Thema:
Vergleich von unterschiedlichen Bodenmodellen mittels RFEM
Anmerkung:
Eine Bettung wird in RFEM meist mit dem Bettungsmodulverfahren durchgeführt. Grund hierfür ist die relativ einfache und übersichtliche Handhabbarkeit. Ebenso sind keine iterativen Berechnungen nötig und die Berechnungszeit ist relativ gering. Der Ansatz nach dem Bettungsmodulverfahren bedeutet, dass zum Beispiel eine Fundamentplatte flächig elastisch gelagert ist.
Beschreibung:
Diese Lagerung erfolgt über Vertikalfedern, welche unabhängig voneinander mit konstanter Federsteifigkeit angesetzt werden. Deshalb kann auch keine realitätsnahe Setzungsmulde berechnet werden. Diese Art der Bettung wird auch als Winkler’scher Halbraum bezeichnet. Um dieses Verfahren anwenden zu können benötigt man den Bettungsmodul k-s (programmintern C1z) welcher über die Sohldruckspannung σ-0 und die dazugehörige Setzung s berechnet wird.
Als Nachteile des Bettungsmodulverfahrens gelten unter anderem die unzureichende Bodenmodellierung und dass angrenzende Bodenbereiche nicht berücksichtigt werden können. Da die Last auf dem Baugrund eine Verformung nur direkt unter der Last selbst hervorruft (Federkissen), entspricht die Setzungsmulde nicht der Realität. Auch die Schubsteifigkeit des Bodens wird nicht berücksichtigt.
Bettungsmodulverfahren mit veränderlichem Bettungsmodul
Die Defizite des klassischen Bettungsmodulverfahrens kann man unter anderem durch die Definition eines veränderlichen Bettungsmoduls abschwächen. Dörken und Dehne [2] empfehlen dazu auf einem schmalen Streifen einen zum Rand hin auf den zweifachen Wert ansteigenden Bettungsmodul. Dadurch soll das Mittragen des Baugrundes außerhalb der Fundamentkante simuliert werden. Die sich daraus ergebenen Setzungen werden durch diesen Ansatz deutlich verbessert.
Die Eingabe eines veränderlichen Bettungsverlaufs kann in RFEM unter anderem durch einen abgetreppten Randbereich erfolgen. Bei dieser Modellierung gehen jedoch einige Vorteile des klassischen Bettungsmodulverfahrens wie die gute Übersichtlichkeit und die schnelle Programmeingabe verloren.
Berücksichtigung angrenzender Bodenbereiche durch Zusatzfedern
Dieses Modell basiert auf dem Verfahren des "Effektiven Baugrundes" nach Kolar und Nemec [3]. Anders als am Verfahren mit veränderlichem Bettungsmodul wird hier zusätzlich zum Bettungsmodul auch die Schubtragfähigkeit berücksichtigt. Der angrenzende Baugrund wird durch Linienfedern und Einzelfedern in den Ecken berücksichtigt.
Die für das Beispiel angesetzten Federn ergeben sich aus dem für die Berechnung zu Grunde gelegten vertikalen Bettungsparameter von 54.500 kN/m³ wie folgt:
s-0 entspricht hierbei der Reichweite der Setzungsmulde, bei der die Setzungen unter 1 % der Fundamentrandwerte absinken.
c-v,xz und c-v,yz sind die Schubfedern für die Flächenbettung.
0,1 ∙ c-1