Visko‐hypoplastisches Materialmodell für tertiäre Böden in Frankfurt am Main

Die Baugrundsituation im Innenstadtbereich von Frankfurt am Main ist durch überkonsolidierte Tone und Tonmergel des Tertiärs gekennzeichnet, in die Kalksteinbänke und Sandlagen eingeschaltet sind, deren Mächtigkeit standortabhängig starken Schwankungen unterliegt. In einem Forschungsvorhaben wurde das zeitabhängige Materialverhalten dieser tertiären Tone, die die Verformungen von Bauwerken maßgeblich prägen, in einem umfassenden Laborversuchsprogramm untersucht und ein Parametersatz für das visko‐hypoplastische AVISA‐Modell bestimmt. In diesem Beitrag werden die dabei für die tertiären Frankfurter Tone gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst. Zudem wird ein Konzept vorgeschlagen, mit dem die Systemdurchlässigkeit und die Systemsteifigkeit der heterogenen tertiären Schichten unter Berücksichtigung eingelagerter Kalksteinbänke und Sandlagen realitätsnah in 3D‐gekoppelten Strömungs‐Verformungs‐Berechnungen mit der Finite‐Elemente‐Methode abgebildet werden kann.

The subsoil conditions in the city centre of Frankfurt am Main are characterized by tertiary over‐consolidated clays and clayey marls with embedded limestone banks and sand layers, whose thickness varies considerably depending on the location. In a research project, the time‐dependent material response of these tertiary clays, which significantly influence the deformation behaviour of buildings, was investigated with a comprehensive laboratory test program and a set of parameters for the visco‐hypoplastic AVISA model was determined. This article summarizes the findings obtained for the tertiary Frankfurt clays. In addition, a concept is proposed with which the system permeability and the system stiffness of the heterogeneous tertiary layers taking into account embedded limestone banks and sand layers can be realistically modelled in 3D coupled pore pressure‐displacement analyses with the finite element method.