Benennung & Klassifizierung von Boden · Geotechnik I – Übung 1: Benennung & Klassifizierung von Boden -3- 2. Benennung und Beschreibung nach DIN 4022-1: 1987-09 Klassifizierung

M. Sc. Yashar Forouzandeh

Benennung & Klassifizierung von Boden

Geotechnik I, HT 2017

Übung 1, 20.10.2017

Geotechnik I – Übung 1: Benennung & Klassifizierung von Boden

1. Verschiedene Klassifikationsschemata

-2-

DIN 4022-1 (1987-09): Benennen und Beschreiben von Boden und Fels

Ziel: einheitliche Benennung und Beschreibung von Bodenarten, Dokumentation der

Baugrundaufschlüsse (Schichtenverzeichnis)

Visuelle und manuelle Verfahren zur Bestimmung der Bodenarten

Benennung = Zuordnen eines Namens gem. der stofflichen Zusammensetzung

Korngrößenverteilung, Plastizitätsgrenzen bindiger Bestandteile, etc.

Beschreiben = Aufzeichnen von Eigenschaften und Unterscheidungsmerkmalen

Farbe, Geruch, Kornform, Kornrauigkeit, Kalkgehalt, etc.

Benennung + Beschreibung = Bodenansprache

Beschreibung des bodenmechanischen Verhaltens

DIN EN ISO 14688-1 (2016-07): Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Benennung,

Beschreibung und Klassifizierung von Boden

Ist der Nachfolger der DIN 4022-1 und regelt die Benennung und Beschreibung von Boden und Fels

auf europäischer Ebene.

DIN 18196 (2011-05): Erd- und Grundbau - Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke

Ziel: Zusammenfassung von Bodengruppen mit annähernd gleichem stofflichem Aufbau und ähnlichen

bodenmechanischen Eigenschaften

Scherfestigkeit, Verdichtungsfähigkeit, Durchlässigkeit, Frostempfindlichkeit, etc.

Gruppierung bzgl. der bautechnischen Eignung

Baugrund für Gründungen, Baustoff für Straßen- und Bahndämme, Dränagen, etc.

Achtung: von DIN 4022-1 abweichende Bezeichnungen

Etc.

Geotechnik I – Übung 1: Benennung & Klassifizierung von Boden -3-

2. Benennung und Beschreibung nach DIN 4022-1: 1987-09

Klassifizierung nach

Korngrößenbereiche und Kornverteilung

Plastischen Eigenschaften

Organischen Bestandteilen

Reine Bodenarten

Bestehen aus nur einem Korngrößenbereich nach Tabelle 1

Benennung entsprechend nach Tabelle 1 (vgl. folgende Folie)

Zusammengesetzte Bodenarten

Hauptanteil (Großbuchstaben nach Tabelle 1) wird mit Substantiv bezeichnet

Nebenanteile (Kleinbuchstaben nach Tabelle 1) werden mit Adjektiven bezeichnet und den

Hauptanteilen nachgestellt

Reihenfolge der Nebenanteile nach Bedeutung

Beispiel: Kies, sandig ; Ton, kiesig



Korngrößenbereiche gemäß DIN 4022-1 (Tabelle 1)



Korngrößenbereiche gemäß DIN EN ISO 14688-1 (Tabelle 1)



Grobkornbereich

Benennung nach Tabelle 1

sind zwei Korngrößenbereiche mit etwa gleichen Massenanteilen vertreten (40% bis

60%), so sind deren Substantive durch ein „und“ zu verbinden

Feinkornbereich (Schluff und Ton)

Unterscheidung nicht nur nach Korngrößen, sondern auch

Berücksichtigung der plastischen Eigenschaften



Hauptanteil

Nach Massenanteil am stärksten vertretene Bodenart, oder

Bodenart, die die bestimmenden Eigenschaften prägt

1. Einteilung nach Kornverteilung

grobkörnige Böden gemischtkörnige Böden feinkörnige Böden

Schluff- und Tonanteil < 5 % 5 % - 40 % > 40 %

2. Hauptanteil nach

Massenanteil plastischen

Eigenschaften

des

Feinkornanteils

plastischen

Eigenschaften

des Feinkorn-

anteils, wenn

dieser verhal-

tensbestimmend

Massenanteil,

wenn Feinkorn

nicht

verhaltens-

bestimmend

3. Benennung mit Hilfe

von Korngrößen-

unterbereiche

Plastizitäts-

diagramm

Plastizitäts-

diagramm

Korngrößen-

unterbereiche



Der Feinkornanteil ist dann nicht verhaltensbestimmend, wenn:

der Boden im Trockenfestigkeitsversuch keine oder nur geringe Trockenfestigkeit aufweist

der Boden beim Knetversuch keine Knetfähigkeit besitzt

Trockenfestigkeitsversuch

Trocknung der Bodenprobe (Luft, Sonne, Ofen)

Widerstand gegen Zerbröckeln

Hinweis auf die Trockenfestigkeit und die Plastizität (Wasseraufnahmevermögen) des Bodens

Trockenfestigkeit Beschreibung Beispiele

Keine Getrockneter Boden zerfällt ohne oder bei geringster Berührung

in ein Haufwerk von Einzelkörnern G/ S/ G,s

Niedrig Getrockneter Boden zerfällt bei leichtem bis mäßigem

Fingerdruck U/ U,fs/ fS,u/ G,u

Mittel Getrockneter Boden zerbricht erst unter erheblichem

Fingerdruck in einzelne, zusammenhängende Bruchstücke G,t/ S,t/ U,t

Hoch Keine Zerstörung durch Fingerdruck, lediglich Zerbrechen

zwischen den Fingern möglich T/ T,u/ T,s/ G,t,s



Knetversuch

Ausrollen der Bodenprobe zu 3mm dünnen Walzen + Formen zu einem Klumpen, erneutes

Ausrollen, …

Ständige Wasserabgabe beim Ausrollen und Klumpenformen bis die Probe beim Ausrollen

zerbröckelt (=> nur noch Kneten aber kein Ausrollen mehr möglich)

Abschätzung der Plastizität

Plastizität Beschreibung Beispiele

Leicht Aus den Walzen kann kein zusammenhängender Klumpen mehr

gebildet werden. T,s/ U

Mittel Der gebildete Klumpen lässt sich nicht mehr kneten sondern

zerkrümelt unter leichtem Fingerdruck. U,t/ T,s

Ausgeprägt Der aus den Walzen gebildete Klumpen lässt sich - auch unter

erhöhtem Fingerdruck – kneten, ohne zu zerbröckeln. T



Nebenanteil

Grobkörnige Nebenbestandteile nach Tabelle 1

Anteil an Feinkorn, der die bestimmenden Bodeneigenschaften nicht prägt

Grobkörnige Nebenanteile

Beiwort „schwach“ für

Anteile < 15%

Beiwort „stark“ für

Anteile > 30%

Feinkörnige Nebenanteile

Verhalten nicht vom

Feinkornanteil geprägt

(Hauptanteil wurde nach

Massenanteil benannt)

Beiwort „schwach“ oder

„stark“ zu den Adjektiven

„tonig“ und „schluffig“

dann, wenn Neben-

anteile besonders

geringen oder besonders

starken Einfluss auf

Bodenverhalten nehmen

Verhalten vom Feinkornanteil

geprägt (Hauptanteil nach

plastischen Eigenschaften

benannt)

Beurteilung nach

plastischen Eigenschaften

Beiwort „tonig“ oder

„schluffig“, wenn Boden im

Plastizitätsdiagramm

weniger als 3% über oder

unter A-Linie liegt



Plastizitätsdiagramm aus DIN 4022-1 (Bild 3)

Fließgrenze wL:

Wassergehalt am

Übergang vom

flüssigen zum bild-

samen Zustand

Nach DIN 18122:

Wassergehalt, bei

dem sich die Probe

im Fließgrenzen-

gerät nach 25

Schlägen schließt.

PLP wwI

Plastizitätszahl IP:

Wasseraufnahme-

vermögen eines

Bodens



Kurzzeichen nach DIN 4023

Hauptanteil Großbuchstaben gemäß Tabelle 1

Nebenanteil Kleinbuchstaben gemäß Tabelle 1

dem Hauptanteil nachgestellt

Reihenfolge nach Bedeutung

untereinander durch Kommata getrennt

Beispiel: Kies, sandig, schluffig G,s,u

'u,sG,

Grobkörnige Bodenart mit 2 Korngrößenbereichen von annähernd gleichen Massenanteilen

zwischen 40% und 60%

Kurzformen durch Schrägstrich verbinden

Beispiel: Kies und Sand, tonig G/S,t

Schwacher Nebenanteil wird durch Apostroph hinter der Kurzform dargestellt

Starker Nebenanteil wird durch Strich über bzw. Stern hinter der Kurzform gekennzeichnet

Beispiel: Kies, stark sandig, schwach schluffig G,s*,u‘ =



Kurzzeichen nach DIN 4023 DIN 4022-1/4023 DIN EN ISO 14688-1


3. Klassifikation nach DIN 18196: 2011-05

Korngrößenverteilung

Anteil der Korngrößen in Prozent der Gesamttrockenmasse

Nur Korngrößen bis 63 mm Durchmesser werden berücksichtigt

Korngrößen > 0,125 mm Siebung

Korngrößen < 0,125 mm Sedimentation

Siebung

Keine / kaum Korngrößen < 0,063 mm

Trockensiebung

Nennenswerte Korngrößenanteile < 0,063 mm

nasses Abtrennen der Feinteile < 0,125 mm

Sedimentation

Aufschlämmen von Korngrößen < 0,125 mm

Messung der Änderung der Suspensionsdichte mit Aräometer

(Absinkgeschwindigkeit von äquivalentem Korndurchmesser

abhängig)






Ungleichförmigkeitszahl:

Beschreibt anhand der Körnungslinien-Neigung die Gleichförmigkeit bzw.

Ungleichförmigkeit eines Bodens

Informationen über die Bodeneigenschaften, z.B. Verdichtbarkeit

Krümmungszahl:

Beschreibt den Verlauf der Körnungslinie zwischen d10 und d60

10

60

d

dU

1060

30 ²

dd

dCC



Zustandsformen

Zustandsgrenzen

Fließgrenze wL: Wassergehalt am Übergang vom flüssigen zum bildsamen Zustand

Ausrollgrenze wP: Wassergehalt am Übergang vom bildsamen zum halbfesten Zustand

Schrumpfgrenze wS : Wassergehalt am Übergang von der halbfesten zur festen

Zustandsform



Bestimmung der Ausrollgrenze

Von einer Bodenprobe (Körnung < 0,4mm) wird ein teil zu 3mm dicken Walzen ausgerollt,

wieder zusammengeknetet und erneut ausgerollt, bis sie bei genau 3mm Dicke zu bröckeln

beginnen. Der dann messbare Wassergehalt ist wP.

Fließgrenzengerät nach Casagrande



Konsistenzzahl IC

Plastizitätszahl IP



Klassifizierung nach

Korngrößenbereiche und Kornverteilung (nur d < 63 mm berücksichtigt)

Plastischen Eigenschaften

Organischen Bestandteilen

grobkörnige Böden

Massenanteil größer 0,063 mm > 95 %

Klassifizierung ausschließlich nach Korngrößenverteilung

feinkörnige Böden

Massenanteil kleiner 0,063 mm ≥ 40 %

Klassifizierung ausschließlich nach plastischen Eigenschaften

gemischtkörnige Böden

Massenanteil kleiner 0,063 mm (Feinkornanteil) zwischen 5 % und 40 %

Klassifizierung nach Korngrößenverteilung und plastischen Eigenschaften

Achtung: nach DIN 18196 kommt es nicht auf den verhaltensbestimmenden Anteil an



grobkörnige Böden

Massenanteil größer 0,063 mm > 95 %

Klassifizierung nach Korngrößenverteilung



feinkörnige Böden

Massenanteil kleiner 0,063 mm ≥ 40 %

Klassifizierung ausschließlich nach plastischen Eigenschaften



gemischtkörnige Böden

Massenanteil kleiner 0,063 mm zwischen 5 % und 40 %

Klassifizierung nach Korngrößenverteilung und plastischen Eigenschaften

Einordnung in Untergruppen (tonig / schluffig) nach Zustandsgrenzen













Übungsaufgaben

Aufgabe 1

Eine Siebanalyse nach DIN 18123 ergab folgende Siebdurchgänge:

a) Zeichnen Sie die Körnungslinie/Sieblinie in das entsprechende Diagramm ein.

b) Benennen Sie den vorliegenden Boden nach DIN 4022-1.

c) Klassifizieren Sie den vorliegenden Boden nach DIN 18196.

d [mm] 0,063 0,125 0,25 0,4 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0 16,0 31,5 63,0

Durch-

gang [%] 3 7 14 20 23 39 57 76 92 100 100 100


Übungsaufgaben

Aufgabe 2

In einer Erkundungsbohrung wurden in unterschiedlichen Tiefen 3 Bodenproben entnommen.

Die entsprechenden Körnungslinien sind nachfolgend dargestellt.

Boden 1

Boden 2

Boden 3


Übungsaufgaben

Zu Aufgabe 2

Für die jeweiligen Feinkornanteile der Böden 1 bis 3 wurden folgende Zustandsgrenzen

ermittelt:

Bodenprobe 2 besitzt keine Trockenfestigkeit.

Bodenprobe 3 war knetbar.

Boden wL [%] wP [%]

1 75 34

2 49 24

3 43 19

a) Benennen Sie 3 Bodenproben nach DIN 4022-1.

b) Klassifizieren Sie die vorliegenden Böden 1 bis 3 nach DIN 18196.

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