Zum Einfluss des Dilatanzwinkels auf die Sicherheit am Beispiel einer einfach verankerten Spundwand

Abstract

Sicherheiten und Ausnutzungsgrade können mittels der Finite-Elemente-Methode mit Reduktion der Scherfestigkeit (SRFEM) berechnet werden. Dabei zeigt sich ein Einfluss des angesetzten Dilatanzwinkels $$ . In dem hier untersuchten Beispiel einer einfach verankerten Spundwand, in einem reinen Reibungsboden und einem kohäsiven Boden, treten für $$ bis $$ Unterschiede von bis zu 11 % auf. Ergänzend zur SRFEM können Sicherheiten und Ausnutzungsgrade auch mit einer Finite-Elemente-Implementierung der Kollapstheoreme (FELA) berechnet werden. Die hier ermittelten Ober- und Untergrenzen stellen nur für den assoziierten Fall ($$ ) Schranken für die Ergebnisse der SRFEM dar. Ein Materialmodell mit nicht assoziierter Fließregel ($$ ) kann näherungsweise mittels reduzierter Scherparameter nach Davis berücksichtigt werden. Im untersuchten Beispiel ergeben sich Unterschiede zwischen FELA und SRFEM von bis zu 9 %. Von Interesse sind auch Vergleiche mit den derzeit üblichen erdstatischen Berechnungen, die hier als Grenzgleichgewichtsmethoden (LEA) bezeichnet werden. Hier wird der Nachweis in der tiefen Gleitfuge mit drei Sicherheitsdefinitionen untersucht, wobei für $$ reduzierte Scherparameter nach Davis wie in der FELA verwendet werden. Die mit den erdstatischen Berechnungen ermittelten Sicherheiten und Ausnutzungsgrade sind qualitativ gut mit den Ergebnissen der SRFEM vergleichbar. Quantitativ liegen aber selbst bei mechanisch gut vergleichbaren LEA-Berechnungen und realistischen Dilatanzwinkeln die Abweichungen hier in der Größenordnung von 10 %. Für LEA-Berechnungen mit einer Sicherheitsdefinition nach Kranz sind die Abweichungen teilweise deutlich größer.