Bewertung von pseudo-statischen Methoden zum Grundbruchwiderstand von Fundamenten unter seismischer Beanspruchung

摘要

Die gängige Methode zur Beurteilung der Grundbruchsicherheit von Fundamenten bei seismischer Beanspruchung basiert auf dem Ansatz von pseudo-statischen Beschleunigungskräften, welche die Trägheitskräfte aus dem Überbau und im Boden repräsentieren. Die einzelnen Komponenten der klassischen dreigliedrigen Grundbruchgleichung in der DIN 4017 werden hierfür mit geeigneten Abminderungsfaktoren versehen. Ergebnisse hierzu aus neueren numerischen Studien werden zusammengestellt. Eine Alternative stellen kuppeiförmige 3-D-Grenzfächen der Tragfähigkeit als Kombinationen von Vertikallast, Horizontallast und Biegemoment dar, die zum Versagen führen. Auch die DIN-Gleichung kann in eine solche Grenzfläche umgewandelt werden. 3-D-Grenzflächen werden für den Fall eines rein kohäsiven und eines kohäsionslosen Bodens verglichen und bewertet. Ein weitverbreitetes FEM-Programm mit einer Grenzbedingung nach Mohr-Coulomb wird eingesetzt, um den Einfluss der Lastneigung und -exzentrizität sowie der Trägheitskräfte im Boden für typische Konfigurationen numerisch zu erfassen. Die Eignung der FEM als robuste Berechnungsmethode wird bestätigt, wobei alle Modellierungsdetails adäquat berücksichtigt werden müssen. Auf den Einfluss des Dilatanzwinkels wird gesondert eingegangen. Es wird gezeigt, dass die erweiterte Grundbruchgleichung für die praktische Anwendung sehr gut geeignet ist und zudem den Vorteil eines stetigen Übergangs vom statischen zum seismischen Lastfall bietet.