Plattendruckversuch

Plattendruckversuch bezeichnet eine Methode, um die Verformbarkeit von Böden in situ, also vor Ort, zu überprüfen.

Plattendruckversuche kommen in zwei verschiedenen Fällen zur Anwendung:

Zum einen wird damit oft nach Aushub einer Baugrube überprüft, ob die Baugrubensohle eine ausreichende Tragfähigkeit aufweist. Zum anderen kann damit überprüft werden, ob der Erdbauer eingebaute Böden oder Tragschichten ausreichend verdichtet hat. Dies erfolgt oft im Rahmen von Baugrubenabnahmen. Der Versuch dient also sowohl zur Überprüfung des Baugrunds, als auch zur Überprüfung der Arbeitsweise des Bauunternehmens.

Häufig ist auch vom Lastplattendruckversuch die Rede. Gemeint ist das gleiche, wobei Plattendruckversuch der korrekte Fachbegriff ist, der auch in der Normung Verwendung findet.

Ein Vorteil des Plattendruckversuchs ist, dass die Versuchsergebnisse bereits unmittelbar nach Durchführung zur Verfügung stehen. Es kann also noch auf der Baustelle festgestellt werden, ob die Vorgaben erfüllt werden oder ob Nachbesserungsbedarf besteht.

Es wird außerdem zwischen zwei verschiedenen Arten von Lastplattendruckversuchen unterschieden. Den statischen Plattendruckversuchen und den dynamischen Plattendruckversuchen.

Statischer Lastplattendruckversuch

Wie statische Plattendruckversuche durchzuführen und auszuwerten sind, ist in der Norm DIN 18134 geregelt. Bei dem statischen Lastplattendruckversuch wird der Boden über eine Platte in mehreren zwei Zyklen belastet und entlastet. Meistens hat die Platte einen Durchmesser von 30 cm, es können jedoch prinzipiell auch größere Platten verwendet werden. Die Laststufen sind normativ vorgegeben.

Der prinzipielle Aufbau des Plattendruckgerätes für den statischen Plattendruckversuch kann der nachfolgenden Abbildung entnommen werden:

Bei der Belastung und der Entlastung wird jeweils gemessen, wie tief die Platte in den Boden einsinkt und sich wieder hebt. Nach Auswertung erhält man zwei Werte. Nämlich den Verformungsodul E_V der Erstbelastung E_V1 und der Wiederbelastung E_V2. Ebenfalls von Bedeutung ist das Verhältnis von E_V2 zu E_V1.

Im Handbuch zu den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau ZTV E-StB 17 sind Anhaltswerte angegeben, die eine Ableitung des Verdichtungsgrades des Bodens in Abhängigkeit von E_V1, E_V2 und dem Verhältniswert E_V2/E_V1 erlauben.

Ein Vorteil des statischen Plattendruckversuchs ist, dass er recht genaue Auskunft über die Verformbarkeit des Bodens liefert.

Ein Nachteil ist, dass er im Vergleich zum dynamischen Plattendruckversuch relativ viel Zeit in Anspruch nimmt. Mit einer dreiviertel Stunde sollte gerechnet werden. Damit ist der Versuch entsprechend auch teurer als der dynamische Plattendruckversuch.

Außerdem wird ein Gegengewicht benötigt unter dem das Plattendruckgerät aufgebaut wird. Oft werden Walzen verwendet, die ohnehin für die Verdichtung des Bodens vor Ort sind. Alternativ können auch möglichst beladene LKW, wie beispielsweise Muldenkipper verwendet werden. Ist auf der Baustelle kein geeignetes Kontergewicht vorhanden oder soll ein Bereich geprüft werden, der für Walzen oder LKWs nicht zugänglich ist, kann der statische Lastplattendruckversuch nicht ausgeführt werden.

Dynamischer Lastplattendruckversuch

Beim dynamischen Plattendruckversuch wird ein Fallgewicht von 10 kg, das an einer Stange geführt wird, aus einer Höhe von etwa 0,7 m fallen gelassen. Es trifft dann auf eine am Boden aufliegende Platte, über die der Impuls in den Boden eingeleitet und die Bewegung aufgezeichnet wird. Über eine Feder wird das Gewicht zurückgeworfen und vom Prüfer aufgefangen und arretiert. Das Gewicht wird insgesamt drei Mal fallen gelassen. Über die drei Messungen wird dann der sogenannte dynamische Verformungsmodul E_vd ermittelt.

Der prinzipielle Aufbau des Plattendruckgerätes für den dynamischen Lastplattendruckversuch kann der nachfolgenden Abbildung entnommen werden:

Der dynamische Plattendruckversuch ist zwar kein Bestandteil einer DIN-Norm, wird allerdings in den Technischen Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau, genauer TP BF-StB B 8.3, geregelt.

Ein Vorteil des dynamischen Lastplattendruckversuchs ist, dass die Messeinrichtung einfach zu bedienen und der Versuch schnell durchzuführen ist. Damit ist er auch deutlich günstiger als der statische Plattendruckversuch. Aufgrund der einfachen Durchführung wird er von Baufirmen oft für die Eigenüberwachung des Erdbaus eingesetzt.

Der Vorteil der schnellen Durchführung wird jedoch mit einem ungenaueren Ergebnis erkauft. Ein Nachteil ist entsprechend, dass die Ergebnisse weniger aussagekräftig als beim statischen Lastplattendruckversuch sind. Es sollten demnach zum einen mehrere Versuche ausgeführt werden. Zum anderen sollte idealerweise ergänzend auch wenigstens ein statischer Lastplattendruckversuch ausgeführt werden, an dem die dynamischen Versuche kalibriert werden können.

In der Regel wird im Bodengutachten oder in der Ausschreibung ein bestimmter E_V2-Wert als zu erreichendes Kriterium gefordert. Dieser kann mit dem dynamischen Lastplattendruckversuch jedoch gar nicht direkt ermittelt werden. Stattdessen wird der dynamische Verformungsmodul E_vd dann über Erfahrungswerte in einen E_V2-Wert umgerechnet.

Der Umrechnungsfaktor ist neben der Bodenart auch beispielsweise vom Wassergehalt abhängig. Damit sind die Erfahrungswerte aus der Literatur mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet. Diese Unsicherheit kann durch Kalibrierung an statischen Plattendruckversuchen vermindert werden.

Stehen keine statischen Plattendruckversuche für einen Vergleich zur Verfügung, kann bei nichtbindigen Böden überschlägig ein Faktor von 2 angenommen werden. Bei bindigen Böden ist der Umrechnungsfaktor geringer und kann auf etwa 1,0 bis 1,5 sinken.