Nichtlinearer Horizontaler Bettungsmodulansatz für Trägerbohlwände in mitteldicht gelagertem Sand

  • In der allgemeinen Baugrubenstatik für Trägerbohlwände werden haltende Kräfte vor dem im Baugrund einbindenden Teil des Trägers dem Erdwiderstand gleichgesetzt. Der Erwiderstand kann jedoch nur im Grenzzustand vollständig mobilisiert werden, was ausreichend große Verschiebungen am Trägerfuß voraussetzt. Die Abhängigkeit der tatsächlich mobilisierten Erdwiderstandsspannungen von den Verschiebungen kann mathematisch durch den hori-zontalen Bettungsmodul ausgedrückt werden. Bislang liegen zum horizontalen Bettungsmodul nur grobe Näherungsansätze vor, die die tatsächlichen Wechselwirkungen zwischen Spannun-gen und Verschiebungen für beliebige Verschiebungsbilder nicht realitätsnah erfassen. Ziel dieser Arbeit ist eine realitätsnahe Beschreibung des horizontalen Bettungsmoduls und damit einer realistischere Berechnung des Trag- und Verformungsverhaltens von Trägerbohl-wänden. Zur Ermittlung des Bettungsmoduls in Größe und Verlauf sowie zur Untersuchung von Einflussfaktoren auf den Bettungsmodul werden dreidimensionale Berechnungen nach der Finiten-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Dabei werden die maßgebendenden Einfluss-faktoren im Rahmen von Parameterstudien für in der Praxis häufig vorkommende Werte-intervalle untersucht. Die FEM-Berechnungen erfolgen für freistehende, einfach rückverankerte und zweifach rückverankterte Trägerbohlwände in mitteldicht gelagertem Sand. Den Berechnungen liegt ein nichtlineares, elastoplastisches Stoffgesetz zugrunde. Die FEM-Berechnungen werden an den Messergebnissen vorhandener Großversuche kalibriert. Die FEM-Parameterstudien belegen eine Abhängigkeit des Bettungsmoduls von der Verschiebung u, der Tiefe z/t und der Druckflächenbreite b. Aus den FEM-Parameterstudien abgeleitet wird ein iterativer, nichtlinearer Berechnungsansatz für den horizontalen Bettungsmodul ksh erarbeitet. Darüber hinaus wird als Anfangswert der Iteration in der Ingenieurpraxis ein einfacher, linearer Näherungsansatz für den horizontalen Bettungsmodul ermittelt.
  • Abstract In the design of soldier pile walls the total passive earth pressure for lateral resisting forces in front of the pile is required. To activate the total passive earth pressure a certain value of lateral pile movement is necessary. The interaction between the activated passive earth pressure and the horizontal movements can be expressed by means of the lateral subgrade reaction modulus. For the lateral subgrade reaction there only rough approximations exist in literature which are valid only for specific types of pile movement. The aim of the research presented herein is to determine a realistic description of the lateral subgrade reaction modulus for a more realistic prognosis of the bearing and displacement characteristics of soldier pile walls. To investigate the influence of the relevant parameters on the distribution of lateral subgrade reaction modulus 3-dimensional finite element calculations have been made. The most important parameters in this respect are the horizontal displacement as well as the depth and the width of pile. In finite element parametric studies these parameters have been varied within a common range relevant in practice. The studies have been made for soldier pile walls without anchors, for soldier pile walls with one row of anchors and for soldier pile walls with two rows of anchors in sand of medium density. The finite element calculations have been made with an elasto-plastic constitutive law considering soil hardening effects. The constitutive parameters were verified on laboratory tests. The initial calculation was calibrated on existing experimental data. The finite element analyses verified the dependency of the lateral subgrade reaction modulus on displacements, depth and width. The calculation results were used to develop a new expression for the estimation of the non-linear subgrade reaction modulus. For direct application in geotechnical engineering an additional expression is presented with a simple, linear distribution of subgrade reaction modulus.

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Metadaten
Author:Stefan Jung
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-21386
Serie (Series number):Veröffentlichungen des Fachgebietes Bodenmechanik und Grundbau der Technischen Universität Kaiserslautern (12)
Advisor:C. Vrettos
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2007
Year of Publication:2007
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2006/07/10
Tag:Bettungsmodul; Trägerbohlwand
Faculties / Organisational entities:Fachbereich ARUBI
DDC-Cassification:690 Hausbau, Bauhandwerk

$Rev: 12793 $