Karl von Terzaghi

Karl von Terzaghi (Karl Anton Terzaghi Edler von Pontenuovo, også kendt som Karl Terzaghi eller Charles Terzaghi)Reint de Boer (2004): Von Leonardos Weinstock zu Hightechanwendung. Essener Unikate 23/2004, s. 10-21 (født 2. oktober 1883, død 25. oktober 1963) var en østrigsk civilingeniør og ingeniørgeolog som i mellemkrigsårene under ansættelser i såvel Tyrkiet, Østrig og USA gjorde en række banebrydende opdagelser inden for jordmekanik og geoteknik, som gav ham tilnavnet ’geoteknikkens far’.B. M. Das (2010): Principles of Geotechnical Engineering, Cengage Learning, 2010, 666 sider,

Kort efter 1. Verdenskrig klarlagde han ved Robert College i Istanbul mekanismerne bag jords konsolidering eller sammentrykning, og begyndte sideløbende hermed at afdække de fysiske forhold som styrer fordelingen af spændinger i jord, herunder indførelsen af begrebet effektiv spænding, som han i 1925 præsenterede i en banebrydende lærebog.Terzaghi, Karl (1925): Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage. F. Deuticke, Leipzig - Wien, 399 sider Som professor ved Harvard universitetet i USA udviklede han omkring 1940 en bæreevneformel for jord, som i dag bruges verden over.

Han var gennem en lang årrække en meget benyttet geoteknisk konsulent ved en række store, betydende anlægsarbejder verden over, specielt amerikanske dæmnings- og industribyggerier, men fx også Volga-Don-kanalen i den daværende Sovjetunion og Aswan-dæmningen i Egypten. Han var flere steder med til at opbygge jordmekaniske og geotekniske laboratorier med nyudviklede forsøgstyper, som var stærkt medvirkende til at få indført en forbedret praksis inden for dimensionering af fundamenter.

Terzaghi var en meget benyttet underviser, som næsten til sin død arbejdede ihærdigt med at udbrede kendskabet til den nyerhvervede viden, og efter hans død er der stadig gjort betydelige opdagelser langs de forskningsmæssige retningslinjer, han udstak.

Tidlige karriere Som den førstefødte i ægteskabet mellem oberstløjtnant Anton von Terzaghi og Amalia Eberle tilhørte Karl von Terzaghi en østrigsk officersfamilie. Efter faderens pensionering fra hæren flyttede familien til Graz i Østrig, idet Terzaghi fra tiårsalderen begyndte at gå på forskellige militære skoler rundt om i det østrig-ungarske rige, hvor han udviklede interesse for astronomi, geografi, geometri og matematik. I 1900 begyndte han at studere mekanik på den tekniske højskole i Graz, hvorfra han dimitterede som diplomingeniør i 1904.

Han vendte sig nu mod byggeteknik, fundering og geologi, bl.a under en ansættelse i Philipp Forchheimers grundvandsfirma, og under sin efterfølgende etårige militærtjeneste lavede han en udvidet oversættelse til tysk af en populær engelsk geologisk feltguide.A. Geikie (1906): Anleitung zu geologischen Aufnamen. Oversat til tysk af K. Terzaghi fra ”Outlines of Field Geology”, 152 s., Deuticke Kort efter publicerede han sin første akademiske artikel, om geologiske terrasser i den østrigske Steiermark-provins.K. Terzaghi (1907): Geologie der Umgebung von Flamberg im Sausal. Naturwissenschaftlichen Vereines fur Steiermark. Mitteilungen, pp. 131-146 Efter militærtiden fortsatte han med at studere geologi og vej- og jernbanebyggeri, og fik så 1906 job i ingeniørfirmaet Adoph von Pittel i Wien, som havde specialiseret sig i de dengang nymodens hydroelektriske kraftværker. Hér arbejde han med jernbetonkonstruktioner, fundering, geologi og byggeledelse, bl.a for et ambitiøst og udfordrende dæmningsprojekt i Kroatien, som han lykkedes med. Nye udfordringer mødte ham på et projekt i St. Petersborg, som imidlertid i 1911 udmøntede sig i en PhD-afhandling om udformning og konstruktion af cylinderformede tanke.K. Terzaghi og T. Pöschl (1913): Berechnung von Behältern nach neueren analytischen und graphischen Methoden, 80 sider, Springer Således med vind i sejlene rejste han i 1912-13 til USA og beså en række dæmningsprojekter, hvor han indsamlede erfaringer. Han gjorde herefter i Første Verdenskrig tjeneste som premierløjtnant ved ingeniørtropperne i Serbien.

Istanbul I 1916 blev Terzaghi på Forchheimers anbefaling udnævnt til professor ved det tekniske universitet i Konstantinopel (i dag Istanbul), og resten af sit liv arbejdede han nu med ingeniørgeologi, jordmekanik og geoteknik. Med simpelt udstyr indrettede han på det tekniske universitet et jordmekanisk laboratorium, hvor han bl.a gav sig til at undersøge jordtryk på støttemure, hvilket i 1919 resulterede i en afhandling, som året efter blev oversat til engelsk.Karl Terzaghi (1920): Old earth-pressure theories and new test results. Engineering News-Record, Vol. 85, No. 14, pp. 632-637 Ved krigens slutning mistede han sit job, men flyttede i stedet sine aktiviteter til Robert College i Istanbul, hvor han også opbyggede et laboratorium, bl.a vha ting og sager indsamlet på skolens losseplads.Arthur Casagrande (1960): Karl Terzaghi – His Life and Achievements. Side 3-21 i: L. Bjerrum, A. Casagrande, R.B. Peck og A.W. Skempton (eds.): From Theory to Practice in Soil Mechanics, 425 s., Wiley & Sons På denne tid var Terzaghi især optaget af to problemer, dels erosion (eng.: piping) under dæmninger på permeabel bund, dels sammentrykning (konsolidering) af lerlag under konstant belastning.

Det var af og til sket, at nybyggede dæmninger på sandede, permeable aflejringer kort tid efter deres opførelse var blevet ødelagt. Den store trykforskel mellem en dæmnings for- og bagside fører til et kraftigt vandtryk i lagene under dæmningen, og hvis disse er tilpas permeable, kan vandet bortskylle materiale og dermed erodere kanaler under dæmningen, hvilket kan destabilisere den i en grad, så den kollapser. Vha cylinderformede sandprøver undersøgte Terzaghi vands opadrettede strømning gennem sandet, og han udviklede en teknik med belastede filtre,Karl Terzaghi (1922): Der Grundbruch an Stauwerken und seine Verhütung. Die Wasserkraft, Vol. 17, No. 24, pp. 445-449 som placeres ved dæmningsfoden på dennes nedstrøms side. Herved kan det forhindres, at materiale eroderes af det strømmende vand.

Til sine undersøgelser af lers konsolidering behøvede Terzaghi prøver af højplastisk, impermeabel ler, som fandtes på en lokalitet uden for Istanbul, hvortil der dog kun var adgang gennem en skov kontrolleret af kriminelle. Sammen med en eventyrlysten studerende lykkedes det ham på en biltur at hente prøver af leren, og disse få prøver dannede i de følgende år grundlag for hans arbejde med lers konsolidering. Ud fra forsøg i selvbyggede, primitive konsolideringsapparater kunne han beskrive den sammentrykningsproces, som ler udsættes for når den belastes: i den første tid efter belastningen er påført bæres den nye last udelukkende af lerens porevand, men gradvist drænes porevandet bort, samtidig med at lasten efterhånden flyttes over på kornskelettet, som derved trykkes sammen; leren konsolideres. Inspireret af termodynamikkens beskrivelse af varmestrømning opstillede Terzaghi i 1923 en differentialligning, som beskrev konsolideringsprocessen og gjorde det muligt at beregne de sætninger, som følger med lers konsolidering.Karl Terzaghi (1923): Die Berechnung der Durchlässigkeitsziffer des Tones aus dem Verlauf der hydrodynamischen Spannungserscheinungen. Akademie der Wissenschaften in Wien. Sitzungsberichte. Mathematisch-naturwissenschaftliche Klasse. Part 11 a, Vol. 132, No. 3/4, pp. 125-138

Terzaghi præsenterede i 1925 sine opdagelser i den skelsættende lærebog Erdbaumechanik, hvor han, som undertitlen angiver, satte geoteknikken ind i en jordmekanisk og fysisk sammenhæng. I forordet skriver han blandt andet:

MIT Terzaghis lærebog skaffede ham en mængde omtale, og da han i 1925 blev tilbudt et professorat på Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Boston i USA, sagde han ja til stillingen. I en række artikler i tidsskriftet Engineering News Records kort efter sin ankomst præsenterede han sine da stadig omstridte teorier, men snart efter begyndte han sideløbende med professoratet på en lang karriere som rådgiver ved store byggeprojekter, bla for United States Bureau of Public Roads, som han hjalp med spørgsmål om vejbygning, samt mange store dæmningsbyggerier. I 1928 blev han bedt om at rådgive om de sætninger, som et stort nyt industribyggeri på stillehavskysten fremviste. Ved sammenligning af jordbundsundersøgelser med sætningsmålinger var han i stand til at efterprøve sin konsolideringsteori, og det sætningsforløb for bygningen som han forudsagde, viste sig at holde stik gennem de næste 7 år. Han fik også opgaver i forbindelse med frugtplantager i Mellemamerika, bl.a med vurdering af skråningsstabilitet langs en jernbanelinje i Costa Rica, hvor han i sin rapport skrev:

Under den følgende regntid ødelagte jordskred flere kilometer af banelinjen.

På MIT opbyggede Terzaghi (nu for tredje gang, og endnu engang fra bunden, men med stærkt forbedrede apparater) et jordmekanisk laboratorium, hvor en anden af geoteknikkens pionerer, den østrigske civilingeniør Arthur Casagrande (1902-81), i årene 1926-32 var hans assistent. Terzaghis forskning i jordtryk på støttemure tog på denne tid som noget nyt også hensyn til murenes bevægelser som følge af trykket.Karl Terzaghi (1934): Large retaining-wall tests. I-V. Engineering News-Record, Vol. 112, No. 5, 8, 10, 13, 16, 23, pp. 136-140, 259-262, 316-318, 403-406, 503-508, 747

I 1928 var Terzaghi blandt stifterne af Deutsche Gesellschaft für Bodenmechanik (Degebo), som herefter fra sine bygninger i Berlin koordinerede den tyske geotekniske forskning.

Wien Angiveligt delvist pga samarbejdsvanskeligheder med MITs ledelse valgte Terzaghi i 1929 at acceptere et professorat ved den tekniske højskole i Wien. Kort efter giftede han sig med Ruth Dogget, en amerikansk geolog fra Harvard universitetet, med hvem han fik to børn.

Endnu engang opbyggede han, og ligesom på MIT med Casagrandes hjælp, et jordmekanisk laboratorium, som de kommende år skulle blive arnested for en række vigtige jordmekaniske og geotekniske landvindinger, så at det i løbet af 1930-erne fremstod som verdens førende forskningcenter inden for sit felt. Stedet tiltrak unge geoteknikere fra hele verden, som kom for at høre Terzaghis forelæsninger og hjælpe ham i laboratoriet, bl.a danske Mikael Juul Hvorslev, som hos Terzaghi skrev doktorafhandling om omrørt lers styrkeegenskaber,Hvorslev, M.J. (1937): Über die Festigkeitseigenschaften gestörter bindiger Böden. Danmarks Naturvidenskabelige Samfund, Ingeniørvidenskabelige Skrifter, Serie A, No. 45, København, 159 sider og østrigeren Leo Rendulic, som vha triaxialforsøg, også på omrørt ler, kunne eftervise den sammenhæng mellem ændring i effektive spændinger og poretal, som udgjorde en vigtig del af det teoretiske grundlag for Terzaghis nye jordmekanik.

Terzaghi gav af og til gæsteforelæsninger rundt om i Europa, således i 1935 gennem 3 måneder på Technische Hochschule i Berlin, fulgt i 1936 af et 8 måneders ophold i USA, hvor han forelæste hele forårssemestret på Harvard Universitet i Boston.

Ved siden af undervisningen i Wien og rundt om i Europa og i USA fungerede Terzaghi i disse år i stigende grad som geoteknisk rådgiver på store byggeprojekter, især dæmningsbyggerier.

Fillunger-skandalen