Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Baugruben mit der Finite-Elemente-Methode

Abstract

Die vorliegende Dissertation untersucht die Tragfähigkeit von Baugruben unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM). Die FEM ermöglicht eine realitätsnahe Analyse des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens, da unter anderem das nichtlineare Materialverhalten des Bodens sowie die Boden-Bauwerk-Interaktion realitätsnah berücksichtigt werden. In der Arbeit werden skriptbasierte Optimierungsverfahren für Baugruben und eine Festigkeitsreduktionsmethode zur Versagensanalyse vorgestellt, um die globale Standsicherheit von Baugruben zu quantifizieren. Die Novellierung des Eurocode 7 sieht die erstmalige normative Regelegung numerischer Bemessungsverfahren vor, Input Factoring Approach (IFA) und Output Factoring Approach (OFA). In diesem Kontext erfolgt eine Variationsstudie an verschiedenen Baugrubenkonstruktionen zur Sensitivität des Biegemomentenverlaufs gegenüber Änderungen in den Boden- und Bauteilparametern, um kritische Einflussfaktoren und einen Steifigkeitsparameter K für die Bemessung zu entwickeln. Darüber hinaus besteht eine Diskrepanz zwischen den beiden Verfahren IFA und OFA hinsichtlich der Sicherheit auf den Wasserdruck. Daher wird im Anschluss ein geometrischer Versatz ∆ im Nachweisverfahren IFA zur Berücksichtigung der fehlenden Sicherheit vorgeschlagen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden auf reale Baugruben mit unterschiedlichen Randbedingungen angewandt und zeigen die Relevanz eines ganzheitlichen Ansatzes durch FEM.