A numerical study on the seismic bearing capacity of shallow foundations

Pane, Vincenzo; Vecchietti, Alessia; Cecconi, Manuela

doi:10.1007/s10518-016-9937-0

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“…Der nachfolgende Vorschlag für die Variation der Bodenträgheitsbeiwerte e c,E , e b,E und e d,E mit dem seismischen Koeffizienten k h wird abgeleitet aus den Vorschlägen von Paolucci & Pecker sowie den numerischen Ergebnissen in den Studien von Pane et al und Cascone & Casablanca . Letztere beinhaltet eine genaue Untersuchung anhand einer detaillierten Parameterstudie basierend auf der Methode der Charakteristiken sowie der FEM.…”

Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

“…Die Erfassung der Trägheitseffekte aus dem Überbau und aus dem Bodeneigengewicht als Produkt zweier Teilfaktoren wurde bei Pane et al ausführlich untersucht. Hierzu müssen drei Belastungssituationen getrennt berechnet werden: Trägheitskräfte i) nur im Boden, ii) nur aus dem Überbau, iii) sowohl aus dem Überbau als auch im Boden.…”

Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

“…Der Bodenträgheitsbeiwert e c,E für den Kohäsionsanteil variiert nur schwach mit k h , weshalb den Empfehlungen von Cascone & Casablanca und Pane et al sowie von EN 1998‐5 folgend

e_{c,E} = 1

angesetzt wird. Die anderen beiden Bodenträgheitsbeiwerte e b,E und e d,E werden durch eine Kurvenanpassung an die numerischen Ergebnisse von Cascone & Casablanca entwickelt:

e_{b,E} = {(1 - k_{h} / \tan φ)}^{0,45}

e_{d,E} = {(1 - k_{h} / \tan φ)}^{0,3}

…”

Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

“…Gln. , stimmen gut mit den Ergebnissen von Pane et al und Paolucci & Pecker überein, obwohl diese für e b,E und e d,E einen identischen Faktor mit näherungsweise 0,3 als Exponenten vorschlagen.…”

Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

“…Detaillierte Übersichten zu den bisher vorgeschlagenen Berechnungsmethoden zur seismischen Grundbruchtragfähigkeit sind bei den kürzlich erschienenen Arbeiten von Cascone & Casablanca , Pane et al und Conti zu finden. Die Ergebnisse dieser und anderer kürzlich veröffentlichten Studien werden hier zusammen mit eigenen numerischen Untersuchungen benutzt, um die Genauigkeit und die Grenzen der zwei oben beschriebenen Berechnungsmethoden zu beurteilen.…”

Section: Introductionunclassified

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Bewertung von pseudo‐statischen Methoden zum Grundbruchwiderstand von Fundamenten unter seismischer Beanspruchung

Vrettos

Seibel

2018

Bautechnik

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Die gängige Methode zur Beurteilung der Grundbruchsicherheit von Fundamenten bei seismischer Beanspruchung basiert auf dem Ansatz von pseudo‐statischen Beschleunigungskräften, welche die Trägheitskräfte aus dem Überbau und im Boden repräsentieren. Die einzelnen Komponenten der klassischen dreigliedrigen Grundbruchgleichung in der DIN 4017 werden hierfür mit geeigneten Abminderungsfaktoren versehen. Ergebnisse hierzu aus neueren numerischen Studien werden zusammengestellt. Eine Alternative stellen kuppelförmige 3‐D‐Grenzfächen der Tragfähigkeit als Kombinationen von Vertikallast, Horizontallast und Biegemoment dar, die zum Versagen führen. Auch die DIN‐Gleichung kann in eine solche Grenzfläche umgewandelt werden. 3‐D‐Grenzflächen werden für den Fall eines rein kohäsiven und eines kohäsionslosen Bodens verglichen und bewertet. Ein weitverbreitetes FEM‐Programm mit einer Grenzbedingung nach Mohr‐Coulomb wird eingesetzt, um den Einfluss der Lastneigung und ‐exzentrizität sowie der Trägheitskräfte im Boden für typische Konfigurationen numerisch zu erfassen. Die Eignung der FEM als robuste Berechnungsmethode wird bestätigt, wobei alle Modellierungsdetails adäquat berücksichtigt werden müssen. Auf den Einfluss des Dilatanzwinkels wird gesondert eingegangen. Es wird gezeigt, dass die erweiterte Grundbruchgleichung für die praktische Anwendung sehr gut geeignet ist und zudem den Vorteil eines stetigen Übergangs vom statischen zum seismischen Lastfall bietet.

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Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

“…Der Bodenträgheitsbeiwert e c,E für den Kohäsionsanteil variiert nur schwach mit k h , weshalb den Empfehlungen von Cascone & Casablanca und Pane et al sowie von EN 1998‐5 folgend

e_{c,E} = 1

angesetzt wird. Die anderen beiden Bodenträgheitsbeiwerte e b,E und e d,E werden durch eine Kurvenanpassung an die numerischen Ergebnisse von Cascone & Casablanca entwickelt:

e_{b,E} = {(1 - k_{h} / \tan φ)}^{0,45}

e_{d,E} = {(1 - k_{h} / \tan φ)}^{0,3}

…”

Section: Pseudo‐statische Grundbruchgleichungunclassified

Section: Introductionunclassified

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Bewertung von pseudo‐statischen Methoden zum Grundbruchwiderstand von Fundamenten unter seismischer Beanspruchung

Vrettos

Seibel

2018

Bautechnik

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Critical Acceleration of Shallow Strip Foundations

Casablanca

Biondi

Cascone

2022

Proceedings of the 4th International Conference on Performance Based Design in Earthquake Geotechnical Engineering (Beijing 202

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A Class of Thermodynamic Inertial Macroelements for Soil-Structure Interaction

Gorini

Callisto

2022

Proceedings of the 4th International Conference on Performance Based Design in Earthquake Geotechnical Engineering (Beijing 202

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The seismic performance of structures can be significantly influenced by the interaction with the foundation soils, with effects that depend on the frequency content and the amplitudes of the ground motion. A computationally efficient method to include these effects in the structural analysis is represented by the macroelement approach, in which a geotechnical system is modelled with a single macroelement that describes the generalized force-displacement relationship of the system. While this method has been mainly developed for shallow foundations, the present study proposes a class of macroelements representing the macroscopic response of different foundation types, including abutments, piled and caisson foundations. The generalized force-displacement relationships for these models are elastic-plastic and are derived using a rigorous thermodynamic approach. The plastic responses of the macroelements are bounded by the ultimate capacities of the geotechnical systems, while the inertial effects associated with the soil mass involved in the dynamic response of the structure are simulated by introducing appropriate participating masses. The macroelements are implemented in OpenSees; in this paper they are applied to assess the seismic performance of a tall viaduct showing highly nonlinear features.

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A numerical study on the seismic bearing capacity of shallow foundations

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Bewertung von pseudo‐statischen Methoden zum Grundbruchwiderstand von Fundamenten unter seismischer Beanspruchung

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