Zum Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers mit der Finite‐Elemente‐Methode - Jürgens, Hauke; Henke, Sascha (Die Bautechnik, 2023)
Die Anwendung der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) hat sich in der Geotechnik in den letzten Jahrzehnten zur Prognose von auftretenden Verformungen im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (SLS) etabliert. Standsicherheitsnachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) werden in der Praxis nur bedingt unter Verwendung der FEM geführt und sind aktuell noch Stand der Forschung. Durch die Neuordnung des Eurocodes 7 sollen zukünftig numerische Methoden hinsichtlich der Anwendung im ULS normativ geregelt werden. Offen hierbei ist bisher der Umgang mit den zusätzlich erforderlichen Nachweisen des deutschen Nationalen Anhangs und der DIN 1054. Im vorliegenden Beitrag wird diesbezüglich eine Vorgehensweise zur numerischen Nachweisführung gegen Versagen bodengestützter Wände durch Drehung (bzw. Nachweis gegen Versagen des Erdwiderlagers) vorgestellt. In Anlehnung an die bereits etablierte Festigkeitsreduktionsmethode wird hierbei so vorgegangen, dass die Wichte des Bodens und die Kohäsion auf der Erdwiderstandsseite bis zum Erreichen eines Bruchzustands reduziert werden. Auf Grundlage dessen wird ein Sicherheitsfaktor für die vorhandene Einbindetiefe der Verbauwand definiert und darüber der Nachweis im ULS geführt. Im Anschluss erfolgt ein Vergleich mit dem analytischen Nachweisverfahren, womit Systemreserven durch die Verwendung der FEM identifiziert werden. Design approach against failure of the earth support using the finite element method The application of the finite element method (FEM) in geotechnical engineering has been established in the last decades for the prediction of deformations in the serviceability limit state (SLS). In practice, stability analyses in the ultimate limit state (ULS) are only partially performed using the FEM and are currently still state of the art. The next generation of Eurocode 7 is intended to regulate numerical methods with regard to their application in the ULS. However, the handling of the additionally required analysis of the German National Annex and DIN 1054 is still unsolved. In this paper, an approach for the numerical analysis of the earth support is presented. Following the well‐established strength reduction method, the weight of the soil γ and the cohesion on the earth resistance side are reduced until failure occurs. On the basis of this, the analysis in ULS is carried out by defining a safety factor for the existing embedment depth of the retaining wall. This is followed by a comparison with the analytical free earth support method, identifying system reserves using the FEM.