Bodenmechanik

Schmutzige Finger auf Abstand – Das bodenmechanische Praktikum für HSU-Studierende 2020

Im November und Dezember 2020 wurden für Studierende der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) an der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) mehrere Praktika vom geotechnischen Labor der BAW in Hamburg ausgerichtet. Die BAW unterstützt mit diesen jährlich stattfindenden Praktika die HSU beim Studiengang Bauingenieurwesen.

Besonders im Bereich Baugrunderkundung ist es für den Wissenserwerb wichtig, Boden (und, wenn man nicht gerade in Norddeutschland ist, auch Fels) anzufassen, zu riechen, naja, und in sehr, sehr seltenen Fällen vermutlich auch zu schmecken. Ein strenges Hygienekonzept und die Durchführung in Kleingruppen erlaubten den Studierenden hierfür eine kleine Pause vom in Pandemiezeiten überwiegend digital geprägten Studienalltag.

Am ersten Praktikumstag wurden primär die Bodenklassifikation und Bodenansprache thematisiert. Die fachgerechte Beschreibung des in einem Bohrkern befindlichen Bodens wurde erläutert. Anschließend konnten sich die Studierenden an Bohrkernen aus dem Projekt Brunsbüttel selbst ausprobieren. Und auch bei Versuchen zur Ermittlung der Siebkurve, den Konsistenzgrenzen, Kalkgehalt und Glühverlust war die Mitarbeit der Studierenden am Objekt gefragt.

Am zweiten Praktikumstag lag der Fokus auf höherwertigen Versuchen der Bodenmechanik (Ödometerversuch, Einaxialer Druckversuch und Triaxialversuch), die das physikalische Bodenverhalten unter Be- und Entlastung ermitteln und die Bodenkennwerte für Stand- und Gebrauchstauglichkeitsbetrachtungen liefern. Bei der Herstellung eines typischen Versuchskörpers lernten die Studierenden die Tücken der Probenherstellung kennen. Mit einer Mischung aus Feingefühl, Kraft und der Unterstützung des erfahrenen Laborleiters der BAW gelang es jedoch allen Gruppen einen versuchsreifen Probekörper herzustellen, der anschließend für den Einaxialen Druckversuch verwendet werden konnte. Da Ödometerversuch und Triaxialversuch mit einer bis drei Wochen Versuchsdauer deutlich zu lang für einen Praktikumstag dauern würden, erfolgten hierfür nur Trockenübungen zu Einbau und Versuchsdurchführung. Verschiedene Arbeitsblätter zur Auswertung der Versuche, welche primär im Anschluss an die Praktikumstage in Heimarbeit zu lösen waren, ergänzten das praktische Lehrangebot der BAW.

Dem Laborteam der BAW haben die Praktika viel Spaß bereitet. Wir hoffen, dass es den Studierenden ähnlich ging und freuen uns auf die nächsten Praktika im Jahr 2021.

Bodenmechanisches Praktikum für die WSV-Student*innen der HSU

Im November wurden vom geotechnischen Labor der BAW in Hamburg zwei Praktika für die Student*innen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) an der Helmut-Schmidt-Universität (HSU) ausgerichtet. Die HSU wird beim Studiengang Bauingenieurwesen von der BAW unterstützt.

Beim ersten Termin wurden die Inhalte vermittelt, die dazu dienen, den Baugrundaufbau zutreffend zu beschreiben und zu klassifizieren. So wurde die Bodenansprache, d.h. die fachgerechte Beschreibung des in einem Bohrkern befindlichen Bodens beigebracht, indem dies einmal erläutert sowie vorgeführt wurde und dann die Student*innen selber ran durften. Die ausgewählten Bohrkerne stammten von den Projekten Schleuse Lüneburg, 5. Schleusenkammer Brunsbüttel, Kleine Schleuse Kiel und Westmauer Helgoland. Die WSV-Student*innen hatten also direkten Kontakt zu aktuellen WSV-Projekten.

Ausgewählte Bohrkerne bei der Bodenansprache

Danach wurden die Klassifikationsversuche in Kleingruppen durchgegangen: Labortechnische Ermittlung der Kornverteilung mittels Sieb- und Schlämmanalyse, Bestimmung der Zustandsgrenzen (Plastizität) sowie die Ermittlung des Wassergehalts, Kalkgehalts, des Organischen Anteils und der Dichte. Nach der Versuchserklärung durch die jeweiligen Laborkolleg*innen erfolgte die eigene Versuchsdurchführung und -auswertung durch die Student*innen.  Somit haben die Student*innen praxisnah das Vorgehen und die Versuche kennengelernt und selber ausgeführt, die die Daten liefern, welche zur qualitativen und quantitativen Beschreibung der Baugrundeigenschaften führen. Diese bilden die Grundlage für die Herleitung von Baugrundprofilen zur Bemessung von Bauwerken sowie für die Einsatzmöglichkeiten von Herstellverfahren für unterschiedliche Bauprozesse.

Kleingruppe bei der Kalkgehalt-Bestimmung

Beim zweiten Termin wurden die sog. höherwertigen Versuche durchgenommen, die das physikalische Bodenverhalten unter Be- und Entlastung ermitteln und die Bodenkennwerte liefern, mit denen die WSV-Bauwerke bemessen werden. Dies sind: der Ödometerversuch und der Einaxiale Druckversuch sowie die Königsklasse der geotechnischen Versuche: der Triaxialversuch. Hierbei durften die Student*innen selber die spezifischen Probekörper aus den besonders entnommenen Bohrkernen herausarbeiten, für die unterschiedlichen Versuchsgeräte vorbereiten und diese anschließend auch in die Versuchsgeräte einbauen.

Vorbereitung von Probekörpern für die Triaxialversuche

Lediglich den Einaxialen Druckversuch konnten die Student*innen jedoch selber durchführen und auswerten. Die beiden anderen Versuche dauern mit einer bis drei Wochen Versuchsdauer sehr viel länger, so dass vom geotechnischen Laborleiter hierfür Versuchsdaten zur Verfügung gestellt wurden, die die Student*innen unter Anleitung aus- und die Ergebnisse bewerteten. So wurde u.a. das physikalische Spannungs-Dehnungs-Verhalten unter dränierter Belastung im Triaxialversuch ermittelt, um hieraus einen Satz an maßgeblichen Bodenkennwerten zur Bemessung von Bauwerken herzuleiten.

Durch die Praktika ist den Student*innen deutlich geworden, dass die Untersuchungen mitunter recht lange dauern und viel Erfahrung dazu gehört die Versuche fachgerecht auszuführen und auch die Ergebnisse richtig zu bewerten. Dem Laborteam der BAW haben die beiden Praktika viel Spaß bereitet, weil die Student*innen sehr engagiert waren, egal ob es darum ging sich die Hände dreckig zu machen oder auch analytische Berechnungen und physikalische Zusammenhänge nachzuvollziehen.