Jordmekanikk

Geoteknikk er studiet av de fysiske egenskapene til jord og dens oppførsel som byggegrunn (i motsetning til berg: bergmekanikk ). Den undersøker bevegelser og krefter i løs stein eller jordmaterialer, spesielt prosessene i strukturer i grunnen ( fundament ) og fra jorden ( jordarbeid ). Den omhandler også hvordan kreftene fra en bygnings statikk kan overføres til undergrunnen uten skade.

historie

Charles Augustin de Coulomb (1773) presenterte den første matematiske teorien om bakkebevegelser og krefter. Den første omfattende læreboken om jordmekanikk ble skrevet av Karl von Terzaghi (1925). Terzaghi regnes som grunnleggeren av jordmekanikk som en uavhengig vitenskap. ^[1]

Jordmekanikk som ingeniørvitenskap

Geoteknikk har utviklet seg som et overgangsområde mellom geoteknikk , kontinuumsmekanikk og jord vitenskap . Det er det teoretiske grunnlaget for jordstatikk , som gir beregningsmetoder for jordens oppførsel, som belastningen på strukturer bestemmes innen konstruksjonsteknikk , og ved hjelp av hvilke grunnlaget er dimensjonert .

Hovedforskjellen mellom jordmekanikk og bergmekanikk er at jorda kan behandles som et kontinuum i stabilitetsberegninger, men fjellet ofte bare som et diskontinuum på grunn av dets lag og sprekkerstruktur. Dette krever forskjellige tilnærminger.

Nødvendigheten av jordmekaniske beregninger oppstår fra det faktum at undergrunnen trygt må overføre lastene til konstruksjonene for eksempel å trygt forhindre jordbrudd og dermed vippe konstruksjonen. Undergrunnen som finnes i umiddelbar nærhet av strukturen er derfor mekanisk en del av strukturen, hvis feil må unngås på en trygg måte. På den annen side må i mange tilfeller jordens innflytelse på strukturen bestemmes, for eksempel størrelsen på jordtrykket . Jordmekaniske beregninger spiller en viktig rolle for å bestemme stabiliteten til jordarbeid, for eksempel fyllinger eller naturlige bakker.

Delområder

Et viktig underområde for jordmekanikk (som et underområde for jordvitenskap) er jordklassifisering , samt forskning på jordens mekaniske egenskaper og utvikling av tilsvarende testmetoder for å kunne klassifisere og realistisk modellere de mekaniske egenskapene til jordsmonn:

• I jordmekanikklaboratorier har disse egenskapene med eksperimentelt bestemt sgeräten. For eksempel bestemmer man: tetthet , kornstørrelsesfordeling , konsistens , strømningsgrense, utrullingsgrense, krympegrense, poreandel, komprimerbarhet, Proktortetthet , vanninnhold , vannabsorbering, vannpermeabilitet, skjærstyrke , kohesjon , stivhetsmodul , etc.
• En laboratorietestanordning som kan brukes til å måle skjærstyrken til jordprøver er for eksempel triaksialenheten , en annen enhet som måler deformerbarhet er oedometeret .
• I feltet (på byggeplassen) andre innretninger benyttes for å ta prøver eller for å bestemme karakteristiske verdier in situ (på stedet): stikk sylindre , Penetrometre , ram kjerne eller ram-prober , plate trykkanordninger for platetrykkprøver og andre.

Et annet område av jordmekanikk er utviklingen av materielle lover for å beskrive jordas oppførsel. De enkleste materielle lovene som beskriver jordens oppførsel er Hookes lov (lineær elastisk oppførsel) og bruddtilstanden Mohr-Coulomb (stiv plastisk oppførsel). Med disse kan imidlertid den mekaniske oppførselen til jord bare omtrent tilnærmes; bruken av dem er derfor begrenset til spesifikke problemer. For en mer realistisk beskrivelse av den materielle oppførselen, brukes flere og flere krevende materielle lover, hvorved dette fører til økt innsats.

Et annet viktig aspekt ved beskrivelse av jordens mekaniske oppførsel er deres flerfasede natur . Jord består av forskjellige faser: kornstrukturen (fast), i hvis porer det er vann (væske) og luft (gassformig). Å beskrive samspillet mellom disse tre fasene er en oppgave for jordmekanikk. Jordsmekaniske fenomen forårsaket av interaksjoner er f.eks. B. den statiske oppdriften , kapillariteten og permeabiliteten, som stort sett er beskrevet med Darcy -loven . På grunn av en endring i faseforholdene, kan jorda endre tilstanden fra fast til plast til flytende (se Casagrande ).

weblenker

• ibf.webarchiv.kit.edu ( Jordmekanikk ved Karlsruhe Institute of Technology)

Individuelle bevis

1. ↑ Karl-Eugen Kurrer : Historien om jordtrykk teori. I: Historien om konstruksjonsteknikk. På jakt etter balanse . 2., sterkt utvidede utgave. Ernst & Sohn , Berlin 2016, ISBN 978-3-433-03134-6 , s.   274-379 .