Optimierte Berechnung von nicht gestützten Baugrubenwänden in Sand

Abstract

Bei analytischen und numerischen Berechnungen von nicht gestützten Baugruben treten eine Reihe von offenen Fragen auf: Verteilung des Erddruckes, Ansatz der Wandreibung, Erdwiderstand unterhalb des Drehpunktes und Einfluss der Biegesteifigkeit auf das Tragverhalten. Mit numerischen Berechnungen werden die einzelnen Punkte untersucht. Zur Modellierung der Wandreibung wird ein hypoplastisches Kontaktmodell für beliebig raue Oberflächen entwickelt. Es werden die Einflüsse von Druckniveau, Lagerungsdichte des Bodens und des Scherwegs auf das Reibungsverhalten abgebildet. Für den Erdwiderstand unterhalb des Drehpunktes werden aus den Ergebnissen numerischer Berechnungen analytische Ansätze für die Verteilung und die Größe des Erdwiderstandes abgeleitet. Dabei werden die Einflüsse der Wandrauigkeit, der Lagerungsdichte des Bodens und der Drehpunktlage berücksichtigt. Ebenso werden die Bruchmechanismen bei Drehung um einen auf der Wand liegenden Punkt geklärt. Die Ergebnissen numerischer Berechnungen zeigen einen erheblichen Einfluss der Wandbiegesteifigkeit auf das Tragverhalten der Wand. Sowohl die Bodenreaktionen als auch die Schnittgrößen der Wand sind von dem Verhältnis von Wandbiegesteifigkeit und Bodensteifigkeit abhängig. Mit den Erkenntnissen der gewonnen Ergebnissen wird ein analytischer Ansatz zur Berechnung der bodenmechanischen Einspannung für Baugrubenwände vorgestellt.

Analytical and numerical calculations of retaining wall structures with fixed earth support are still bearing some open questions: earth pressure distribution, skin friction, passive earth pressure beneath the centre of rotation and influence of stiffness of the wall. For modeling the skin friction, a hypoplastic contact model is developed. It is capable to simulate any roughness of surfaces as well the soil behaviour in the contact zone. To calculate the passive earth pressure due to a rotation around an axis on the wall analytical approaches are presented. Therefore the results of numerical calculations are used. The influences of skin friction, density of the soil and variation of the axis of rotation are taken in to account. The proposals cover the passive earth pressure as well as its distribution. The results of numerical simulations show an strong influence of the stiffness of the wall on the subgrade reaction and the section forces. A new analytical approach is presented to design fixed earth support. The results of the numerical calculations are taken in account for this proposal.