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.

Anforderungen an den Probekörper 

Die mindestens drei Prüfkörper dürfen aus ungestörten, gestörten, wiederverdichteten oder aufbereiteten Bodenproben hergestellt werden. Sie können wassergesättigt, teilgesättigt oder trocken eingebaut werden. Die durch die Rahmengröße vorgegebene Probendimensionen beträgt 60x60x20 mm oder 100x100x20 mm (BxTxH) bei einem Auflastdurchmesser von 70 mm bzw. 100 mm. Das zulässige Größtkorn ist mit 1/6 der Höhe vorgegeben.

Für baupraktisch interpretierbare Parameter werden Informationen zum Spannungsmilieu benötigt. Für den gestörten Probeneinbau sind Informationen zur Lagerungsdichte und den Wassergehalt notwendig. Bei standfesten, glazial vorbelasteten Proben sind Informationen zum gewünschten Überkonsolidationsverhältnis notwendig.

Technische Ausstattung

Prüfung mit elektromechanischen Rahmenschergeräten mit Maximal-Scherspaltbegrenzung. Sowie 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. Die Prüfung kann im quadratischen oder runden (empfohlen) Querschnitt erfolgen.

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