The numerical analysis of many geotechnical problems involves a high number of structural elements, leading to extensive modelling and computational effort. Due to its exceptional ability to circumvent these obstacles, the embedded beam element (EB), though originally intended for the modelling of micropiles, has become increasingly popular in computational geotechnics. Recent research effort has paved the way to the embedded beam element with interaction surface (EB-I), an extension of the EB. The EB-I renders soil–structure interaction along an interaction surface rather than the centreline, making it theoretically applicable to any engineering application where beam-type elements interact with solid elements. At present, in-depth knowledge about relative merits, compared to the EB, is still in demand. Subsequently, numerical analysis are carried out using both embedded beam formulations to model deep foundation elements. The credibility of predicted results is assessed based on a comprehensive comparison with the well-established standard FE approach. In all cases considered, the EB-I proves clearly superior in terms of mesh sensitivity, mobilization of skin-resistance, and predicted soil displacements. Special care must be taken when using embedded beam formulations for the modelling of composite structures.
Im Zuge der Neuordnung des Bahnknotens Stuttgart erfolgte eine partielle Verlegung der S-Bahn-Zuführung nach Untertage. Dies erforderte im Bereich von Block 18 der Deckelbauweise die Überfahrung des bestehenden Hauptsammlers West der Stadt Stuttgart (HWS) bei einer verbleibenden Überlagerungshöhe von rund 1,0 m. Zur Begrenzung des Einflusses der aushubbedingten Entlastung auf das Bestandsbauwerk wurden unterschiedliche Lösungsansätze untersucht. Detaillierte numerische Berechnungen erlaubten eine optimierte Planung des ursprünglich vorgesehenen Amtsentwurfs, wodurch der ausführungstechnische Aufwand erheblich reduziert werden konnte.
Dieser Beitrag beschreibt zunächst die komplexen Randbedingungen des behandelten Projektabschnitts. Darauf aufbauend werden die entwickelten Lösungsvarianten diskutiert. Der Hauptteil des Beitrags behandelt die durchgeführten numerischen Untersuchungen. Dabei werden die Modellierung des HWS und die Änderung des Beanspruchungszustands während der einzelnen Bauphasen näher beleuchtet. Abschließend werden ausgewählte Aspekte der Ausführungsphase aufgezeigt.
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