Untersuchungen zum Einfluss ramminduzierter Erschütterungen auf das Hydratationsverhalten von Beton am Beispiel von Ortbetonpfahlgruppen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sascha Henke; Professorin Dr.-Ing. Sylvia Keßler
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496855719

Bei Vorliegen von nichttragfähigem Baugrund ist der Einsatz von Pfählen, z. B. in Form von Ortbeton-Verdrängungspfählen zum Abtrag von Gebäude- bzw. Bauwerkslasten ein üblicher Gründungsentwurf. Hierbei werden Pfähle im Bereich von Lastkonzentrationen oftmals auch in engen Pfahlgruppen hergestellt. Eine zu dichte Anordnung der Pfähle in der Gruppe kann aufgrund von über den Boden übertragenen Rammerschütterungen zu einer Beeinträchtigung im Aushärtungsprozess des frischen oder jungen Betons bereits hergestellter benachbarter Pfähle führen. Die Festigkeitsentwicklung des Betons wird infolge der dynamischen Einbringung der Pfähle gestört. Dies ist insbesondere unter dem Aspekt schwerwiegend, dass Pfähle nicht visuell hinsichtlich möglicher Schäden inspiziert werden können, sodass potentielle Mängel infolge einer baugrunddynamischen Störung des Aushärtungsprozesses mit hoher Wahrscheinlichkeit unentdeckt bleiben. Das baugrunddynamische System Quelle (gerammter Pfahl), Medium (anelastische Wellenausbreitung im Baugrund mit Unterscheidung Nah- und Fernfeld) und Empfänger (benachbarter Pfahl mit frischem bzw. jungem Beton, welcher während der Hydratation Erschütterungseinwirkungen erfährt) ist hoch komplex und bis dato nicht umfassend wissenschaftlich untersucht. Im Rahmen des gegenständlichen Forschungsprojektes werden in Zusammenarbeit der Fachdisziplinen Geotechnik und Baustofftechnologie die maßgeblichen Mechanismen der Erschütterungseinwirkungen infolge Rammarbeiten auf benachbarte frisch hergestellte Betonpfähle erforscht. Hierzu sind zum einen Feldversuche vorgesehen, um das zuvor beschriebene System unter Realbedingungen zu untersuchen und wesentliche Einflussparameter zu identifizieren. Parallel werden numerische Modelle erstellt, mit deren Hilfe die Erschütterungsausbreitung infolge einer schlagenden Pfahlinstallation in Abhängigkeit unterschiedlicher Einflussparameter prognostiziert werden kann. Diese Modelle werden anhand der Ergebnisse der Feldversuche validiert. Weiterhin werden umfangreiche betontechnologische Untersuchungen zum Einfluss von Erschütterungen auf den jungen bzw. frischen Beton durchgeführt. Diese Untersuchungen haben das Ziel, den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Pfahlbetons zu bewerten. Alle Ergebnisse werden final zusammengeführt, um praxistaugliche Hilfsmittel in Form von beispielsweise Nomogrammen zu erstellen. Mit diesen Nomogrammen soll es der Praxis wissenschaftlich belegt ermöglicht werden, den Einfluss von Rammerschütterungen auf benachbarte Ortbetonpfähle in Pfahlgruppen sicher zu bewerten, um Schädigungen des Betons infolge der dynamischen Einwirkung zu vermeiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen