Untersuchungen über den Energieaustausch bei der Bodenverdichtung mit Sprungrüttlern

Die Verdichtung von Böden durch Rütteln geht auf Beobachtungen zurück, die HERTWIG [14] vor etwa drei Jahrzehnten anläßlich dynamischer Baugrundunter suchungen bei der Deutschen Forschungsgesellschaft für Bodenmechanik (Degebo) machte. Es handelt sich also um ein noch ziemlich junges Verfahren, dessen Anwendung in der Bauwirtschaft erst in den Jahren nach dem Krieg einen nennenswerten Umfang angenommen hat. Die stürmische Verbreitung, die die Rütteltechnik in folge ihrer wirtschaftlichen und technischen Vorteile im Lauf der letzten Jahre fand, löste auch eine rege Entwicklung von Rüttelverdichtern zahlreicher Bauarten und Größen aus und schuf damit das Bedürfnis nach einer systematischen, wissenschaftlichen Untersuchung des Verdichtungsvorganges und der Möglichkeiten zu seiner Beeinflussung. Allerdings ist es trotz intensiver Forschung bis heute nicht gelungen, dem Konstrukteur ausreichende Unterlagen für die zweckmäßige Auslegung eines Rüttlers zur Verfügung zu stellen, so daß die Entwicklung neuer Maschinen im wesentlichen immer noch empirisch vor sich geht. Es liegt auf der Hand, daß hierbei die Erzielung optimaler Ergebnisse weitgehend dem Zufall überlassen ist und von einer gezielten Entwicklung für spezielle Anforderungen keine Rede sein kann. Mit der vorliegenden Arbeit wird deshalb versucht, durch die Verbindung von theoretischen Überlegungen mit Modellversuchen einen Weg zu finden, der zu mindest über die qualitativen Zusammenhänge zwischen den Bewegungsgrößen eines Rüttlers und seiner Verdichtungswirkung allgemein gültige Aussagen er möglicht. Um die grundsätzlichen Abhängigkeiten möglichst klar hervortreten zu lassen, sollen dabei für die zur Ableitung der theoretischen Gesetze erforder lichen Modelle absichtlicheinfache Kombinationen verwendet werden, die mit den Methoden der elementaren Schwingungslehre behandelt werden können.

Inhalt

1. Einleitung.- 2. Aufbau und Einteilung der Rüttelverdichter.- 2.1. Die Krafterzeugung.- 2.2. Die Art des Schwingungssystems.- 2.3. Die Energieabgabe an den Boden.- 2.4. Art der Fortbewegung.- 3. Die vorliegende Literatur.- 3.1. Theorien über die Ursachen der Verdichtungswirkung.- 3.2. Zusammenhang von Bewegungsverlauf und Antriebsgrößen des Sprungrüttlers.- 3.3. Die elastischen Eigenschaften des Bodens.- 4. Dynamik der Rüttlerbewegung.- 4.1. Das Bodenmodell.- 4.2. Der Auflastrüttler.- 4.3. Der Sprungrüttler.- 5. Versuche zur Bestimmung der Bodeneigenschaften bei stoßartiger Beanspruchung.- 5.1. Zweck der Versuche.- 5.2. Versuchsanordnung.- 5.3. Programm und Ablauf der Versuche.- 6. Die Meßgeräte.- 6.1. Messung des Bodenraumgewichtes.- 6.2. Messung der Bewegungsgrößen des Stampfkörpers.- 7. Prinzip und Programmierung des Analogrechners.- 7.1. Das Wesen der analogen Darstellung.- 7.2. Grundlagen der Programmierung.- 7.3. Programmierung der gegebenen Aufgabe.- 7.4. Erprobung der Meßeinrichtung.- 8. Versuchsergebnisse.- 8.1. Auswertung der Diagramme.- 8.2. Allgemeine Aussagen über den Verdichtungsvorgang.- 8.3. Einflüsse auf die erreichbare Lagerungsdichte des Bodens.- 8.4. Einflüsse auf die Eigenfrequenz des Bodens.- 8.5. Einflüsse auf die Dämpfung des Bodens.- 9. Anhaltswerte für die Auslegung und den Betrieb von Sprungrüttlern.- 9.1. Wahl der Aufschlaggeschwindigkeit.- 9.2. Wahl der statischen Flächenlast.- 9.3. Wahl der Auflagezeit.- 10. Zusammenfassung.- 10.1. Verwendete Formelzeichen.- 11. Literaturverzeichnis.