe die Bauwerke dann bemessen werden.

Die Notwendigkeit zu bodenmechanischen Kalkülen ergibt sich aus der Tatsache, dass der Baugrund die Lasten der Bauwerke sicher abtragen muss, um beispielsweise Grundbrüche und damit ein Kippen des Baukörpers sicher zu vermeiden. Der im näheren Umfeld des Bauwerks anzutreffende Baugrund ist damit mechanisch ein Teil des Bauwerks, dessen Versagen es sicher zu vermeiden gilt.

Die erste mathematische Theorie über Bodenbewegungen und -kräfte legte Coulomb (1773) vor. Das erste umfassende Lehrbuch über Bodenmechanik verfasste Karl von Terzaghi (1925). Terzaghi gilt damit als Begründer der Bodenmechanik als eigenständige Wissenschaft.

Ein wichtiges Teilgebiet der Bodenmechanik (als Teilbereich der Bodenkunde) ist die Bodenklassifizierung, sowie die Erforschung der mechanischen Eigenschaften von Böden und die Entwicklung entsprechender Prüfmethoden, um die mechanischen Eigenschaften der Böden klassifizieren und wirklichkeitsnah modellieren zu können:

In bodenmechanischen Laboren werden diese Eigenschaften mit Versuchsgeräten ermittelt. Dabei bestimmt man zum Beispiel: Dichte, Korngrößenverteilung, Konsistenz, Fließgrenze, Ausrollgrenze, Schrumpfgrenze, Porenanteil, Verdichtbarkeit, Proctordichte, Wassergehalt, Wasseraufnahme, Wasserdurchlässigkeit, Scherfestigkeit, Kohäsion, Steifemodul usw.

Ein Labor-Prüfgerät, mit dem die Scherfestigkeit von Bodenproben gemessen werden kann, ist zum Beispiel das Triaxialgerät, ein anderes das Ödometer.

Im Feld (auf der Baustelle) verwendet man andere Geräte, um Proben zu gewinnen oder um Kennwerte in situ (vor Ort) zu bestimmen: Stechzylinder, Ramm(kern)sonden, Plattendruckgeräte, usw.

Ein weiterer Bereich der Bodenmechanik ist die Entwicklung von materialwissenschaftlichen Stoffgesetzen zur Beschreibung des Verhaltens von Böden, zum Beispiel das von Mohr-Coulomb, das sich mit der Haftreibung befasst, und das von Darcy, das Hookesche Gesetz, oder der Mohrsche Spannungskreis.

Siehe auch:

• Erdstatik – Berechnungsmethoden für das Verhalten des Bodens
• Bauingenieurwesen:
  • Geotechnik - Gründung von Bauwerken im Untergrund
  • Baustatik – Statik der Baukonstruktionen
  • Ingenieurgeologie – Verhalten von Locker- und Festgesteinen
• Bodenkunde – Wissenschaft des Bodens
• Werkstoffwissenschaft – zur Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Materialien
• Kontinuumsmechanik – Verformungsverhalten von Materialien
• Erdbau – Bauen mit Erde
• Grundbau – Bauen im Boden

• Böschung, Konsolidation, Erddruck

[Bearbeiten] Literatur

• Untersuchungen zur Bauwerk/Boden -Wechselwirkung unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte, Dr.-Ing. Mohammad Firuziaan, VDI-Verlag, Reihe 18 / Nr. 279, ISBN: 3-18-9-327918-5, 2/2003