- Steifemodul
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Der Steifemodul Es (in der Schweiz Zusammendrückungsmodul ME) ist ein Kennwert zur Berechnung der Setzungen eines Bodens in der Bodenmechanik. Er wird aus Kompressionsversuchen mit dem Ödometer unter behinderter Seitendehnung ermittelt und hat für Böden etwa die gleiche Bedeutung wie der Elastizitätsmodul (E-Modul) für Festkörper-Materialien. Er ist noch viel mehr vom Lastbereich abhängig als der E-Modul. Der Steifemodul wird unter anderem beim Steifemodulverfahren angewandt. Es dient zur Abbildung des Bodens in einem Bodenmodell und zur Bemessung von Fundamenten.
Zur Ermittlung des Steifemoduls muss die Druck-Setzungslinie (auch Druck-Setzungs-Diagramm oder Last-Setzungskurve genannt) eines Bodens bekannt sein. Der Steifemodul ist die Steigung der Tangente an der Druck-Setzungslinie und demnach das Verhältnis der Druckdifferenz zur Setzungsdifferenz zwischen zwei Belastungsstufen. Die Druck-Setzungslinie erhält man im Ödometerversuch, indem man die gemessenen Verformungen in Abhängigkeit von den zugehörigen wirksamen Spannungen darstellt.
Der Steifemodul ist abhängig vom Spannungsbereich; deswegen ist die Druck-Setzungslinie nicht linear. Daher muss ein Ödometerversuch in mehreren Laststufen durchgeführt werden. Zwischen den Laststufen wird die Druck-Setzungslinie linear angenommen. Da die Druckspannungen wegen des Eigengewichts des Bodens mit der Tiefe zunehmen, nimmt auch der Steifemodul mit der Tiefe ungefähr linear zu. Zur Vereinfachung wird aber oft mit einem mittleren Steifemodul gerechnet.
Bei der erstmaligen Belastung eines Bodens ist der Steifemodul noch niedrig, weil der Boden während seiner Konsolidation zunächst teilweise irreversibel zusammen gepresst wird, wobei die Lagerungsdichte zunimmt. Wird der Boden wieder entlastet und danach erneut belastet, ist der Steifemodul wesentlich größer.
Ein ähnlicher Kennwert wie der Steifemodul ist der Bettungsmodul. Auch er ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der Sohlspannung und der Setzung. Er ist allerdings keine Bodenkonstante, sondern auch von der Geometrie eines Fundaments und der Lasthöhe abhängig. Der Bettungsmodul ist Grundlage des Bettungsmodulverfahrens.
Weblinks
- Baulexikon online
- Bodenmodelle in FEM-Anwendungen (PDF-Datei; 257 kB)
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