Table of Contents
Mitglieder des Arbeitskreises AK 1.6 „Numerik in der Geotechnik“ V
Vorwort VII
1 Allgemeiner Teil 1
1.1 Allgemeine Berechnungsgrundlagen 1
1.1.1 Numerisches Modell 1
1.1.2 Berechnungsausschnitt, Anfangs- und Randbedingungen 1
1.1.3 Diskretisierung 3
1.1.4 Anfangszustand 5
1.1.5 Simulation von Bauzuständen 6
1.1.6 Nichtlineare Berechnungen 7
1.1.6.1 Vorbemerkungen 7
1.1.6.2 Iterationsstrategien 8
1.1.6.3 Konvergenzverhalten der numerischen Lösung 9
1.1.6.4 Zeitabhängige Prozesse 10
1.2 Stoffmodelle und Materialkennwerte für Lockergestein 11
1.2.1 Vorbemerkungen 11
1.2.2 Häufig verwendete Stoffmodelle 11
1.2.2.1 Linear-elastische Stoffmodelle 11
1.2.2.2 Stoffmodelle mit veränderlichen Elastizitätsmoduln 12
1.2.2.3 Elastisch-ideal-plastische Stoffmodelle 13
1.2.2.4 Elasto-plastische Stoffmodelle mit isotroper Verfestigung 15
1.2.2.5 Erweiterte Stoffmodelle 16
1.2.3 Bestimmung der Materialparameter 18
1.2.3.1 Allgemeines 18
1.2.3.2 Festigkeitsparameter 18
1.2.3.3 Steifigkeitsparameter 19
1.3 Stoffmodelle und Materialkennwerte für Festgestein 20
1.3.1 Vorbemerkungen 20
1.3.2 Diskretisierung von Trennflächen 20
1.3.3 Spannungs-Dehnungsverhalten und Zeiteffekte 22
1.3.4 Versagenskriterien 23
1.3.4.1 Versagen auf Trennflächen 24
1.3.4.2 Kontinuum 25
1.3.5 Bestimmung der Materialparameter 26
1.4 Berücksichtigung von Wasser im Baugrund 27
1.4.1 Vorbemerkungen 27
1.4.2 Grundwasserberechnungen (ungekoppelte Analyse) 28
1.4.2.1 Modellbildung 28
1.4.2.2 Diskretisierung und Randbedingungen 29
1.4.3 Undränierte und dränierte Analyse 32
1.4.4 Konsolidation (gekoppelte Analyse) 33
1.4.5 Kluftwasserströmung 34
1.4.6 Bestimmung der Durchlässigkeit 35
2 Baugruben und Böschungen im Lockergestein 37
2.1 Vorbemerkungen 37
2.2 Numerisches Modell, Berechnungsausschnitt, Anfangsund Randbedingungen, Diskretisierung 38
2.3 Berücksichtigung des Grundwassers 41
2.3.1 Allgemeines 41
2.3.2 Simulation der Grundwasserabsenkung im numerischen Modell 41
2.3.3 Sonstiges 42
2.4 Numerische Simulation des Baugrubenverbaus 43
2.4.1 Spundwände, Bohrpfahl- und Schlitzwände und im Düsenstrahlverfahren hergestellte Verbauwände 43
2.4.1.1 Spundwände 43
2.4.1.2 Bohrpfahlwände 43
2.4.1.3 Schlitzwände 45
2.4.1.4 Im Düsenstrahlverfahren hergestellte Verbauwände 47
2.4.2 Frostwände 47
2.4.3 Trägerverbau 49
2.4.4 Bodenvernagelung 52
2.4.5 Verpressanker und Steifen 53
2.5 Sicherung der Baugrubensohle 54
2.5.1 Allgemeines 54
2.5.2 Tiefliegende Dichtsohlen 54
2.5.3 Hochliegende Dichtsohlen 55
2.6 Standsicherheitsberechnungen 56
2.6.1 Vorbemerkungen 56
2.6.2 Vorgehensweise zur Bestimmung der Standsicherheit 57
2.6.3 Hinweise zur Modellbildung bei Standsicherheitsberechnungen 59
2.6.3.1 Allgemeines 59
2.6.3.2 Stoffmodelle für Standsicherheitsberechnungen 60
2.6.3.3 Bauteile (Strukturelemente) 60
3 Gründungen und Baugrundverbesserung 61
3.1 Gründungen 61
3.1.1 Vorbemerkungen 61
3.1.2 Berechnungsausschnitt, Diskretisierung 63
3.1.3 Stoffmodell 66
3.1.4 Simulation des Bauablaufs 68
3.1.5 Auswerten und Beurteilen der Berechnungsergebnisse 70
3.2 Baugrundverbesserung 71
3.2.1 Vorbemerkungen 71
3.2.2 Bodenaustausch 71
3.2.3 Verbesserung durch Verdichten 71
3.2.3.1 Statische Verfahren (Konsolidation) 71
3.2.3.2 Dynamische Verfahren 72
3.2.4 Bewehren 73
3.2.4.1 Baugrundverbesserung durch Materialzugabe mit Verdrängung 73
3.2.4.2 Baugrundverbesserung durch Materialzugabe ohne Verdrängung 75
4 Tunnelbau unter Tage 77
4.1 Vorbemerkungen 77
4.2 Berechnungsausschnitt, Anfangs- und Randbedingungen, Diskretisierung 78
4.3 Simulation der Bauverfahren 82
4.3.1 Bauverfahren 82
4.3.2 Spritzbetonbauweise 83
4.3.3 Schildvortrieb und Rohrvorpressungen 90
4.3.4 Gefrierverfahren 92
4.4 Auswertung und Beurteilung der Berechnungsergebnisse 95
4.5 Rückkopplung zwischen Berechnung und Messung 96
5 Qualitätsmanagement und Dokumentation numerischer Berechnungen 99
5.1 Vorbemerkungen 99
5.2 Stellenwert numerischer Berechnungen innerhalb des Projektablaufes 100
5.2.1 Modellbildung 100
5.2.2 Projektphasen und Verwendungszweck der numerischen Berechnungen 102
5.2.3 Projektbasis 103
5.2.4 Analyseplan 104
5.2.5 Interpretation der Ergebnisse 106
5.3 Prüfbarkeit numerischer Berechnungen 106
5.4 Aufbau und Wahrung der Fachkompetenz 107
5.5 Berechnungsdokumentation 108
5.5.1 Externe Dokumentation 108
5.5.2 Interne Dokumentation 109
6 Literatur 111
Beiblatt 1: Baugruben 115
1 Einleitung 115
2 Dicht gelagerter Sand 116
2.1 Geometrie und Berechnungsphasen 116
2.2 Materialkennwerte 118
2.3 Ergebnisse 120
3 Locker gelagerter Sand 123
3.1 Geometrie und Berechnungsphasen 123
3.2 Materialkennwerte 123
3.3 Ergebnisse 125
4 Weicher Boden – Klei 127
4.1 Geometrie und Berechnungsphasen 127
4.2 Materialkennwerte 128
4.3 Ergebnisse 132
5 Überkonsolidierter Boden – Mergel 134
5.1 Geometrie und Berechnungsphasen 134
5.2 Materialkennwerte 135
5.3 Ergebnisse 137
6 Ermittlung der Sicherheit gegen Geländebruch 140
7 Zusammenfassung 142
Beiblatt 2: Gründungen 145
1 Geometrie 145
2 Berechnungsphasen 148
3 Materialkennwerte 149
4 Ergebnisse 152
5 Bewertung 169
Beiblatt 3: Berechnungsdokumentation 171
Aufbau einer Berechnungsdokumentation 171
Deckblatt 171
Inhaltsverzeichnis 171
Änderungschronik 171
Erläuterungsbericht 171
1 Aufgabenstellung 172
2 Modellierung 172
2.1 Hinweise zum Finite-Elemente-Modell 172
2.2 Hinweise zu den verwendeten Stoffmodellen 172
3 Berechnungsdurchführung 173
3.1 Hinweise zu Berechnungsvarianten (falls vorhanden) 173
3.2 Hinweise zu Berechnungsphasen 173
4 Berechnungsergebnisse 173
4.1 Vergleich und Bewertung der Berechnungsvarianten (falls vorhanden) 173
4.2 Ergebnisse einzelner Berechnungsphasen 174
4.3 Maßgebliche Ergebnisse 174
5 Zusammenfassung 174
Anlagenteil (bei einer Berechnungsvariante) 175
A1 Modellierung 175
A1.1 Allgemeine Informationen (Mindestangaben) 175
A1.2 Modellgeometrie 175
A1.3 Lasten und Randbedingungen 176
A1.4 Materialdaten 176
A1.5 Vernetzung 177
A2 Berechnungen 177
A2.1 Berechnungsablauf 177
A2.2 Berechnungsphasen 178
A3 Berechnungsergebnisse 178
A3.i Berechnungsergebnisse für jede (i-te) Berechnungsphase 178
A3.n+1 Zusätzliche Berechnungsergebnisse 179
Anlagenteil bei mehreren Berechnungsvarianten 180
A2 Berechnungen 180
A.2.1 Überblick über die Berechnungsvarianten 180
A.2.2 Berechnungsabläufe 180
A.2.i.1 Berechnungsablauf für i-te Berechnungsvariante 180
A2.i.2 Berechnungsphasen für i-te Berechnungsvariante 180
A3 Berechnungsergebnisse 180
A3.i Berechnungsergebnisse für i-te Berechnungsvariante 181
A3.i.j Berechnungsergebnisse für jede (j-te) Berechnungsphase 181
A3.i.m+1 Zusätzliche Berechnungsergebnisse 181
