Pfähle

ELPLA ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Berechnung von Pfahl-Plattengründungen. Heute hat fast jedes Ingenieurbüro seine eigenen Computerprogramme zur Berechnung und zum Entwurf von Pfahl-Plattengründungen. Dazu sind die meisten verfügbaren Programme unter Windows benutzerfreundlich und bieten ausgezeichnete graphische Farbdarstellungen, sodass theoretisch eine Sekretärin, nicht nur ein Ingenieur, diese verwenden kann. Aber das Problem dabei ist, wie man die Daten kontrollieren und die Ergebnisse überprüfen kann.

Es stehen viele praktische Probleme, die mit Verwendung des Programms ELPLA berechnet werden können. Es ist wichtig, dass der Ingenieur mit diesen Informationen vertraut ist, wenn er Computerberechnungen von Pfahl-Plattengründungen durchführt. Ein Verständnis dieser Konzepte ist von großem Nutzen beim Ausführen der Computerberechnung, zur Lösung von Schwierigkeiten und zur Entscheidung der Annehmbarkeit der Ergebnisse. Drei bekannte Baugrundmodelle zur Berechnung von Pfahlplatten (Standardmodelle) werden berücksichtigt. Die Baugrundmodelle sind Einfaches Annahme-Modell (Spannungstrapezverfahren), Winkler-Modell (Bettungsmodulverfahren) und Kontinuum-Modell (Steifemodulverfahren). In der Berechnung werden die Platten als elastisch oder starr behandelt. Die Finite Element-Methode verwendet, um Platten zu berechnen. In der finiten Elementberechnung wird die Platte von Plattenelementen entsprechend der zweidimensionalen Natur des Fundaments dargestellt.

Bild - 29 Pfahl-Platten- Boden-Interaktion.

In diesem Modell wird keine Interaktion zwischen der Platte und dem Boden berücksichtigt. Das Modell nimmt eine lineare Sohldruckverteilung unter der Platte an.

Bild 28 Eingabe der Pfahlgruppen für das Spannungstrapezverfahren.

Das Winkler-Modell ist das einfachste und älteste, dass die Interaktion zwischen der Platte und dem Boden berücksichtigt. Das Modell stellt den Boden als elastische Federn dar. Es ist in zwei Verfahren des konstanten und variablen Bettungsmodulverfahrens (Verfahren 2 und 3) verfügbar.

Bild 29 Eingabe der Pfahlgruppen für das Bettungsmodulverfahren.

Das Kontinuum-Modell ist kompliziert. Es berücksichtigt auch die Wechselwirkung zwischen der Platte und dem Boden. Es stellt den Boden als ein geschichtetes Kontinuum oder isotropes elastisches Halbraummedium dar.

Obwohl das Kontinuum-Modell eine sehr gute Methode zur Erfassung der Baugrundverhältnisse bereitstellt, konnte es früher aufgrund seiner mathematischen Schwierigkeiten nur selten genutzt werden. Die sinnvolle Anwendung des Verfahrens für allgemeine Baugrund- und Bauwerksverhält-nisse verursacht einen relativ großen Rechenaufwand. Deshalb ist die praktische Verwendung ohne Computer nur möglich, wenn entsprechend aufbereitete Tafel- oder Tabellenwerke zur Verfügung stehen. Diese Tabellen sind auf ebene Probleme begrenzt.

Um unabhängig von Tabellen praxisnahe Eingangswerte über den Baugrund und das Bauwerk berücksichtigen zu können, wurde zunächst eine allgemeine, für Computer geeignete mathematische Lösung entwickelt, die auf einem FE-Modell für die Sohlplatte basiert. Damit können Gründungsplatten mit den der Wirklichkeit am nächsten kommenden Baugrundmodellen dargestellt werden. Es können Platten mit beliebiger Grundriss-Form gerechnet werden. Auch können Löcher in der Platte und die Interaktion von Nachbarplatten berücksichtigt werden. Mit dem für diese Zwecke für die Praxis entwickelten Computerprogramm ELPLA kann man mit den weitgehend gleichen Ausgangsdaten verschiedene Typen von Baugrundmodellen anwenden. Es ist auch möglich, beim dreidimensionalen Kontinuum-Modell unregelmäßige Schichtenverläufe zu berücksichtigen. Darüber hinaus kann mit dem Programm ELPLA der Einfluss der Struktursteifigkeit (feldweise veränderliche Dicke der Sohlplatte) auf das System Baugrund/ Bauwerk und der Einfluss von Temperaturänderung auf die Platte dargestellt werden.

1 - Nichtlineare Berechnung unter Verwendung eines

hyperbolischen Funktionsmodells
In diesem Modell werden alle auf die Platte einwirkenden Kräfte nichtlinear auf die Pfähle übertragen, wobei die hyperbolische Funktion zur Lastsetzung verwendet wird.

Bild - 30 "Eingabe der Pfahlgruppen" Nichtlineare Berechnung mit hyperbolischer Funktion zur Last-Setzung.

2 - Nichtlinearen Berechnung nach deutscher Norm DIN-4014

In diesem Modell werden alle auf die Platte einwirkenden Kräfte nichtlinear auf die Pfähle übertragen, wobei die deutscher Norm DIN-4014 zur Lastsetzung verwendet wird.

Bild - 31 "Pfahlgruppen definieren" Nichtlineare Berechnung nach deutscher Norm DIN-4014.

3 - Nichtlinearen Berechnung nach deutschen Empfehlungen EA-Pfähle

In diesem Modell werden alle auf die Platte einwirkenden Kräfte nichtlinear auf die Pfähle übertragen, wobei die deutscher Empfehlungen EA-Pfähle zur Lastsetzung verwendet wird.

Bild - 32 "Pfahlgruppen definieren" Nichtlineare Berechnung nach deutschen Empfehlungen EA-Pfähle.

4 - Nichtlineare Berechnung unter Verwendung einer gegebenen Last-Setzungskurve

In diesem Modell werden alle auf die Platte einwirkenden Kräfte nichtlinear auf die Pfähle übertragen, wobei unter Verwendung einer gegebenen Last-Setzungskurve zur Lastsetzung verwendet wird. Lastsetzungslinie für Pfahlgruppe und Pfahl-Plattengründung, kann aus zwei Widerstand-Setzung Beziehungen wie folgt erhalten werden: