Bodenmodelle

Es gibt keine Interaktion zwischen dem Untergrund und dem Fundament für das einfache Annahmemodell (Spannungstrapezverfahren - Verfahren 1). Deshalb werden bei Anwendung des Spannungstrapezverfahrens keine Baugrunddaten (nur Grundwasser Gw und Gründungstiefe Tf) eingegeben. Wenn es erforderlich ist, die Baugrunddaten für das Berechnungsverfahren 1 (Spannungstrapezverfahren) zu definieren, erscheint das folgende Dialogfeld, Bild 21.
Wenn das Grundwasser über dem Fundament liegt, wird das Fundament einem zusätzlichen negativen Druck ausgesetzt sein. Im Dialogfeld wird die Grundwassertiefe unter Gelände Gw definiert, um die Wirkung des Grundwasserdrucks in der Berechnung zu berücksichtigen.

Der Benutzer kann aber auch selbst einen konstanten oder variable Bettungsmodul ks eingeben. Wenn es bei Anwendung der zwei Verfahren für konstantes und variables Bettungsmodulverfahren (Verfahren 2 und 3) erforderlich ist, dass die Bettungsmodul durch den Benutzer eingegeben werden, sind in diesem Fall die Baugrunddaten die Bettungsmodul ks [kN/m3]. Danach werden zu den Bohrungsprofilen als Text die Bezeichnung der Profile (mit dem Vorschlag BPN*), die Koordinaten (Xbp, Ybp) der Bohrungsstellen im globalen Koordinatensystem (X, Y) und Grundwassertiefe unter Gelände Gw [m] eingegeben. Es können auch Bohrungsstellen erfasst werden. Wenn die nichtlineare Berechnung erforderlich ist, muss die Bodenpressung beim Grundbruch qult [kN/m2] im Dialogfeld von Bild 22 definiert werden.

Zu dem Halbraumverfahren wird keine Schichtung eingegeben. Wenn die Baugrunddaten für das Berechnungsverfahren 2 (Bettungsmodul werden nach Halbraum bestimmt) und das Berechnungsverfahren 5 (Halbraumverfahren) zu definieren sind, erscheint das folgende Dialogfeld.

In diesem Dialogfeld werden der Abminderungsfaktor α für die Setzungen nach DIN 4019, die Poissonzahl des Boden νs [-], die Grundwassertiefe Gw [m] unter Gelände und der Steifemodul des Boden Es [kN/m2] eingelesen. Wenn die nichtlineare Berechnung erforderlich ist, müssen Kohäsion des Bodens c [kN/m2] und Reibungswinkel des Bodens φ [°] definiert werden.

Erfahrungsgemäß weichen die tatsächlichen Konsolidierungssetzungen von den berechneten ab. Daher darf die Setzung s nach DIN 4019 mit einem Faktor α multipliziert werden. Nach DIN 4019 können folgende Abminderungsfaktoren α angesetzt werden:

- Sand und Schluff	α = 0.66
- Einfach verdichteter und leicht überverdichteter Ton	α = 1.0
- Stark überverdichteter Ton	α = 0.5-1.0

• im kennzeichnenden Punkt der belasteten Fläche, in welchem die schlaffe Setzung gleich der starren Setzung ist.
• im Mittelpunkt der belasteten Fläche, in welchem die maximale Setzung auftritt.
• im inneren Knoten auf der belasteten Fläche.

Frühere Versionen von ELPLA bestimmen die Flexibilitätskoeffizienten für sowohl innere als auch äußere Knoten aus der Annahme, dass gleichförmige Flächen diesen Knoten belasten. Diese Annahme benötigt das Prinzip der Superposition zum Bestimmen der Flexibilitätskoeffizienten. Jetzt ist es möglich, wahlweise die Flächenlasten auf dem äußeren Knoten mit Punktlasten umzusetzen (Bild 26). Auf diese Weise muss das Programm das Prinzip der Superposition nicht bei der Berechnung verwenden. Damit erfolgt die neue Berechnung viel schneller als die Alte und ist folglich schneller und effizienter für Probleme, die ein großes FE-Netz enthalten.

Wenn der Abstand zwischen zwei Knoten zu groß ist, wird die Setzung eines Knotens infolge einer Last auf dem anderen Knoten klein genug, um vernachlässigt zu werden. Um die Zeit zu reduzieren, die dafür benötigt wird, die Flexibilitätskoeffizienten für große Platten zu bestimmen, kann ein Grenzabstand zwischen den Knoten i und j zur Berechnung der Flexibilitätskoeffizienten c (i, j) definiert werden.

Die Tragfähigkeitsbeiwerte zur Bestimmung des Grundbruchs können wahlweise entsprechend der nationalen Norm definiert werden. Diese Beiwerte werden benötigt, um die nichtlineare Berechnung des Baugrunds durchzuführen. Die Tragfähigkeitsbeiwerte werden definiert nach (Bild 25):

Bei den Berechnungsverfahren in Table 1 wird ein geschichtetes Baugrundmodell verwendet. Wenn die Baugrunddaten für eines der gezeigten Berechnungsverfahren in Table 1 zu definieren sind, erscheint die folgende Registerkarte mit einem Standard-Bohrprofil, (Bild 26).

 

Table 1 Numerische Berechnungsverfahren (geschichteter Baugrund)
Verfahren Nr. Berechnungsverfahren

Verfahren Nr.	Berechnungsverfahren
2	Berechnung mit konstantem Bettungsmodul (Bettungsmodulverfahren) (Ermittlung der Bettungsmodul nach geschichtetem Baugrund)
3	Berechnung mit variablen Bettungsmodul (Bettungsmodulverfahren) (Ermittlung der Bettungsmodul nach geschichtetem Baugrund)
4	Berechnung mit variablem, iterativ verbessertem Bettungsmodul (Bettungsmodulverfahren/ Steifemodulverfahren)
6	Steifemodulverfahren für den beliebig geschichteten Baugrund (Lösung des Gleichungssystems mit Iteration)(geschichteter Baugrund – Steifemodulverfahren)
7	Steifemodulverfahren für den beliebig geschichteten Baugrund (Lösung des Gleichungssystems mit Elimination) (geschichteter Baugrund – Steifemodulverfahren)
8	Steifemodulverfahren für die starre Platte (geschichteter Baugrund – Steifemodulverfahren)
9	Steifemodulverfahren für die schlaffe Platte (geschichteter Baugrund – Steifemodulverfahren)

Bild - 26 Registerkarte "Eigenschaften des Bodens".