Analyse von seitlich belasteten Pfählen in mehrschichtige kohäsiven Böden: ein hybrider Bnwf-Ansatz mit Validierung und parametrischer Studie

Zusammenfassung Pfahlfundamente sehen häufig seitliche Lasten aus verschiedenen Gefahren gegenüber. Diese Art von Fundamenten wird häufig in Bauwerken wie Brücken, Stützwänden und Hochhäusern eingesetzt. Die Analyse seitlich belasteter Pfähle stellt ein komplexes geotechnisches Problem dar, das die Berücksichtigung mehrerer miteinander verbundener Entwurfsfaktoren erfordert. Es erfordert die Berücksichtigung des Biegeverhaltens der Struktur, der Wechselwirkungen zwischen Boden und Struktur, der Nichtlinearität des Bodens sowie die Optimierung der Kosten-Effektivität. In diesem Papier wird der gängige Ansatz des Balkens auf nichtlinearem Winklerfundament entwickelt. Diese Methodik beinhaltet die Darstellung des Pfahls mit eindimensionalen Finite-Elementen in vertikaler Richtung unter Berücksichtigung von nichtlinearer Biegesteifigkeit. Darüber hinaus wird die Bodenverformung mithilfe von empirisch abgeleiteten P-y-Kurven bestimmt, die aus vollskalierten Feldtests gewonnen wurden. Durch die Kombination der Pfahlsteifigkeit mit der Bodensteifigkeit unter Berücksichtigung der vollständigen Wechselwirkung zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden wird die vollständige Steifigkeitsmatrix des einzelnen Pfahls gebildet, was zu einer Reduzierung der Anzahl der zu lösenden Gleichungen führt. Sowohl Euler- als auch Timoshenko-Balken werden berücksichtigt, und die Analyse wird sowohl mit Finite-Elemente- als auch mit Finite-Differenzen-Methoden durchgeführt. Der vorgeschlagene hybride Ansatz wird validiert, indem seine Ergebnisse aus der Analyse seitlich belasteter Pfähle in mehrschichtigen Bodenprofilen mit denen verglichen werden, die aus verschiedenen Modellen in der bestehenden Literatur und verfügbaren Feldmessungen gewonnen wurden. Die bekannte Software ELPLA ist mit der vorgeschlagenen hybriden Technik ausgestattet. Darüber hinaus untersucht eine parametrische Studie das Verhalten von seitlich belasteten Rohrpfählen in weichem und steifem Ton und führt zur Präsentation von dimensionslosen Kurven aus dieser Studie.