Article technique

In diesem Fachbeitrag soll es im Wesentlichen um die Ermittlung des Grundbruchwiderstands nach [1] Anhang D und die Unterscheidung zwischen "konsolidierten" und "unkonsolidierten" Baugrundverhältnissen gehen.

Beispiel: Pendelstütze mit Fundamentplatte

Zur Vorstellung der Unterschiede wird eine Fundamentplatte für eine Pendelstütze bemessen.

Figure 01 - Hinged Column

Die Stütze wird in vier Lastfällen jeweils mit Eigengewicht, Nutzlast, Schnee und Wind beaufschlagt. Die Lastwerte können aus der nachfolgenden Grafik entnommen werden.

Figure 02 - Loading

Die Lastkombinationen für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (STR/GEO) werden in RFEM automatisch nach EN 1990 gebildet und für die Nachweise in RF-/FUND Pro angesetzt.

Eingaben in RF-/FUND Pro

Da der Grundbruchwiderstand für die Fundamentplatte nach [1] Anhang D ermittelt werden soll, ist diese Option entsprechend im Dialog "1.1 Basisangaben" anzuwählen.

Die Abmessungen der Fundamentplatte werden mit einer Länge und Breite von jeweils 1,25 m und einer Dicke d von 25 cm vorgegeben.

Weitere Vorgaben der Betongüte, Stützenabmessung, möglichen Bewehrungsdurchmessern, Betonstahlsorte et cetera spielen in dieser Betrachtung keine Rolle, da in den Detaileinstellungen lediglich der Nachweis des Grundbruchs sowie des Gleitens aktiviert wurde. Die genannten Parameter gehen somit nicht in die Bemessung mit ein und können mit den Standardvorgaben beibehalten werden.

Für die Ermitttlung des Grundbruchwiderstandes ist die Vorgabe der Bodenparameter entscheidend. Dies kann über das "Bodenprofil" geschehen. In diesem Zusammenhang ist auch auf einen älteren Fachbeitrag hinzuweisen, in welchem auf die Eingabe des Bodenprofils und die Ermittlung des Grundbruchwiderstands für einen geschichteten Bodenaufbau mit konsolidierten Baugrundverhältnissen eingegangen wurde.

In diesem Fall wird mit einem konstanten Bodenkennwert unterhalb der Fundamentsohle gerechnet. Die angesetzten Bodenkennwerte sind:

Kies, sandig, tonig, schluffig (GU, GT)
γ = 21,0 kN/³
φk = 35,0°
c'k = 0,007 MN/m²
cuk = 0,040 MN/m²

Wichtig ist hierbei, dass RF-/FUND Pro standardmäßig nur die verwendeten Parameter anzeigt. Dies ist davon abhängig, ob in "1.1 Basisangaben" die "konsolidierten" oder "unkonsolidierten" Baugrundverhältniss ausgewählt wurden. Wird der Haken bei "Nur verwendete Parameter anzeigen" entfernt, können alle Parameter der Bodenschicht eingesehen werden.

Figure 05 - Soil Parameters

Maßgebliche Auflagerkräfte und -momente

Für den Nachweis des Grundbruchs werden in diesem Fall die Auflagerkräfte der generierten LK4 maßgeblich. Diese Lastkombination ist folgendermaßen definiert:

$\frac12\;\cdot\;\mathrm{LK}4\;=\;1,35\;\cdot\;\mathrm G\;+\;1,50\;\cdot\;\mathrm Q\;+\;0,75\;\cdot\;\mathrm S\;+\;0,90\;\cdot\;\mathrm W$

Die resultierenden Auflagerkräfte sind in der nachfolgenden Grafik ersichtlich.

Figure 06 - Governing Support Forces of CO4

Unterscheidung "konsolidiert" und "unkonsolidiert"

Les termes "consolidé" et "non consolidé" dans RF- / FUND Pro doivent également être interprétés comme "drainés" et "non tirés". Die Auswahl ist vor dem Start der Berechnung durch den Anwender festzulegen und steuert, ob der Grundbruchwiderstand nach Gleichung (D.1) oder (D.2) ermittelt wird.

Figure 07 - Selection "Drained" and "Undrained"

Im Allgemeinen geht man davon aus, dass bei konsolidierten Baugrundverhältnissen ein Spannungszuwachs durch das Korngerüst des Bodens aufgenommen beziehungsweise abgetragen wird (drainierter Zustand). Bei unkonsolidierten Baugrundverhältnissen wird ein Spannungszuwachs im Boden nicht durch das Korngerüst, sondern durch das Porenwasser abgetragen, welches unter Überdruck steht (undrainierter Zustand).

Grundbruchwiderstand für unkonsolidierte Baugrundverhältnisse

Der Grundbruchwiderstand für unkonsolidierte Verhältnisse ergibt sich nach [1] Anhang D, Gl. (D.1) zu:

$\frac{\mathrm R}{\mathrm A'}\;=\;\left(\mathrm\pi\;+\;2\right)\;\cdot\;{\mathrm c}_\mathrm{uk}\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm c\;+\;\mathrm q$
mit
A' = rechnerische Sohlfläche B' ⋅ L'
cuk = Gesamtkohäsion des undrainierten Bodens
bc = Faktor für die Sohlflächenneigung
sc = Formfaktoren der Sohlfläche
ic = Lastneigungsfaktor
q = Auflast in Höhe der Fundamentsohle

Mit den genannten Vorgaben an die Bemessung ergeben sich folgende Zwischenergebnisse:

A' = 1,5404 m²
bc = 1,00, da in RF-FUND Pro stets von einer waagrechten Lage der Sohlfuge ausgegangen wird
sc = 1,197
ic = 0,963
q = 0,005 kN/m²

Eingesetzt in (D.1) ergibt sich ein charakteristischer Grundbruchwiderstand Rk/A' von:

$\frac{\mathrm R}{\mathrm A'}\;=\;\left(\mathrm\pi\;+\;2\right)\;\cdot\;0,040\;\mathrm{MN}/\mathrm m²\;\cdot\;1,197\;\cdot\;0,963\;+\;0,005\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Der Bemessungswert des Grundbruchwiderstands resultiert demnach zu:

$\frac{{\mathrm R}_\mathrm k}{\displaystyle\frac{\mathrm A'}{{\mathrm\gamma}_{\mathrm R,\mathrm v}}}\;=\;\frac{0,242\;\mathrm{MN}/\mathrm m²}{1,40}\;=\;0,173\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Figure 08 - Result Details of Ground Failure

Grundbruchwiderstand für konsolidierte Baugrundverhältnisse

Da die Bestimmung des Grundbruchwiderstands für konsolidierte Baugrundverhältnisse bereits in einem früheren Beitrag dokumentiert wurde, wird an dieser Stelle nicht erneut auf die Gleichung (D.2) eingegangen.

Der Grundbruchwiderstand für konsolidierte Baugrundbedingungen ergibt sich hier zu:

$\frac{{\mathrm R}_\mathrm k}{\displaystyle\frac{\mathrm A'}{{\mathrm\gamma}_{\mathrm R,\mathrm v}}}\;=\;\frac{1,124\;\mathrm{MN}/\mathrm m²}{1,40}\;=\;0,803\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Zusammenfassung

Das vorliegende Beispiel zeigt den Einfluss der Auswahl "konsolidierte" beziehungsweise "unkonsolidierte" Baugrundverhältnisse im Dialog 1.1 auf die Ermittlung des Grundbruchwiderstands nach EN 1997-1 Anhang D. In der Praxis wird sicherlich in den meisten Fällen von drainierten (konsolidierten) Baugrundverhältnissen ausgegangen werden.

Unabhängig davon bietet RF-/FUND Pro die Auswahl zwischen den beiden Ansätzen und gibt damit auch die Möglichkeit, eine Falluntersuchung mit konsolidierten und unkonsolidierten Bedingungen durchführen zu können, falls die Baugrundverhältnisse nicht eindeutig sind.

Die Einstellung "konsolidiert" oder "unkonsolidiert" hat neben der Ermittlung des Grundbruchwiderstands auch Einfluss auf den Nachweis der Gleitsicherheit bzw. auf die Ermittlung des Gleitwiderstands. Nähere Informationen hierzu findet man im Handbuch zu RF-FUND Pro im Abschnitt 3 unter "Gleiten".

Littérature

[1]   Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln; DIN EN 1997-1:2014-03

Téléchargements

Contactez-nous

Contactez-nous

Des questions sur nos produits ? Besoin de conseils sur un projet ?
Contactez notre assistance technique gratuite par e-mail, via le chat Dlubal ou sur notre forum international. N'hésitez pas à consulter les nombreuses solutions et astuces de notre FAQ.

+33 1 78 42 91 61

info@dlubal.fr

RFEM Logiciel principal
RFEM 5.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD
RFEM Structures en béton
RF-FOUNDATION Pro 5.xx

Module additionnel

Vérification des fondations à semelles isolées, par encuvement ou en bloc.

Prix de la première licence
760,00 USD
RSTAB Logiciel principal
RSTAB 8.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures filaires composées de charpentes, poutres et treillis. Il permet d'effectuer le calcul linéaire et non-linéaire et de déterminer les efforts internes, déformations et réactions d'appui

Prix de la première licence
2 550,00 USD
RSTAB Structures en béton
FOUNDATION Pro 8.xx

Module additionnel

Vérification des fondations à semelles isolées, par encuvement ou en bloc.

Prix de la première licence
760,00 USD