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Workshops

Simulation von Konsolidationsvorgängen in der Bodenmechanik

Dipl.-Ing. F. Kirsch, Dipl.-Ing. B. Plaßmann

Institut für Grundbau und Bodenmechanik der TU Braunschweig

Kurzfassung:

Bei numerischen Berechnungen in der Geotechnik hat man es häufig mit zeitabhängigem Last-Setzungsverhalten zu tun. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Bauwerk in bindige Böden (Ton, Schluff, o.ä.) einbindet oder auf solchen gegründet ist. Um dieses zeitabhängige Verhalten des Bodens unter Belastung zu erfassen, kann z.B. auf die Konsolidationstheorie von Terzaghi oder die Näherungslösung von Barron zurückgegriffen werden. Dort wird dem Mehrphasensystem Boden Rechnung getragen, indem einerseits die Gleichgewichtsbedingungen der Mechanik und andererseits die Kontinuität der Strömungsvorgänge erfüllt werden. Dies geschieht unter Zugrundelegung des Effektivspannungskonzeptes, in dem die totalen Spannungen in die auf das Korngerüst des Bodens wirkenden effektiven Spannungen und den Porenwasserdruck aufgeteilt werden.

Zur Modellierung des gekoppelten Problems von Struktur- und Strömungsmechanik wurde das FEM-Programm ANSYS verwendet. Zusätzlich fanden Vergleichsberechnungen mit dem Programmsystem ABAQUS statt. Zur Verifikation wurden einerseits bekannte Beispiele analytischer Lösungen aus der Fachliteratur berechnet. Als Anwendungsbeispiel werden spezielle Konstruktionsformen aus der Gründungstechnik vorgestellt. Mit der Baugrundverbesserung durch den Einbau von Vertikaldrainagen lassen sich Setzungsvorgänge erheblich beschleunigen. Ein Typ solcher Vertikaldrainagen, die zusätzlich noch steifigkeitserhöhend wirken, ist die sog. Rüttelstopfverdichtung.

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