Rahmenscherversuch - direkter Scherversuch
Dieser direkte Scherversuch nach DIN EN ISO 17892-10 wird an einer quadratischen oder kreisförmigen Probe durchgeführt, die sich in zwei starren, übereinanderliegenden, verschieblichen Rahmenhälften befindet. Dabei wird sie zuerst vertikal konsolidiert und anschließend mit konstanter Geschwindigkeit horizontal über eine erzwungene Scherfuge abgeschert. Gemessen werden die erforderliche Scherkraft, der Scherweg sowie die vertikale Verformung der Probe. Die Ergebnisse werden in einer Spannungs-Verschiebungs-Kurve sowie einem τ-σ-Diagramm dargestellt. Aus mindestens drei Teilversuchen können die effektiven Reibungsparameter ermittelt werden.
Anwendungspotentiale
Da der Porenwasserdruck nicht gemessen werden kann, wird eine ausreichend geringe Abschergeschwindigkeit gewählt, so dass sich drainierte Bedingungen einstellen können. Als Ergebnisgrößen können für unterschiedliche charakteristische Spannungen der effektive Reibungswinkel φ‘ und die effektive Kohäsion c‘ bestimmt werden. Bei Ermittlung im Bruchpunkt sind diese relevant für die Ermittlung der Endstandfestigkeit von Böden. Durch Interpretation der Spannung nach langen, z.T. mehrfachem Abscheren kann zusätzlich die Restscherfestigkeit φ‘r ermittelt werden. Diese ist z.B. für die Standsicherheitseinschätzung harnischführender Böschungen relevant. Beim Abscheren mit höherer Geschwindigkeit und dadurch ausbleibender Drainage ist es außerdem möglich, die undrainierte Scherfestigkeit cU zu ermitteln. Diese wird zur Berechnung der Anfangsstandfestigkeit eines Bodens genutzt.
unsere Anforderungen an den Probekörper
- mind. 3 Prüfkörper aus ungestörten, gestörten, wiederverdichteten oder aufbereiteten Proben
- Einbau wassergesättigt, teilgesättigt oder trocken
- Probendimensionen: 60x60x20 mm oder 100x100x20 mm (BxTxH) bei einem Auflastdurchmesser von 70 mm bzw. 100 mm
- zul. Größtkorn =1/6 der Höhe
- für baupraktisch interpretierbare Parameter: Informationen zum Spannungsmilieu
- für gestörten Probeneinbau: Informationen zur Lagerungsdichte und Wassergehalt
- bei standfesten und glazial vorbelasteten Proben: Informationen zum Überkonsolidationsverhältnis
technische Ausstattung
- elektromechanische Rahmenschergeräte mit Maximal-Scherspaltbegrenzung
- Hochlast-Schergerät mit variabler Scherspaltanpassung (min/max-Vorgabe)
- komplex geregelte Scherversuche zum dilatanzfreien Abscheren der Probe
- Vorkonsolidation mit Auflasten von 50 kN bei horizontaler Scherkraft bis 20 kN
- Prüfung im quadratischen oder runden (empfohlen) Querschnitt
weiterführende Informationen
- DIN EN ISO 17892-10 (2019): Direkte Scherversuche
- Schwiteilo, Erik; Herle, Ivo (2018): Bewertung von Scherversuchen aus Vergleichsuntersuchungen an feinkörnigem Boden. Aktuelle Themen der Geotechnik (Ohde-Kolloquium 2018). Technische Univesität Dresden
- Kolymbas, Dimitrios (2019): Geotechnik. Bodenmechanik, Grundbau und Tunnelbau. 5. Auflage. Kapitel 7.7