Nichtlineare Berechnungen Von Plattenfundamenten - Nonlinear Analysis of Mat Foundations: (6 Advances in Geotechnical Engineering and Tunneling)

In dieser Arbeit werden die Einfl�sse auf die Boden-Bauwerks-Interaktion von Plattenfundamenten auf granularen B�den untersucht. Die L�sung dieses Anfangsrandwertproblems erfolgt im Rahmen der Finite-Elemente-Methode mit dem Programmsystem Abaqus. Das Tragverhalten von Flachgr�ndungen beruht auf den nichtlinearen Stoffeigenschaften des Bodens und des �blicherweise verwendeten Betons. Dieser Nichtlinearit�t wird jedoch bei den in der Ingenieurpraxis zur Anwendung kommenden Standardverfahren, dem Bettungsmodul- und dem Steifemodulverfahren, nicht Rechnung getragen. Aus diesem Grund wird, ausgehend von diesen beiden Methoden, der Grad der Nichtlinearit�t sukzessive gesteigert, bis am Schluss das Spannungs-Dehnungs-Verhalten sowohl des Bodens als auch des Betons m�glichst realit�tsnah beschrieben wird. Die mechanische Beschreibung des elastischen Bodenverhaltens erfolgt beim Bettungsmodulverfahren �ber ein eindimensionales Federmodell. Das Steifemodulverfahren entspricht einer Abbildung des Problems in den elastisch-isotropen Halbraum, der in den Berechnungen mit Hilfe des elastischen Hooke'schen Stoffgesetzes modelliert wird. Das nichtlineare, anelastische Bodenverhalten wird einerseits �ber ein linear-elastisches, ideal-plastisches Stoffgesetz mit Mohr-Coulomb'scher Flie�fl�che und andererseits �ber zwei hypoplastische Stoffgleichungen beschrieben. Die konstitutiven Gleichungen f�r das Mohr-Coulomb-Stoffgesetz werden im Rahmen der Plastizit�tstheorie abgeleitet, programmiert und �ber eine Benutzerschnittstelle in das Programmsystem Abaqus implementiert. Das Konzept der Hypoplastizit�t wird kurz vorgestellt. Es werden die Ratengleichungen von Wu und v.Wolffersdorff vorgestellt und implementiert. Besonderes Augenmerk wird bei der Modellierung des Bodens auch auf die Bestimmung der Materialparameter und die Kalibrierung der Stoffgesetze gelegt. Die Bodenstoffgesetze werden �ber die Nachrechnung von Versuchen verifiziert. Es werden ein �dometerversuch und ein Triaxialversuch und im Anschluss daran ein elastischer, auf Sand gebetteter Balken analysiert. Die Darstellung des Betonstoffgesetzes erfolgt f�r den ebenen Spannungszustand, da die Fundamentplatte �ber geschichtete Schalenelemente diskretisiert wird. Die Flie�funktion wird in der Hauptspannungsebene durch die Festlegung von drei Punkten bestimmt, die Aktualisierung der Spannungen erfolgt �ber ein Projektionsverfahren (implizites Euler-Verfahren). Unter Zugbeanspruchung wird die Steifigkeit des Stahlbetonquerschnitts aus den Komponenten des unbewehrten Betons ( tension softening), des Betonstahls und des Mitwirkens des Betons zwischen den Rissen ( tension stiffening) zusammengesetzt. Die Entfestigung des Betons wird �ber das Konzept der Koppelung der Bruchenergie mit der charakteristischen Elementsl�nge objektiviert. Die Leistungsf�higkeit des Betonstoffgesetzes wird anhand der Berechnung eines geschlitzten Balkens, einer einachsig und einer zweiachsig gespannten Platte �berpr�ft.