Numerische Simulation des Erdwiderstands für Sand und Vergleich mit Messergebnissen aus Modellversuchen

Hegert, Harriet; Hettler, Achim

doi:10.1002/gete.201900014

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“…[9] unter Verwendung der Hypoplastizität nach [10] die Abbildung des aktiven und passiven Erddrucks für unterschiedliche Wandbewegungen, Wandhöhen und Dichten gezeigt werden. In In [12] wurde der passive Erdwiderstand für die drei Grundbewegungsarten einer Verbauwand (parallele Verschiebung, Kopfpunktdrehung, Fußpunktdrehung) mit der FEM an nichtbindigen Böden untersucht. Grundlage waren die Erddruckversuche von [13].…”

Section: Theoretische Grundlagenunclassified

Zum Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers mit der Finite‐Elemente‐Methode

Jürgens

Henke

2023

Bautechnik

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Die Anwendung der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) hat sich in der Geotechnik in den letzten Jahrzehnten zur Prognose von auftretenden Verformungen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS) etabliert. Standsicherheitsnachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) werden in der Praxis nur bedingt unter Verwendung der FEM geführt und sind aktuell noch Stand der Forschung. Durch die Neuordnung des Eurocodes 7 sollen zukünftig numerische Methoden hinsichtlich der Anwendung im ULS normativ geregelt werden. Offen hierbei ist bisher der Umgang mit den zusätzlich erforderlichen Nachweisen des deutschen Nationalen Anhangs und der DIN 1054. Im vorliegenden Beitrag wird diesbezüglich eine Vorgehensweise zur numerischen Nachweisführung gegen Versagen bodengestützter Wände durch Drehung (bzw. Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers) vorgestellt. In Anlehnung an die bereits etablierte Festigkeitsreduktionsmethode wird hierbei so vorgegangen, dass die Wichte des Bodens und die Kohäsion auf der Erdwiderstandsseite bis zum Erreichen eines Bruchzustands reduziert werden. Auf Grundlage dessen wird ein Sicherheitsfaktor für die vorhandene Einbindetiefe der Verbauwand definiert und darüber der Nachweis im ULS geführt. Im Anschluss erfolgt ein Vergleich mit dem analytischen Nachweisverfahren, womit Systemreserven durch die Verwendung der FEM identifiziert werden.

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Section: Theoretische Grundlagenunclassified

Zum Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers mit der Finite‐Elemente‐Methode

Jürgens

Henke

2023

Bautechnik

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“…Analog zur analytischen Berechnung nach EAB [31, 32] wurde für den Boden ein mitteldicht gelagerter Sand angesetzt und als Stoffmodell das Hardening‐Soil‐Modell mit nicht assoziierter Fließregel [29] gewählt: Reibungswinkel φ k = 35°, Dilatanzwinkel ψ k = 10°, Kohäsion c k = 0 kN/m 2 , Wichte γ = 18 kN/m 3 , Elastizitätsmodul bei 50 % der Peakdehnung bzw. Steifemodul

E_{50}^{ref} = E_{oed}^{ref}

= 30 MN/m 2 , Ent‐ und Wiederbelastungsmodul E ur = 60 MN/m 2 , Steifigkeitsexponent m = 0,77, Poissonzahl ν = 0,277 [32, 34]. Die drei Moduln für den Boden werden auf ein Druckniveau p ref = 100 kPa bezogen.…”

Section: Grundlagen Der Numerischen Berechnungen Zu Efa/rfa Und Mfaunclassified

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

Seibel

Vrettos

Hettler³

2022

Bautechnik

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Der aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite‐Elemente‐Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A‐priori‐Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM‐Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist.

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Calculation Method for Active Non-limit Earth Pressure of Cohesive Soil on a Rigid Wall Based on the Nonlinear Mohr–Coulomb Failure Criterion

Wang,

Xiao

2024

Int J Civ Eng

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Numerische Simulation des Erdwiderstands für Sand und Vergleich mit Messergebnissen aus Modellversuchen

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Zum Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers mit der Finite‐Elemente‐Methode

Zum Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers mit der Finite‐Elemente‐Methode

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

Calculation Method for Active Non-limit Earth Pressure of Cohesive Soil on a Rigid Wall Based on the Nonlinear Mohr–Coulomb Failure Criterion

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