Der Bauingenieur : Zeitschrift für das gesamte Bauwesen, Jg. 15, Heft 15/16

DER BAUINGENIEUR

15. Jahrgang 13. April 1934 Heft 15/16

BODENUNTERSUCHUNGEN FOR STRASSENBAUZWECKE.

Von Dr.-Ing. Karl von Terzaghi, o. o. Professor a. cl. Technischen Hochschule in Wien.

E s ist auch heute noch vielfach die A nsicht vćrbreitet, daB man die Ergebnisse der Bodenforschung fiir Fundierungszw ecke m it einigen Abiinderungen auch fiir die B eurteilung des Untergrundes von StraBendecken verw enden konnte. Diese A n sich t fuB t jedoch auf einem Irrtum und zw ar vornehm lich aus folgenden Griinden:

D ie A ufstandsflache von Grundungen fiir w ichtigere Bauw erke wird ausnahmslos in eine T iefe verlegt, die sich unterhalb der Frostgrenze, d erT iefen gren ze der sommerlichen A ustrocknung und des Verbreitungsgebietes der Pflanzenw urzeln befindet. D ie Griin- dungskorper ruhen daher a u f Bodenschichten m it einfacher S tru k ­ tu r und zeitlich beinahe gleichbleibender B eschaffenheit, so daB die Beurteilung der T ragfah igkeit dieser Schichten lediglich ein Problem der E rdbaum echanik darstellt. Im Gegensatz dazu hangt der B estand der StraBendecken von der Beschaffenheit der obersten Bodenschichten ab, dereń Gefiige zum eist eine weitgehende Diffe- renzierung aufw eist und dereń Beschaffenheit im L au fe des Jahres innerhalb w eiter Grenzen schw ankt.

Um den tiefgreifęnden Unterschied zwischen den beiden Fallen deutlich in Erscheinung zu bringen, nehmen w ir an, es sei bereits gelungen, alle Fragen betreffend die D ruckverteilung im ortlich belasteten Boden und die durch die D ruckverteilung erzcugten Form anderungen einwandfrei au f m athem atischem W eg zu beant- worten. AuBerdem seien w ir in der Lage, alle empirischen GroBen, w elche in den G leicliungen vorkom m en, verlaBlich zu bestimmen.

U nter diesen Voraussetzungen w are auch das Problem des E n t- w urfes der Fundierungen fiir B auw erke restlos gelóst. D ie Fragen betreffend die Dim ensionierung der StraBendecken w aren jedoch nach wie vor unbeantw ortet, denn die festigkeitstechnischen Eigen- schaften der maBgebendcn Bodenschichten andern sich bereits v o r der H erstellung der StraBendecke von W oche zu W oche.

N ach beendigtem StraBenbau tr itt zu den natiirlichen, periodischen Zustandsanderungen noch eine allm ahliche E n tartu n g des Boden- gefiiges hinzu, dessen festigkeitstechnische Auswirkungen au f theoretischem W eg unm óglich erfaBt werden konnen.

M e t h o d e n d e r s t r a B e n b a u t e c h n i s c h e n B o d e n k u n d e .

D ie U ntersuchung der Boden fiir StraBenbauzw ecke wurde bisher bloB in zwei L&ndern in groBem M aBstab in A n g riff ge- nommen und zw ar in den V ereinigten S taaten von N ord-A m erika und in der russischen Sow jet-R epublik (2). D ie alteren amerika- nischfin Untersuchungen fuBten au f der Annahm e, daB zwischen den E igenschaften des Rohm aterials des Bodens (Bodenmasse in vollkom m en gestortem Zustand) und dem V erhalten der au f dem Boden ruhenden StraBendecke eine einfache, eindeutige Beziehung vorhanden sei. In Sow jet-R uBland standen hingegen die Erstlings- versuche au f diesem G ebiet zur G anze im Zeichen der unmechanisch eingestellten landw irtschaftlichen Bodenkunde, die den Boden ge- wissermaBen ais einen lebenden Organism us auffaB t. Im L au fe der letzten a ch t Jahre h a t man auch in den V ereinigten S taaten die w ichtige R olle erkannt, welche die vom R ohm aterial unabhangigen E igenschaften des Bodens im StraBenbauwesen spielen, wahrend man in R uBland in wachsendem MaB die erdbaum echanische Seite des Problem s beriicksichtigt. Infolgedessen kann man heute von einem w esentlichen U nterschied zwischen den A rbeitsverfahren in diesen beiden Landern n ich t m ehr sprechen 1. Dieses Verfahren ist

1 Die nachfolgenden Ausfiihrungen beziehen sich ausschlieClich auf die Ergebnisse der in den Yereinigten Staaten von Nordmaerika

ebenso w ie die Forschung au f den G ebieten der Landw irtschaft und der Medizin ein vonviegend empirisches. D ie Ergebnisse der rein wissenschaftlichen, theoretischen und experim entellen U nter­

suchungen dienen lediglich ais H ilfsm ittel zur Erleichterung des Verstandnisses der in der N atu r beobachteten Erscheinungen und zur Herabm inderung der Zahl der unbekannten Faktoren, von denen der klaglose B estand einer StraBendecke abhangt. A is Bei- spiel fiir erfolgreiche und nutzbringende Untersuchungen dieser A rt sei die K larun g der R olle erwahnt, welche die kapillare Wasser- versetzung beim Zustandekom m en der Zerstorung vo n StraBen- decken durch Frostw irkung spielt. D ie einschlagigen U n ter­

suchungen wurden von S t. T a b e r (3, 4) begonnen und von A . G a s a g r a n d e im A u ftra g des B ureau o f Public R oads m it groBem E rfo lg w eiter g e fiih rt2. A is weiteres bemerkenswertes Beispiel seien die w ertvollen theoretischen Untersuchungen von H . M. W e s t e r g a a r d iiber die R iBbildung in betonierten StraBendecken erw ahnt (5).

D er Schw erpunkt der Forschungsarbeit ruht jedoch in der Er- forschung der Beziehungen zwischen der Bodenbeschaffenheit und dem Ve.rhalten der StraBendecken durch B eobachtung im Gelande.

Das w ichtigste H ilfsm ittel dieses Forschungszweiges besteht in der

„Z u stan d san alyse" an bestehenden Strafienzugen. Man w ahlt unter den bereits in B eniitzung befindlichen StraBen jene StraBen- absćhnitte aus, in denen die StraBendecke entweder unerw artet rasch zugrunde ging oder eine auffallend lange Lebensdauer auf- wies. D ann verfaflt man eine bis ins Einzelne gehende Beschreibung der Bodenbeschaffenheit, der G rundwasserverhaltnisse und der Schaden, die an der StraBendecke aufgetreten sind undversucht, auf Grund der bereits bekannten Tatsachen, die beobachteten E r ­ scheinungen zu erklaren. D ie E rklarung dient ais Grundlage fiir die Beurteilung des relativen W ertes konstruktiver GegenmaB- regeln. D ie R ich tig keit der gezogenen Schliisse w ird durch B eob ­ achtung an VcrsuchsstraBen iiberpriift, bei denen die aussichts- reichsten MaBregeln gegen das A u ftreten der vcrschiedenen Arten von StraBendefekten zur Verw endung kommen. A u f gleichem W eg erfolgt auch die E rm ittlu n g des W ahrheitsgehaltes von Arbeits- hypothesen und Verm utungen. D ie enge V erw andtschaft zwischen diesen Forschungsverfahren und den Verfahren der Forschung in der wissenschaftlichen M edizin ist sinnfallig.

D i e Z u s t a n d s a n a l y s e .

D ie Lebensdauer einer Strafle und die Erlialtungskosten hangen bei gleicher B eschaffenheit der StraBendecke erfahrungsgemaB von folgenden F akto ren ab:

Dem B odenprofil, dem Grad der G leichm aBigkeit des Boden- profiles in w aagrechtem Sinn, dem Rohm aterial der einzelnen durchgefiihrten Untersuchungen, denn der Yerfasser war wahrend der letzten fiinf Jahre nicht mehr in der Lage, die einschlagigen russischen Arbeiten zu verfolgen. Wer sich jedoch auf dem Gebiet der Boden­

forschung fur StraBenbauzwecke praktisch betatigen will, dem sei auch das Studium des russischen Schrifttums dringend empfohlen. Die amerikanischen Arbeiten werden fast ausschlieClich im unmittelbaren und mittelbaren Wirkungskreis des B u r e a u o f P u b l i c ' R o a d s in Washington D, C. durchgefuhrt. Die Ver6ffentlichung geschieht zu­

meist in dem Regierungsorgan „ P u b l i c R o a d s . A Journal of Highway Research, U. S. Government Printing Office, Washington D. C. und in den „ P r o c e e d i n g s o f t h e A n n n a l M e e t i n g s o f t h e H i g h w a y R e s e a r c h B o a r d " . Division of Engineering and Industrial Research, National Research Council, Washington D. C.

* Die Ergebnisse diirften im Laufe dieses Jahres veróffentliclit werden.

1 4 4, , TERZAGH I, BODEN UN T ERS UCH U NG EN F O R S T R A S S E N B A U Z W E C K E . ntu^nAUlNGB^ipUK2934. tiłit* 1 I5/IC.

Schichten des Bodenprofiles (KorhgroBe u ml physikalische Be- schaffenheit des B odens in gestórtem Zustand), der Feinstruktur der Bodenscliichten i 11 ungestortem Zustand, der Topographie des N achbargelandes einschlicfllich der Grundwasserverhaltnisse, den klim atischen und N iedcrschlagsverhaltnissen und der D ich te des Verkehrs (6). Infolgedessen miissen sich auch die Aufnahm earbeiten bei der Zustandsanalyse a u f alle oben aufgezahlten Faktoren er- strecken.

Dic A rbeit beginnt in der R egcl m it dem A b staffeln von Quer- profilen in Abstanden von ungefahr 15 m, bis zu einer E ntfernung von etw a 50 m von der StraBenachse. Die nachste A rb eit besteht in der genauesten A ufnahm e aller Veranderungen, welche die StraBendecke im L au fe ihres Bestandes erfahren hat. Diese A rbeit wird durch photographische Aufnahm en erganzt.

Im AnschluB daran erfolgt die bodenkundliche Gelandeauf- nahme. Die AufschlieBung der Bodenschichten geschieht m it H ilfe von Erdbohrern m it einem Durchm esscr von 3,8 cm, wobei man mindestens bis zu einer T iefe von 0,9— 1,5 m unter das StraBen- niveau bohrt (7). A n den Einschnittsbóschungen geschieht die BloBlegung des Bodenprofils m it K ram pen und Schaufel. Die ersten Bohrungen werden in Zwischenraum en y o n etwa 30 m ge- m acht. Falls zw ei benachbarte B ohrungen verschiedene E rg eb ­ nisse liefern, so bringt man so viele Zwischenbohtungen nieder, bis es gelungen ist, entweder die Grenze zwischen den verschiedenen Bodenprofilen oder die A r t des t)berganges festzustellen. Jede Bodenprobe w ird an O rt und Stelle nach den Gesichtspunkten der landw irtschaftlichen Bodenkunde beschrieben. Diese Beschreibung erstreckt sich au f folgende Eigenschaften des B odens:

Kornzusam m cnsetzung (gem ischtkórnig oder gleichform ig, grob-, m ittel- oder feinkórnig, rund- oder scharfkorńig usw.). Farbę, Stru ktu r {Beschaffcnheit des Gefiigcs), K onsistenz, Festigkeit, A rt, F estigkeit und D au erh aftigkeit des B indem ittels zwischen den Bodenkornern, chemischer G esam tcharakter des Bodens (Reich- tum an organischcn Bestandteilen, Salz- und K alkg eh a lt usw.) und seine D urchlassigkeit. E ine eingehende Beschreibung dieser Boden- eigenschaften und eine Zusam m enstellung der dabei zu benutzenden Ausdriicke findet sich im A nhang A zu (7).

D ie graphische D arstellung der Ergebnisse der Bohr- und son- stigen AufschluBarbeiten geschieht durch die A u ftragu n g von Bodenprofilen, in weichen die aufeinanderfolgenden Boden- liorizonte 3 von oben nach unten m it Ziffern 1, 3, 5 usw. bezeichnet werden, um bei t)bergangen die nachtragliche E inschaltung von Zwischenhorizonten 2, 4 usw. zu erleichtern. AuBerdem werden in dem Lageplan die Verschneidungen zwischen der U nterflache der StraBendecke und den Grenzflachen zwischen den einzelnen Boden- horizonten eingetragen.

Um die rein q u alitativc, im G elande vorgenom m ene Beschrei­

bung der Bodenproben durch ziffernm aBige A ngabcn zu erganzen, wird aus jedem Bodenhorizont eine B odenprobe m it einem G e­

w ich t von etw a 2 y2 k g entnommen, in einem Leinw andsack m it E tik e tte aufbew ahrt und in das E rdbaulaboratorium gesendet. Im Laboratorium erfolgt die KorngróBenbestim m ung (mechanische A nalysc), die E rm ittlu n g der Atterbergschcn Grenzen, des Feuch- tigkeitsaquivalentes und die D urchfiihrung des Roseversuches (8).

D ie physikalische B edeutung der verschiedcnen Versuchsergeb- nisse wird in (9) erortert. D ie eingehende Beschreibung der Y e r- suchsverfahren findet sich in (10) und die A n leitun g zur straBen- bautechnischen D eutung der Versuclisergebnisse in (11). W enn die aufgezahlten Versuche fiir zw ei verschiedene Boden angenahert gleiche W erte liefern, so sind auch die Festsubstanzen der beiden Boden in technischer H insicht eng m iteinander verw andt. T ro tz- dem kónnen sic sich je nach den topographischen und klim atischen

3 In der Bodenkunde werden die einzelnen Lagen der obersten Bodenschichte auch dann ais „Horizonte" bezeichnet, wenn sie eine ziemlich starko Neigung aufweisen. So bedeutet z. B, der Ausdruck A-Horizont'1 die oberste, vollkommen verwitterte und ausgelaugte Bodenschichte und „B-Horizont" den Unterboden, ein Zwischenglied zwischen der ver\vittcrten Oberscliicht und dem ,,C-Horizont", der nicht mehr einen „Boden", sondern ein rein geologisches Gebilde dar- stellt. .

Verhaltnissen in sehr yęrschiedener W eise ais Unterlage, fiir StraBcndecken bewahren. Infolgedessen ist es zwecklos, bei der A usdeutung der im Laboratorium gewonnenen Ziffernw erte zu sehr ins D etail zu gehen. D ie Erfahrung h a t gezeigt, daB man auf Grund der Ergebnisse der Laboratorium sversuche die Einreihung der Bodenarten in folgende Gruppen vornehmen kann (11):

A . G l e i c h m a B i g b e s c h a f f e n e U n t e r l a g e d e r S t r a B e n d e c k e . G r u p p e A — 1. G em ischtkórnigcs M ateriał m it dauernder Kohasion. S e tzt bei unbefestigten Erdw egen bei jedem W etter dem Eindringen der R ad cr einen groBen W iderstand entgegen. D urchtrankung der Oberflache m it einem passenden Bindem ittel oder die Aufbringung einer schwachen D ecklage ge- niigt zur H erstellung einer guten StraBe.

G r u p p e A — 2. Grob und F ein gem ischt, jedoch m it un- giinstigem M engenverhaltnis und stark veranderlicher Kohasion.

E rw eich t bei feuchtem W etter oder hohem Grundwasserstand.

B ei anhaltender Trockenheit verschw indet dic K ohasion.

G r u p p e A — 3. G robkorniger Boden ohne Kohasion.

R aum - und frostbestandig, aber geringer W iderstand gegen das Einsinken der R adcr. Vortreffliche U nterlage fiir m ittelstarke, biegsame und fiir diinne, starre StraBcndecken (BetonstraCen).

G r u p p e A — 4. Ton- und sandfreie Schluffboden. Saugen das W asser gierig au f und verlicren dabei jeden Zusam m enhalt. Die durch ortliche B elastung erzeugtcn Einsenkungen sind fa st zur Ganze unelastisclier N atur. Starre (betonierte) StraBcndecken werden bei ungiinstigen Grundwasserverhaltnissen durch Frost- w irkung bedroht, wahrend biegsame StraBcndecken infolge iiber- maBiger N achgiebigkeit des Untergrundcs zu Schaden kommen.

G r u p p e A — 5. U nterschcidet sich von der G ruppe A — 4 dadurch, daB die bei der ortlichen B elastung der hierhergehórigen Boden erzeugtcn Einsenkungen gróBtenteils elastischcr N atu r sind.

D iese hochgradige E lastizitjit des Bodens erschwert das Einwalzen der D ecklagen bei M akadam -StraBen und fordert die spatere Zer- storung durch allm ahliche Zerm urbung des Gefiigcs.

G r u p p e A — 6. Tonbóden ohne grobere B estandteile. Ver- w andeln sich an der U nterseitc von M akadam -StraBendecken, be­

sonders von solchen ohne Grundbau (Packlage), in einen weichen B rei, der allm ahlich in die Hohlriiume der Schotterschichte ein- dringt. Im A u ftrag neigen sie zu Rutschungen. M akadam -StraBen- decken kbnnen bloB au f Tonboden m it steifer K onsistenzfonn ge- w alzt werden. O rtliche B elastung erzeugt auBer rasch auftretenden, gróBtenteils unelastischen Einsenkungen auch noch ausgiebige, langsam sich einstellende, bleibende Einsenkungen. D ie m it der A ndcrung des Fcuchtigkcitsgchaltes verbundenen bedeutenden Volunisveranderungen (Schrumpfen und Schwellen) begiinstigen dic R iBbildung in betonierten StraBendecken.

G r u p p e A — 7. U nterscheidet sich von der G ruppe A — 6 dadurch, daB die bei der ortlichen B elastung der hierhergehórigen Tonbóden auftretenden Einsenkungen gróBtenteils elastischer N a ­ tu r sind. Sie sind auch erfahrungsgem&B-im Gelande noch aus- giebigeren, jahreszeitlichen Volum sveranderungen unterworfen ais die Boden der Gruppe A — 6. Betonierte StraBendecken, die auf solcher Unterlage hergestellt werden, reiBen zu weilen schon wahrend des Abbindens, wobei manchmal eine nachtragliche gegenseitige Verschiebung der Scholleń in lotrechtem Sinn erfolgt.

G r u p p e A — 8. W eiche T orf- und Moorbóden, die sich nur nach vorhcrgegangener Konsolidierung ais U nterlage fiir StraBen­

decken eignen.

B . U n g l e i c h m a B i g b e s c h a f f e n e U n t e r l a ­ g e n f i i r S t r a B e n d e c k e n . A u f solchen U nterlagen ist das

Zerbrechen unarm ierter, betonierter StraBendecken beinahe un- verm cidlich und die nichtstarren D eckentypen (Makadam usw.) gehen haufig infolge Zermurbung ihres Gefiigcs zugrunde oder werden uneben. G r u p p e B — 1. UngleichmaBige Beschaffcnheit der U nterlage der StraBendecke infolge haufiger oder sprunghafter A n derung im Bodenprofil oder in den Grundwasserverhaltnissen.

G r u p p e B — 2. Ungleichm aBig beschaffene, kiinstliche Auf- schuttun g (StraBe im A uftrag).

G r u p p e B — 3. Grenzgebiete zwischen E insclinitt und A uftrag.

DER BAUINGENIEUR

13. A PR IL 1934. T E R Ż A G H I, BO D E N U NT ERSU .CH U NGEN F O R S T R A S S E N B A U Z W E C K E .

145

720,0,

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reldmitten Dehnfugzn

Auffracj6,6u.7

l,T F Auftrog S,6u.7

L angenschnitt am westlichen StraBenrand

; Querschmtt d. Fn/m sserungssch/i/zes --^i^berffache StraBendecke S c t i o f i c r [ r d h i n / e r f i j l l u n a Droinrohr~¥k; . r

'& “ Beton-Drain-Rohrmit Schotter umgebe.n KE623 V Eingtbrachf Okt. 132&. funktiomert zufriedenstettend132 7Sa

Boi gleiclien klimatischeri, S tru ktu r- und Grund\vasserver- A is Beispiel fiir das Ergcbnis einer Zustands-Analyse fiir eine haltnissen sind die verschiedenen Boden jed er einzelnen Gruppe BetonstraBe diene A bb. i , die einer Veroffentlichung (7) des Bureau straBenbautechnisch untereinander gleichw ertig. D er EinfluB der o f Public Roads entnommen wurde. Der m ittlere T eil der Abbildung vorgenannten drei F akto ren au f die A rt und GroBe der Abw eichung zeigt die Quersclinittsform en der StraCenoberflache, das Langcn- des V e rh a lte n s d e s Bodens vom D urchschnitt w ird durch syste- profil der StraCenoberflache in der Straflenachse und dic D rauf- m atische V crarbeitu n g der gesam m elten Erfahrungen erm ittelt. sicht au f die Falirbahn. Diese D raufsicht zeigt die Dehnfugen, Die w ichtigsten bautechnischen MaBregeln, dic bei ungiinstigen sam tliche Risse und Spriinge, einen Schichtenplan des N achbar- Grundwasser- und Bodenverhaltnissen fiir die Erhohung der T rag- gelandes und die B odenbcschaffenheit in der Hohe der Grund- fah igkeit und der Lebensdauer der StraBendecke in B etrach t flachę der StraBendecke. Oberhalb des M ittelteiles findet sich das

kommen, sind (6): Bodenprofil fiir den ostlichen und unterhalb fiir den westlichen

L angenschnitt am ostlichen Strafienrand

90,0

foerprof/te d. Fahrbahn lin gi der Dehnfugen

und in Fe/dmifte g g g j § g g g g j g g . j » »» 5

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S /roflenachse 0,30'

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Sfation Herstellungs-Jahr: 1927.

Breite der Fahrbahn: 26 FuB.

StraBendecke: Station 9 7 + 0 0 bis Station 108 + 88: 18 FuQ Breite des Mittelteiles, je 4 FuB Breite der Seitenteilc. Betonstarkc 7” — 6 " — 7". GeschweiBte Metall-Netz-Armierung. Dehnfugenab- stand 30 FuB, verdiłbelt. Sattelung des Profiles 2". Mischungsverhalt- nis 1 : 2 : 3 + Schotter.

Abb. 1.

Station 108 + 88 bis 112 + 50: 18 FuB Mittelteil, je 4 FuB Seiten- teile, Betonst&rke 9" — 6" — 9", nichtarmiert. MctallcncrMittelstreifen mit Diibeln. Dehnfugenabstand 50 FuB, verdiibclt. Randarmierung.

Allgemeine Bemerkungen: Boschungen sind ausgewaschen und schieben ab. Grilbcn verstopft. Nach Regenfallen kommen beide Ab- schnitte der Boschungen ins Rutschen. Zu beiden Seiten der StraBe ist der Boden aufgcweicht, tiefe Rinnen langs der Rander der Fahrbahn.

E ntw asseru n g des U ntergrundes der StraBendecke, D urch trankung der obersten Bodenschichten m it bitum inosen Stoffen zwccks Verliinderung des raschen Eindringens der Tagw asser, kiinsthche Verm engung der obersten Bodenschichten m it .Grob- sand und Sch otter (bei Sch luff- und Tonboden d e r Gruppen A — 4 bis A — 7) oder m it sandigem Lehm (Gruppe A — 2 und A-— 3) m it nachfolgendem E inw alzen, Aufbringung einer durchlassigen Zwi- schenlage (Drainageschichte) und H erstellung einer druckverteilen- den Zwischenlage (Steinpackung).

D ie Vorbedingungen fiir die erfolgreiche Anw endung jeder dieser M aflnahm cn werden gegenw artig durch Beobachtungen an VersuchsstraBen erm ittelt. Diese B eobachtungen erstrecken sich fiir jede VersuchsstraBe in der R egel iiber einen Zeitraum yo n fiinf Jahren.

StraBenrand. Die einzelnen Bodenhorizonte sind m it den ungeraden Ziffern 1— 7 bezeichnet und die K reise zeigen die Stellen, an denen die in das Laboratorium gesendeten Proben entnommen wurden.

B ei hoher L age des Grundwasserspiegels miissen die in der A b b il­

dung dargestellten D aten noch durch A ngaben iiber die extrem en Lagen des Grundwasserspiegels erganzt werden.

A b b . 2 ste llt die Ergebnisse der bodenkundlichen Vorerhebun- gen fiir eine neu anzulegende StraBe dar. D ie in der Abbildung enthaltene T abelle en thalt eine Zusam m enstellung der im Labora­

torium erm ittelten K en n ziffem .

B i l l i g e S c h o t t e r - u n d A s p h a l t - , b z w . T e e r - S t r a B e n . Sowohl in den V ereinigten S taaten ais auch in Sowjet-RuBland werden die Yerfahren zur H erstellung billiger und hinreichend

1 4 6 T E R Z A G H I, B O D E N U N T E R S U C H U N G E N F U R S T R A S S E N B A U Z W E C K E . DER BAUINGENIEUR 1934. HEFT 15/16.

haltbarer Landstrafien fiir schwacheren V erkehr eingehend studiert.

Im Staate Georgia (gfereinigte Staaten) bestehen in vielen Gegenden die obersten Bodenhorizonte aus lehm haltigem Schotter oder aus tonhaltigen Sanden, dereń Eignung zur H erstellung leich- ter StraBendecken unter den dort herrsehenden klim atischen Ver- haltnissen schon seit langem bekannt ist. D as Bodenm aterial wird in seichten Gruben gcwonnen und iagenweise, b is zu einer Ge- sam tstarke der StraBendecke von 25 cm eingew alzt. In den Jahren 1920— 1925 wurden insgesam t 400 km von StraBen dieser A rt einem sorgfaltigen.Studium unterzogen (12). D ie A rbeiten umfaBten die

U ntersuchung der verschiedenen fur die StraBendecken benutzten Bodenarten im Laboratorium , die Verkehrszahlung, die Berech- nung der au f die einzelnen Strecken entfallenden Erhaltungskosten und eine bis ins einzelne gehende Zustandsaufnahm e der StraBen­

decke im Fruh jah r und H erbst eines jeden Jahres der Beobach- tungsperiode. Man stellte fest, daB die D icke der StraBendecke bei einem V erkehr von 400— 600 Autom obilen und sonstigen Fuhr- w erken pro T a g im D urcbschnitt pro Jahr um 1,2— 2,5 cm schwa- cher wurde. N ach erfolgter Abnahm e der D icke au f etw a 8 cm muB man die Oberflache aufrauhen und die urspriingliche Starkę der D ecke durch A ufbringung und Einw alzungneuerB odenschich-

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250

2 W

230

i --- 1--- r

BodenderHorizon/e Vu.5

diirfen bei dertSc/iii/tungnict/t nrw endcl w erden! .Drainrohr V unierhaIb SfraBenkrone

A u f / r a g \Horizonf3 ! Hor i zon1 5 Horizont3 A uftrag

2 'aushebenu.durc/i Boden d. Horizonie 7u.3ersetzen

Gelande-Oberftache

, Oberflache d-Horizonies 5

~~~źfjlĘ^'S^££^^śi7yssss^Untei'kanied.s"-Drain- ’s*sehr feucht

P * rohres,mitSchotterzuumgeben.

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zum Aos/auf V ‘ unterhalb d.SoMe d. asilichen StraSengrabens

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L egende

CZ.1 £ 3 Horizont 1 —...Grenze zwischen den Bodenhorizonten ESJiSD , * 3 ---Urspriingliche Ge/andeoberffache

£34133 41 @ Stellen derEntnahmiderBodenproben C S 5ZZI " s --- ś - RiehtungderObcrffachen-Entwiisserung

---- s*- Drainrohr

266 255 215

- Samme/graben

HergroBerter Querschnitł des Entwasserungsschlitzes

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GewaschenerikJiotfer&b

^n/chtsfet/er *- ,?

Tntnahme a. Horizont fu.J

_L 1,

3^7*00 im o o 3VSfOO 350*00 351*00 352*00 353*00 354*00 355*00 35S-*00 357*00 358*00 353*00

S t a ł i on Abb. 2.

(Die Lage der Grenzlinicn zwischen den Bodenhorizonten wurde gesch&tzt. Uberpriifung nach erfolgtem Aushub durchzufiihren.

360*00

Bodenhorizont r. — RStlich-brauner, miirber Schluff-Lehm, in trockenem Zustand mehlartig, in nasscra Zustand teigartig.

Bodenhorizont 3. — Graubrauner oder grau und rostbraun ge- fleckter, schluff- und tonhaltiger Lehm oder Schluffhaltiger Ton von mittlcrer Dichte. Dic Dichte nimmt mit der Tiefe merkbar zu. In trockenem Zustand mehlartig, in nassem plastisch. Trotz seiner dichten Lagerung scheint das Materiał hochgradig durchiassig zu sein.

Bodenhorizont 4.— Ahnlich dem Horizont 5, jedoch mit hohem Gehalt an Schotter mit KórngrijBe 1ji bis 2", zumeist 3/j bis 1J/2", Die An- wesenheit des Schotters scheint jedoch keinen EinfluB auf die Eigcnschaf- ten des feinkornigen Fiillstoffes zu haben. Bei der Austrocknung schrumpft das feinkornige Bodenmaterial in den GroBporen des Schot­

ters. Der Horizont enthalt auch eine Zwischenlage, die aus steifem, braunem bis graubraunem Ton besteht und einen Ubergang zwischen den Horizonten 3 und 5 darzustellen scheint und sehr stark schrumpft.

Bodenhorizont 5. — Blaugrau und rostbraun gefleckter, plastischer, klebriger und zaher Ton mit polygonaler Absonderung. Die Absonde- rungsflitchen sind feucht, glatt und gl&nzend. Die einzelnen Bruchstiicke sind unregelmaBig begrenzt, leicht zerbrechlieh und haben in dureh- knetetem Zustand die Konsistenz von Glaserkitt. Die obersten drei FuB des Horizontes sind sehr feucht, Nach unten hin geht diese Lage in einen dichten, plastischen, blaugrauen Ton mit Klumpenstruktur uber, in welchem die Wasserbewegung lediglich l&ngś der gut ausgebildeten Kluft-FlSchen stattfindet. Der Ton ist von weiBen Konkretionen und von schwarzeń, rostbraunen oder blutroten Tonpartien durchsetzt. Beim Austrocknen bilden sich breite Trockenrisse. Die groBen Tonklumpen zerfallen im Kontakt mit der Atmosphare in kurzer Zeit. Der Boden ist kalkreich,

Allgemeiue Bemerkungen und Vorschl&ge: EntwŁsserung soli senkrecht zur Strafienachse von O nach W erfolgcn. Die Unterlage der kiinftigen Anschiittung ist sehr verl&Blich. Boden-Horizonte 1 und 3

enthalten vortreffliches Materiał. Die Bodenmassen des Horizontes 5 sind bis auf 2' unterhalb der projektsmaBigen AuflagerflSche der StraBen­

decke auszulieben und durch Boden der Horizonte 1 und 3 zu ersetzen.

Einschnittsbdschungen nicht steiler ais 1 : 2. Die Bbden der Horizonte 4- und 5 diirfen im Auftrag nicht yeirwendet werden. Beim Entwurf der StraBendecke sind MaBregeln zur Verhiitung von Lang- und von Quer- rissen zu treffen.

E r g e b n i s s e d e r B o d e n u n t e r s u c l i u n g .

Korii^roBen-Bestimmung

Nummcr der Probe

Horizont Nr.

Prozentgehalt an Bodenkdrnem kleiner ais

2 mtn 0.5 mm 0,25 mm 0,05 mm o,co5 inni 0,001 n>nl

1 6 I IOO IOO 98 90 28 19

17 3 IOO 98 9 6 85 19 14

38 4 53 49 4 2 19 13

19 5 ^IOO 98 9 6 89 73 50

Physikalisehe Eigenschaften der Fraktion mit KorngroBe < 0,5 mm.

Nummer der Probe

Hori- zonl

Nr.

FlieB- grenze Piast.

Index

Sehr Grenze

utnpf- Beiwert

Feucht- Aquiv.

Feld Feucbt.

Aquiv.

Boden- gruppe

1 6 I 38 1 6 23 1.7 29 31 A—4

17 3 27 IS 18 _{r >7} 36 22 A— 4

18 _{4 ■} 53 34 II 2,0 53 * 33 A— 7

19 5 IOX 71 14 1,9 93 * 58 A— 7

* Bleibt gesattigt.

ProbeNr. 18, Horizont 4, enthait groben Schotter. Siehe Beschrei- bung.

DER BAUINGENIEUR

13. APRIL 1934. T E R Z A G H I, B O D E N U N T Ę R S U C H U N G E N F U R S T R A S S E N B A U Z W E C K E . 147 ten w ieder berstellen. Boi der angegebenen Yerkeh rsdichte soli diese

StraBenart in Georgia w irtschaftlich allen anderen uberlcgen sein.

In den Jahren 1924— 1925 wurden in South Carolina insgesam t 48 K ilom eter VersuchsstraBen dadurch hergestellt, daB m an zu- nachst die U nterlage der kiinftigen StraBendecke m it bitum inosen Substanzen verschiedener B eschaffenheit behandelte und dann eine gew alzte D eckschichte aufbrachte, die aus einem kuiistlichen Gem engc von verw ittertem G ranitgrus und bitum inosen Stoffen bestand (13, 14).

SchlieBlicli liegt auch ein B erich t (15) iiber Erfahrungen vor, die man m it der Anw endung bitum inóser S toffe bei der H erstellung von billigen StraBen m it einer Gesam tlange von etw a 2000 K ilo ­ m eter in N orth Carolina gem acht hat. D ie H erstellung der S tra ­ Bendecke geschah wie fo lg t: A ufbringung einer gewalzten Scliichte aus natiirlichem Bodenm aterial m it einer Starkę, dic je nach der Giite des verfiigbaren M ateriales (sandiger M utterboden, tonhal- tiger Sand, sand- und tonhaltiger Scliotter usw.) m it 10— 25 cm bemessen w urde. E rste D urchtrankung dieser D eckschichte m it kaltem , fliissigem T eer; zw eite D urchtrankung m it zaherem Teer in warmem Zustand. D rei bis zw olf M onate nach erfolgter D urch­

tran ku ng der D eckschichte wurden au f der O berflache derselben ungesiebter Bruclischotter (G ranit oder K a lk , 15— 22 kg pro Qua- dratm eter) aufgebracht, m it einer 5-Tonnen-W alze eingew alzt und m it kaltem T eer durchtrankt. A us den Ergebnissen der iiber einen Zeitraum von fiin f Jahren sich erstreckenden Beobachtungen wurde geschlossen, daB sich die Boden der Gruppen A — 1 und A — 3 am besten zur H erstellung der D eckschichte eignen. D ie Boden der Gruppen A — 2, A — 6 und A — 7 bewaliren sich nur unter giinstigen Verhaltnissen und jene der Gruppen A — 4 und A — 5 gar nicht.

D i e W i r t s c h a f 1 1 i c h k e i t d e r B o d e n u n t e r - s u c h u n g e n u n d d i e O r g a n i s a t i o n d e s

b o d e n k u 11 d l i c h e n D i e n s t e s .

A m klarsten laBt sich die w irtschaftliche B edeutung der Bodenuntersuchung fiir straBenbautechnische Zw ecke an dem B e i­

spiel der BetonstraBen erlautern. N och vor kaum zehn Jahren h a t man in den Vereinigten Staaten die D icke und die konśtruktiyen Einzelheiten der StraBendecke (Abstand der Arbeitsfugen, S tarkę des Betons in der StraBenm itte und an den StraBenrandern usw.) ohne R iicksicht au f die Bodenbeschaffenheit festgelegt und das P rofil der D ecke au f lange Strecken unvcrandert beibehalten. In- folgedessen gab es Strecken, in denen dic Betondecke unnótig stark war, wahrend andere Strecken infolge raschen und griindlichen Zerbrechens der Fahrbahn sehr bedeutende Erhaltungskosten ver- ursachten. H eute ist man bereits in der L age, die Abm essungen der betonierten StraBendecken den wechselnden Bodenverhaltnissen ziemlich weitgehend anzupassen, in Strecken m it ausgesprochen giinstiger Bodenbeschaffenheit zu sparen und an gefahrdeten Strecken dem Verbruch durch Anordnung żahlreicherer Dehnfugen, Behandlung des U ntergrundes und gegebenenfalls durch Arm ie- rung vorzubeugen.

W irtschaftlich noch w ichtiger ist die Lósung der A ufgabe, bei langen StraBenziigen die W ahl der D eckenkonstruktion den Boden- verha.ltnisscn derart anzugleichen, daB fiir jeden StraBenabschnitt die Sum m ę aus den B aukosten und den kapitalisierten E rh altu n gs­

kosten ein Minimum w ird. D ie durch dic Lósung der A u fgabe er- zielbaren Ersparnisse konnen m indestens au f 15— 20% der pro Jahr fiir StraBenbauten aufzuwendenden Summę geschatzt w er­

den. Infolgedessen ist es w irtsch aftlich gerechtfertigt, alljahrlich einige Prozente der Bausum m c zu Forschungszweckeri auszugeben.

Die bei der Forschung gewonnene E insicht tra g t auch w csentlich zur H erabm inderungder Erhaltungskosten an bestehenden StraBen bei.

F iir D eutschland kom m t, infolge der geringen Ausdehnung des Landes, ein Forschungsinstitut vom R an g des Bureau o f P ublic Roads n ich t in B etrach t. Andererseits is t es ausgeschlossen, ohne bodenkundlich geschultes Personal die Ergebnisse der w ertvollen und kostspicligen Forscliungsarbeiten der V ereinigten Staaten und RuBlands praktisch zu verw erten. Infolgedessen em pfiehlt sich die

Schaffung einer bescheidenen Organisation, etw a nach dem Vor- bild der S ta te H ig h w ay D epartm ents in den Yereinigten Staaten.

Eine solche A n stalt besteht zunachst aus einer Zentralstelle m it einem V orstand, einem Personale von 4— 6 billigen, wissenschaft- lichen H ilfskriiften und Laboranten und einem kleinen L abora­

torium . D ie Zentralstelle besorgt die U ntersuchung der eingeliefer- ten Bodenproben, die Ausw ertung der Ergebnisse der A rbeiten im Gelande, die V erarbeitung der periodischen F ach lileratu r und die A ufrechterhaltung standiger Fuhlung m it den lokalen StraBenbau- verwaltungen. D ie letzteren werden von S taats wegen angewiesen, der Zentralstelle ungewóhnliche W ahrnehm ungen straBenbautecli- nischer N atu r m itzuteilen und begriindete Yorsclilage betreffend eingeliende U ntersuchung einzelner StraBenziige zu machcn. D ic Zentralstelle p riift diese Yorschlage und veranlaBt die D urchfuh- rung der Zustandsanalyse der gewahlten Strecken.

D ie m it den Analysen zu beauftragenden Gruppen bestehen aus einem geologisch, hydrologisch und bodenphysikalisch ge- schulten StraBenbau-lngenieur und einem V ertreter der landwirt- schaftlichen Bodenkunde. Jede Gruppe verfiigt iiber ein A u to ­ mobil, das auch zum Transport der G eratschaften und Bodenproben dient. W ahrend der ersten zwei bis drei Jahre geschielit die Zu- standsanalyse lediglich zu dem Zweck der Schulung des Aufnahm s- personals und zur N achpriifung der im Ausland au f empirischem W cg gefundenen Gesetzm aBigkeiten. N ach A b lau f der Schulungs- frist stehen dann die Aufnahm sgruppen fiir bodenkundliche Vor- arbeiten fiir neu zu erbauende StraBen zur Yerfiigung.

D ie E rfahrung zeigt, daB das jahrelange, im Gelande betric- bene Studium der Schaden an StraBendecken, verbunden m it der system atischen Registrierung aller bodenphysikalischen, hydro- logisclien und klim atischen B egleitum stande in den Beobachtern eine B egabung entw ickelt, die sie befaliigt, a u f Grund fliichtiger Begehung des Gelandes und stichprobenweiser Entnahm e von Bodenproben ein zutreffendes U rteil iiber die straBenbautechniscli w ichtigen Eigenschaften der aufgeschlossenen Bodenarten zu fallen. Diese B egabung ist m it der Fah igkeit erfahrener K onstruk- teure vergleichbar, ohne Rechnung, bei der bloBenBesichtigung eines E ntw urfes anzugeben, ob die K onstruktion zu schwach oder iiber- dim ensioniert ist. D ie K osten, dic aus der H eranbildung solcher wissenscHaftlich geschulter P ra k tik e r erwachsen, sind auBerst ge- ring im Vergleicli zu den Ersparnissen. die m it Ililfe ihres U rteils erzielt w-erden konnen.

S c h r i f t t u m .

1. T e r z a g h i : The methoSs and possibilities of Road-soil Inve- stigations. Proc. of the sixth Annual Meeting of the Highway Research Board. Washington, I). C., 1926.

2. T e r z a g h i : The first international Soil Congress and its niessage to the highway Engineer. Public Roads, Vol. 8, No. 5.

3. S t. T a b e r : Frost Heave. Journal of Geology, Vol. 37, No. 5, July-August 1929.

4. S t .T a b e r : Freezingand Thawingof SoilsasFactorsintiiedestruction of Road Pavements. Public Roads, Vol. 11, No. 0, August 1930.

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Public Roads, Yol. 13, No. 8, October 1932.

10. A. M. W i n t e r m e y e r, E. A. W i 11 i s , R. C. T h o r e e n , Pro- cedurcs for testing soils for the determination of the Subgrade Soil Constants. Public Roads, Yol. 12, No. 8, October 1931.

11. C. A . H o g e n t o g l c r , A . M . W i 111 e r me y e r , E. A . W i l 1 is, Subgrade Soil Constants, their significance and their application in practice. Public Roads, Yol. 12, No. 5, July 1931.

12. C. M. S t r a h a n : A study of gravel, topsoil and sand-clay Roads in Georgia. Public Roads, Yol. 10, No. 7, September 1929.

13. J .T . P a u l s: Surface Treatment of Topsoil Roads. Public Roads, Yol. 8, No. 9, November 1927.

14. J. S. W i 11 i a ni s o 11 and P. T. C r i t z : Surface Treatment of Topsoil Roads. Public Roads, Yol. 14, No. 11, January 1933.

15. Tar surface treatment of Iow cost roads. Public Roads, Vol. 14, No. 1, March 1933.

1 4 8 SCHEIDIG, S T R A S S E N B A U P R O B L E M E IN SCHLUEE- UND LÓ SSGEBIETEN. DER BAUINGENIEUR 193

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S a n d 1 M o 1 S cM u i J fo 7io ld jo / i

Sand-.e

Typ.Scłtwimmsande, Ech te LoBe, Mo-Sande ReineSUte

LoB/ehme, Scblupone

STRASSENBAUPROBLEME IN SCHLUFF- UND LÓSSGEBIETEN.

Von Begbmstr. Dr.-Ing. A . Scheidig, Erdbaulaboratorium dar Bergakademie Freiberg/Sa.

Die geotechnischen V orarbeiten fiir neu zu errichtende StraBenziige lassen sich in drei Gruppen eintcilen. E r s t c n s in die fiir die Grundungen der K unstbauten und Daninie, ein erdbau- technisches Problem , das in Form der Setzungsanalyse wenigstens in den Grundziigcn g e ló s tis t. Z w e i t e n s in die Vorarbeiten fiir dic reinen Erdbauten, die in einer Beurteilung der Stand- sicherheit der Einschnitts- und Dammboschungen, des SetzmaBes und der Setzdauer der Damme, des zwcckm aBigsten Schiitt- und Verdichtungsverfahrens, der Beanspruchung eingeschutteter B a u ­ werke und Durchlasse usw. bestehen. Diese Problem e sind von

besonders ungiinstige ist, worauf weiter unten noch kurz eingegangen wird.

In Deutschland besitzen die Stauberden, die Schluff- und LoB- gebiete, eine w eit grófiere Ausdehtiung, ais den meisten Ingenieuren gelaufig ist. Die beigegebene L6Bverbreitungskarte (Abb. 1) m it den geplanten A utobahnen wird das manchem Fachgenossen be- statigen. Die LoBe und Schluffe sind trotz ihrer weiten Verbrei- tung in Ingenieurkreisen liberhaupt fast unbekannt. N icht nur in Deutschland, sondern auch in RuBland, Ungarn und Osterreich habe ich das immer wieder feststellen konnen.

( E S 3 L Ó D

/wrobahnen im deułschen Lóiigei/sf --- im Sau ----g e p i a n t

Abb. 1. Kraftfahrbahnen im deutschen LoBgebiet. (L60verbreitung nach R. Grahmann, Mitt. Geogr. Ges. Leipzig 1932.)

der neuzeitlichcn Baugrundlehre erst teilw eise in A ngriff genom- men und gelost w orden; in der Praxis werden sie fast ganz empirisch behandelt. D r i 11 e n s in den Yorarbeiten fiir die rein straBen- baugeologischen Fragen, die in einer W echselwirkung zwischen der StraBendecke, dem Verkehr, dem StraBenuntergrund und den ortlichen Feldverhaltnissen bestehen. Diese d ritte Gruppc ist wissenschaftlich noch ganzlicli unbearbeitet geblieben, wenigstens in Deutschland und sow eit sie die V o r h e r s a g e der Bewahrung n e u z u e r b a u e n d e r StraBen anbelangt. N ur in Nord- am erika h at die StraBenbauforschung auf diesem Gebiete insofern eingesetzt, ais sie das Verhalten b e s t e h e n d e r StraBendecken n a c h t r a g 1 i c h untersucht und die entsprechenden Methoden daftir ausgearbeitet hat. In Deutschland herrscht in bezug auf i ngenieurgeologische Beliandlung der entsprechenden Problem e im StraBenbau noch iiberall die gróbste Em piric

Die nordamerikanischen und russischen wissenschaftlichen U ntersuchungen au f diesem Gebiete haben ergeben, daB es merk- wurdigerweise die S t a u b e r d e n sind, dic Schluffe, Silte und LoBe (Bodengruppen A 4 und A 5 der am erikanischen Klassi- fikation), die straBenbaugeotechnisch die m eisten Schwierigkeiten bieten, weil die W irkung des Frostes au f diese E rdstoffe eine ganz

1 Naheres siehe v. I e r z a g h i s Abschnitt ..StraCenbaugeologie", in K a m p e - l i c d l i c h , v. T e r z a g h i : Ingenieurgeologie (Julius Springer, Wien— Berlin 1929) und bei F e r n a u:, „Bodenforschung — ein vernachlassigtes Gebiet im neuzeitlichen StraBenbau." Das StraBen- wesen, 7. Heft 1 (Wien 1934). In beiden ist die neuere amerikanische Literatur zitiert. (Vgl. auch den vorherf>ehenden Aufsatz und die Referate in dieser Zeitschrift {192S) S. 958, (1929) S. 33, (1930) S, 765, S3». (1931) S. 8o(5.

Die LoBe liegen der Kom groBe nach zwischen den Feinsanden (Schwimmsanden) und den Tonen; sie stellen also ,,M o-Schluff- gem enge" dar, fiir dic der N ordam crikaner das W ort ,,S ilt” ge- braucht (Abb. 2). „ E c h t e r L o B" besitzt eine kom plizicrte wurzelschwam m ige S t r u k t u r und h at daher ein sehr hohes Porenvolum en; auBerdcm fehlt ihm nie ein betrachtlicher K alk-

Abb. 2. Empirische Verteilungskurven von Stauberden.

gehalt. E r stellt ein Vierphasensystem dar: Substanz + W asser + L u ft + K ittm asse. „LoB lehm " hat infolge V erw itterung oder vielleicht sogar Um lagerung durch W asser (SchwemmlóB) die urspriinglichen Eigenschaften mehr oder weniger verloren und stellt sich im Grenzfalle ais Zweiphasensystem (Substanz - f W asser

~ reiner Silt) dar2. Alle weiteren Einzelheiten iiber Entstehung, 2 Die erwalmte amerikanische Klassifikation unterscheidet leider nicht zwischen „echtem LoB" und aąuatilen Silten.

DER BAUINGENIEUR

13. APRIL 1934. S C H E ID IG , S T R A S S E N B A U P R O B L E M E IN SCHLUFF- UN D L Ó S S G E B IE T E N . 149 Verbreitung, pliysikalischc Eigenschaften und geotcchnisches

V erlialten findet man in mcinem Lofibuch 3.

In den LoBgebieten Chinas, RuBlands, Rum aniens und Argen- tiniens herrscht zur Zeit iiberall eine lebhaftc StraBenbautatigkeit.

Dort iiberwiegen allerdings billige Strafientypen fiirschw achen Ver- kehr, die m eist ais reine ErdstraBen ohneB efesti- gung gebaut werden. In den LoBgebieten M ittel- deutschlands, Osterreichs und Nordam erikas lialtensich die wassergebundenenSchotterstraBen4 leidlich; im A nfang leiden sic m eist stark unter Frostaufbriichen und schon bei' R egenw etter dringt LoBschlamm durch das Geriist und ver- schlam m t die Fahrbahn. Die hochwertigen Decken der nórdamęrikanischen AutóstraBen der L6B- und Schluffgebiete haben ganz ungcwóhnlicli stark unter Frostaufbriichen zu leiden5. Von 500 beobachteten F ro stau fbriich en 0 im Staate Michigan U S A im W inter 1928/29 erfolgten 74%

in Silten. Die m ittlere Aufbruchhóhe (max bis 30 cm) betrug 150111 in reinem Silt; 12,50111 in Mosand und Schluffton; 10 cm in Feinsand und Ton; 7,5 cm .in sandigem Ton. 80% aller Aufbruche erfolgte in tieferen Einschnitten? 18%

in tJbergangsstrecken, nur 2% in Dammen. Die meisten Schluffe, in denen Frostzerstórungen auf den StraBen in Michigan auftraten, enthalten 10— 20% Ton (d < 0,005 mm), 60— 80% Silt (d == 0,05— 0,005 nim) und 20— 30% Feinsand (d > 0,05 m m ); etw a entsprechend einem cchten LoB in A bb. 2.

Die Form der Eisansammlungen im StraBen- untergrund ist in Abb. 3 dargestellt. E s bilden sich waagerechte Eislagen, die durch kapillare W asserhebung aus dem Grundwasser gespeist werden. Beim Tauen entstehen dann o ft ge- fahrliche Einbriiche, dereń Ursachen aus Abb. 4 hervorgehen. E s erhebt sich die Frage, waruin.

gerade in Erdstoffen der LoBgruppe solcli er- hebliche Eisbildungen stattfinden.

Die Menge des in einer bestim m ten Zeit kapillar gehobenen Wassers ist abliangig 1. yo m K apillardruck, der m it abnehmender KorngroBe anwachst, und 2. vondenStróm ungs\viderstandcn, die m it abnehmender KorngróBe noch starker anwachsen. Bei einer bestimmten KorngroBe gibt es ein Optimum der gehobenen Wasser-.

menge und diese optim ale KorngroBe ist die Feinm o-Grobschluff-KorngróBe der LoBe, eine Tatsache, die A tte rb e rg 7 schon 1905 nachgewiesen hat und neuere Arbeiten von W oliny, Taber, Casagrande usw. bestatigt haben.

Diese physikalischen Eigcnschaften, die einerseits die groBe FruCht- barkeit der LojSboden bedingen, w irken sich anderseits auf den StraBenbau besonders verhangnis voll aus.

W ie scliiitzt sich nun der StraBenbauer gegen solche Frost- w irkungen? E s sind folgende W ege gangbar: c r s t e n s Absen- kung des Grundwasserspiegcls, um den kapillaren W assernachscliub zu vermindern. Diese MaBnalimc wird im StraBenbau nur seiten

5 -

10---

15 - -

20- -

2 5--

30-

35 --

V0-~

5 0 —

cm

Abb. 3.

Eisschichtcn in einem gefrorenen

Schluff-Unter- grund 0

3 S c h e i d i g : „D er L6B und seine geoteclinischen Eigenschaften."

Geologie und Verbreitung, Erdstoffphysik, Erdbaumeclianik und Geo- technik der LoBe und LoOlelime, Schluffe, Silte und anderer Stauberden, Aschen und Staube. VerlagTh. Steinkopff, Dresdenu. Leipzig, Marz 1934.

4 t)ber TeerstraOen iin nordamerikanisćhen LoBgeDiet vgl. Crum, H. W.: Tar paper on loess subgrade. Public Hoads 6 (1925), Aug,6.

5 In Public Roads 10 (1929) Nr. 3 S. 47 wird von „frost boil areas"

in den L6B- und Schluffgebieten von Iowa und Minnesota gesprochen.

6 Burton und Benkelmann: Frost Action in Silt Soils. Engng.

News-Rec. 106, Nr. 7, S. 266 ff. (1931).

’ Chemiker-Zeitung (1905).

angewendet werden konnen. Z w c i t e n s Schutz des Untergrun- des vor Frost durch warmeisolicrende Schutzschicht, z. B. Torf, wie er beim Eisenbahnbau in den nordischen Landern ver\vendet wird. D r i 11 e 11 s Unterbrechung des kapillaren W assernach- schubes durch Grobkiesschicht und Anordnung einer bituińinosen Zwischendeckschicht wie im E isen b ah n b au 8. V i e r t e n s Ent- fernung des LoBes oder Scliluffes von der Planie bis zur Frosttiefe und E rsatz durch grobes M ateriał (Pu ff er,schicht).

Alle diese MaBnahmen haben den N achteil, daB sie ziem lich verteuernd wirken; dabei kann noch nicht entschieden werden, ob sie unter sich technisch gleichwertig sind. Deshalb ist auch ein w irtschaftlicher Vergleich noch n icht moglich. H ier konnen nur Erfahrungen an Versuchsstrecken weiterhelfen.

W ie so oft im Erdbau (z. B. bei Rutschungsgefahren) wird man auch im StraBenbau nicht immer so yorbeugend bauen konnen.

b)Zustand bei /anger Schnee \ dauerndem Frost

( I ł ł , tytdicfiten 1 untere Grenze der Frostzone

kapillare Hibung des Srundmssers

---FrostzWf-^^-^

c) l/organge 6ei einsetzendem Tauwefter verdunstendes Wasser x 4 . ł 4 4 ł

- -Frasfzone— —

d ) Ge fd/ir/icł>ster Zustond; Durchbrecńen mn Last- wagen durch die AustrocUnungskrusfe mog/ich

^ ^ s^ tró ćkń u n ś^ ^ ^ ^ ^ yWassersoiiaci Tauzone

— Jrostzonę^^.

Abb. 4. Gefrier- und Tauyorgang im StraBenuntergrund.

(Nach Motl, Eng. News-Rec. 106 [1931] Nr. 7.)

daB jede Gefahr einer Beschadigung ausgeschlossen ist. Bei SchotterstraBen und im Eisenbahnbau kann man es bewuBt darauf ankommen lassen, daB Frostschaden eintreten, da hierbei Ausbesse- rungen, Nachstopfungen und sogar Einbau von Schutzdecken in Betriebspausen moglich sind. Bei Autobahnen, dic gleich anfangs ihre hochwertige D ecke erhalten, liegt das Problem ungleich schwieriger. L aB t man jeden Frostschutz bewuBt oder aus Un- kenntnis unberiicksichtigt, so besteht nach den erwahnten Er- fahrungen in anderen Landern die Gefahr erheblicher Zerstorun- gen an den hochwertigen D ecken, die weitaus schwieriger zu be- heben sind ais bei m ittleren Decken oder bei Eisenbahnen. So yorsorglich zu bauen, daB jęder Frostschaden verm ieden wird, diirfte w irtschaftlich kaum tragbar sein. Man wird daher wohl nur die gefahrdetsten Stellen durch Zwischendecken oder P uffer- schichten schiitzen. Sie aufzufinden, ist Sache gewissenhafter Yorarbeiten.

Wegen sonstiger Eigenheiten der LoBe und Schluffe im E rd ­ bau, wie Standsicherheit der Boschungen, StraBengraben, Einbau- verfahren usw. muB aus Raum m angel auf das erwahnte LoBbuch yerwiesen werden.

8 Vgl. Wieland: ,,Der Bau bituminoser Eisenbahnoberbau-Schutz­

decken in Theorie und Praxis." Zeitschr. Bitumen (1931), H. 7, S. 144 mit guter Literaturiibersicht.

150 P IR L E T , B R O C K E N B A U W E R K E D E R A U T O S T R A S S E B O N N — K Ó L N — D O SS E L D O R F . DER BAUINGENIEUR 1934. HEFT 15/16.

B evor durch die Reichsregierung im Rahm en des Arbeits- beschaffimgsprogramms das groCe P ro jek t der R eichs-A utostraSe aufgestellt wurde, war auf einer kurzeń Strecke, nam lich zwischen den S tad ten Bonn— K oln — Dusseldorf, seitens der Rheinisclien Provinzialverw altung eine AutostraBe angelegt worden. Die B au ­ werke dieser Strecke konnen in der einen oder anderen Hinsicht fiir dic je tz t zur Erorterung stehenden B auten der neuen Reichs- AutostraCe einen A n h alt bieten und deswegen gerade im H inblick au f die kiinftigen ingenieur-technisclien Aufgaben dieser A rt von Interesse sein. E s sollen daher im folgenden einige dieser Bauwerke beziiglich ihrer technischen Besonderheiten kurz besprochen werden.

Schnift a .-& Ansicht yon,, b " Schniffd-d Schnifte-e

+58,00

BohrpnofU

^ j * 50,51

" ą i ‘ %Sandig.Lehm

"A" ij^Sand

'K ie s m. m /S and

Fan dam entgpundriB Ansicht von„ b

, _ _ ' j S . 0 . 1 5 H S 3 ,/ C ' _____T l i

S 0.1-50,62

Beim Bau der genannten Strecke ist durchweg die Ausfiihrung in Eisenbeton erfolgt. W o eine K onstruktion in Eisen in Yergleich gezogen wurde, zeigte sich, daB die K osten fiir den Eisenbetonbau sich niedriger stellten.

E s sind versehiedenartige Tragsystem e je nach der Lage des Einzelfalles zur

6*20 Ausfiihrung gekommen. Neben

kontinuierlichen Tragern sind ---— ... r> Rahm en- und Bogentragwerke

; ausgefiihrt worden, letztere I durchweg unter Einlegung von

| Gelenkcn. E in eingespannter :'5' - ...~2,os >* Bogen ist nur in einem Einzel-

falle gew ahlt worden, und zwar, wo felsiger Untergrund gefun- den wurde.

— J,!l 1. Ais erstes Beispiel sei dic Briicke iiber die Provinzial-

f straCe W esseling— L ib lar er-

-jf& wahnt, die in der

Ge/enke austftahiguB Gesam tansicht in A bb. 1 dargestellt ist. D as B auw erk

f

lich ais Rahmen, ist aber in W irk- lichkeit ein T rager iiber vier Stiitzen und w ar wahrend

■ 1 der A usfiihrung 5> fiir die W irkung J des Eigengewich- tes ein Ausleger- triiger, unter des­

sen Enden erst 6120

EndstO tz&n

C e/enk-fugę

M iiielsfutzen und

Bankett Langsarmierung

des Sufagerbaik.

3920 Buge/4io tbstd.20cm Jrm/erung der Wand-

3r/ j tskreuzweise

Langseisen S t22 Biigei i 10

Schnitt f - f

[BOgeitio

Schnitt g -g

y .L 'ho

BRUCICENBAUWERKE DER AUTOSTRASSE BONN-KOLN—DUSSELDORF.

Yon Prof. Dr.-Ing. Pirlet.

D E R BAU IN G EN IEU R

13. A P R IL 1934. P I R L E T , B Tl V CK E N BA U W E R K E D E R A U T O S T R A S S E HONN— KÓLN— D OSSELDO RE.

nach der Fertigstellung und der A usw irkung des Eigengewichtes wahrleistet zu wissen. In Stiitzen gesetzt wurden. D er Grund fiir diese A rt der baulichen A bb, 5 ist der GrundriO, G estaltung des Tragw erks la g .in den beschrankten Verhaltm ssen welcher den Y erlau f der Fugen zeigt, sowie auch

i j A ’ die A nsicht des T ragbo-

gens, d. h. der Dreigelenk- bogenrippe, dargestellt

Schnifł a - a

der Baustellc und der N otwendigkeit, die Hohendimensioneh des H ąupttragers iiber der Durchgang,sofl'nung tunlichst einzuschran- ken. Im ganzen stand bei einer Offnungsweite von rd. 25,0 m nur etwa 1,0 m Konstruktionshohe fiir die Rippen einschlieClich der Falirbahndeckenplatte zur Verfiigung. Um1 einesteils

das Biegungsm oinent in der M itte infolge des E igen ­ gewichtes tunlichst niedrig zu halten, sodann aber auch um die elastischen Durchbiegungen einzu- schranken, wurde, wie A bb. 2 zeigt, der etw a n ,o m weite Auslegerarm durch eine m assive B eton p latte belastet. A u f diese W eise wurde erreicht, daB infolge Eigengew icht in der M itteldffnung ein Biegungsmo- m ent im ungefahren W erte o au ftrat. Nachdem das Tragw erk ausgeriistet war, wurden unter die Enden S tiitzen gesetzt. In Abb. 3 ist das a u f den Stiitzen- kopfen sitzende Gelenk im D etail dargestellt. Die A uflagcrkraft wird von zwei m assiven P la tte n iiber- tragen. Im ubrigen ist die

K onstruktion nach den allge-

mein bekannten Bewehr u ngs- /

grundsatzen ausgebildet. / '

D ie Gesam tlange des / /

Bauwerks, speziell des / / /

Briistungstragers, betragt / / / _ ] rd. 50,0111. B eiderA usfiihrung / / A ' > ■ sind im Briistungstrager p = y:~ rr:rr^ '.r.^ i — einige A rbeitsfugen eingelegt ___ _ j e

worden, die spater geschlos- sen wurden. Zum weiteren Schutz gegen die Dehnungen

ist eine besondere Bewehrung »|J|| / fTT im oberen Briistungsteil ein- / / A gebaut worden. Bemerkens- '/'-Wi J U werte N acliteile haben sich / ĄjĘSsB trotz der nam haften Lange

des B auw erks nicht ergeben. / ’ 2. In A bb. 4 ist ein / J*j|j Dreigelenkbogen - Tragw erk

dargestellt, welches die Rheinuferbahn iiber dic Au- tostraBc hinw cgfuhrt. D ic Bahnlinie und StraBcnlinie schneiden sich unter einem W inkel vón rd. 450. A us die- sem Grunde ist das B auw erk

nicht ais Plattengew olbe, ' '

sondern ais Rippen tragw erk ż ' “ * ausgefiihrt, um eine klare . . ...

Ubertragung der K rafte ge- Atlb. 6.

■59,16X0. Schniff b -b S c h n ifłc -c

I t r - - ---

dung anbelangt, so sind GuBstahlgelenke in die M ittelpunkte der Tragerrippen gelegt und durch einen Blechrahm en um- hu,llt. Diese Blechum hiillung des Gelenkes bildet zugleich die Schalung, gegen die betoniert w o rde. Die Bewehrung im Bereich der G elenkpartie sowie der E inbau und die Um hullung des Gelen­

kes ist aus der A bb. 7 zu ersehen. Das Fundam ent m it anschlieBen- der Dreigelenkbogenrippe ist in A bb. 8 dargestellt, D ie Fundierung ist nicht, w ie in anderen ahnlichen Fallen derartiger schiefer Rahm enkonstruktionen, in Einzelfundam enten ausgebildet, son­

dern die Rippen sind auf ein zusammenhangendes Gesam tfundam ent aufgesetzt. Die Ausbildung der Fugen im Scheitcl und am K am pfer ist aus der A bb. g a u . b z u ersehen. E s ist iiber dic Fugę ein Schlcif- blech oder Gleitblech gelegt, welches die Schutzschicht aus Zement- p utz m it Eiseneinlage tragt.

3. Einige sonstige Bogenkonstruktionen sind in den A bb. 10 bis 13 dargestellt. A bb. 10 zeigt eine W egiiberfiihrung bei Opladen, die ais eingespannte Bogenbrucke konstruiert ist. In iiblicher W eise ist die Fahrbahnplatte ais H orizontaltrager zur tjbertragun g der W indkraft ausgenutzt, D ie horizontalen A uflagerkrafte werden

16fV0

Schutzsch/c/if aus Beton 1:2

Bi/umen

verzinkf:Sc/)/eppb/ed) ZSmm s f.

% ^/ferafdi/hpfatfe V yerz/nM EisenbtecJ) Eisen btcch Z mm sta rk

i iDichtungsbahn i / Schutzschicht aus Beton f-Z / /m it Drahteintagen, 5cm dick / Schutzbahn aus gefrdnkter S^/be/derse/ts bitumenuberzogea

^\kto ttf/Jzp a p p e Schleppb!ech(verzinkt)

Gteitbted)

fflnferfut/ung

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rn.Be/en/r

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fallige Formen zeigen, wie sich

auch m it der M assiv-Bauweise in \ Śó/lłaM- i Beton vorteilh afte Gesam twirkun- ep=== 3 j |pijj| 4

gen erzielen lassen. . ■ ^ 0 j \|f|

Im Gegcnsatz hierzu ist die '* ■ , V >

Bogenbriicke unter dem Hohweg (Abb. ^{i i}) ais Zweigelenk-Rippen-

bogen konstruiert. D ie Gesam t- Abb. ga..

ansicht sowie die Detailausbildungen des Bogens ist in Abb. 12 u. 13 dargestellt. Die Gelenke der Bogenrippe sind gleichfalls in StalilguBkorpern ausgebildet. W egen des schiefen Schnittwinkels

Abb. ę>b.

den ingenieurtechnischen Rucksichten auch die architektonischen W irkungen und der autiere E indruck der Bauw erke bcsondere Be- riicksichtigung fanden, weswegen A rch itek t und Ingenieur in

standiger Fuhlungnahm e m iteinander arbeiteten. W ie fast immer bei derartigcn 1 ngenieur-Bauaufgaben, ergab sich die endgiiltige Bauweise erst au f Grund m ehr oder minder langwieriger Vorarbei- ten und Vergleichsentw urfe, wobei nam entlich die m eist stark eingeschrankten Durchgangsprofile und die Riicksichtnahm e auf

Q u e rs c h n itt zwischen der Briickenachse und der AutostraBenachse ist die

schmalc Briicke naturgemaB nicht ais volle P la tte ausgefuhrt, viel- mehr muBte die Auflosung in eine Rippenkonstruktion durch- gefiihrt werden. Die Rippenwiderlager sind wiederum auf einen gemeinsamen Fundam entkorper gesetzt worden.

Langsschnift

-3*1,50

S che/tef- Qu er sch n itt D ra u fsich i

G rundriB

Hohweg

au f die iiljer den Auflagern sitzenden W indportale iibertragen. Die D ie vorbesęhriebenen Bauw erke sind au f Grund der Zu- giinstigen Bodenverhaltnisse (felsiger Boden) ermogliehten die sam m enarbeit des Verfassers m it der P royinzial-Bauyerw altung Ausfuhrung eines statisch unbestim m ten Tragwerks, dessen ge- Dusseldorf entstanden. E s bedarf keiner Erwahnung, daB neben 152 P IR L E T , B R U C K E N B A U W E R K E D E R A U T O S T R A S S E B O N N — K O L N — D U S S E L D O R F . ^