Zur numerischen Berechnung der globalen Standsicherheit von Bauwerken im Boden

Abstract

Der Einsatz der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) zur Bemessung und Nachrechnung von geotechnischen Konstruktionen nimmt stetig zu. Sowohl bei Böschungen als auch Verbauwänden werden die Vorteile der FEM bereits zur Ermittlung der Verformungen und Beanspruchungen der Bauwerke im Gebrauchszustand (SLS) genutzt. Die Anwendung im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) ist für Verbauwände, wie Baugruben und Kaimauern, aktuell noch Stand der Wissenschaft. Durch eine erweiterte Festigkeitsreduktion, bei der zusätzlich zu den Scherparametern des Bodens die Bauteilfestigkeit reduziert wird, wird im Rahmen der hier durchgeführten Untersuchungen der Einfluss der Konstruktion berücksichtigt. Neben der Bauteilfestigkeit spielen weitere Parameter, wie die äußere Tragfähigkeit von Ankern bzw. Zugpfählen oder die Kontaktreibung zwischen Boden und Bauteil eine Rolle bei der Ermittlung des maßgebenden Versagensmechanismus. Mithilfe eines eigens programmierten Python‐Skripts wird die in Plaxis 2D implementierte Festigkeitsreduktion nachgebildet und exemplarisch an einer ausgesteiften Baugrube sowie einer rückverankerten Kaimauer angewendet und verifiziert. Durch die Erweiterung der mittels Python‐Skript implementierten Festigkeitsreduktion um zusätzliche Parameter, die relevant für die globale Standsicherheit geotechnischer Konstruktionen sind, wird deren Einfluss auf die Standsicherheitsberechnung und der resultierenden Versagensmechanismen untersucht.