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

Abstract

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.

Durchstanzen von Fundamenten auf einer Sandschicht über Ton: Berechnungsverfahren und Erkenntnisse aus numerischen Parameterstudien

“…Dies trifft bekanntlich für die realen Verhältnisse in Böden nicht zu. Bei Ansatz einer nicht-assoziierten Fließregel mit ψ < φ zeigen FEM-Berechnungen, dass die Fundamentbruchlast wesentlich niedriger ist [23,[25][26][27]. Die auf Experimenten basierende Gleichung für N b0 in DIN 4017, Gl.…”

“…Diese werden zwar als vollständige und genaue Lösungen angesehen, wurden aber bisher nicht durch Versuche bestätigt, so dass nach wie vor die höheren DIN-Werte in der Praxis Anwendung finden. Die numerischen Lösungen für N b0 hängen stark von den Kontaktbedingungen in der Sohlfuge (rauglatt) ab [24,25]. Für eine glatte Sohlfuge ergibt sich ein ca.…”

“…In den gängigen Normen (DIN, EC7) wird dies nicht explizit erwähnt und stillschweigend von einer rauen Kontaktfläche ausgegangen. Eine Näherungsformel für N b0 für die beiden Grenzfälle wurde in [24] in Anlehnung an [23] durch Kurvenapproximation hergeleitet, siehe auch [25].…”

“…Das Zusammenwirken von Bodeneigengewicht und seitlicher Auflast, wie dies mittels numerischer Verfahren abbildbar ist, liefert höhere Gesamttragfähigkeiten als die gängige entkoppelte Betrachtung in den Normen [22,25]. Dadurch ist eine zusätzliche Sicherheit bei Verwendung der entkoppelten Betrachtung gegeben.…”

Bewertung der Nachweiskonzepte nach EC7 für Baugrubenwände in Sand auf Grundlage der Finite‐Elemente‐Methode

“…Die Scherfestigkeit der Interface‐Elemente wurde um den gleichen Faktor abgemindert. Der Dilatanzwinkel ψ k , dessen Größe die Grenztragfähigkeit entscheidend beeinflussen kann [36–38], wird nicht explizit mit Teilsicherheitsbeiwerten versehen.…”