Die Grenzen des linear elastischen Baugrunds in der Boden‐Bauwerk‐Interaktion

Die Boden‐Bauwerk‐Interaktion ist ein essenzieller Aspekt der Tragwerksanalyse, der sich in der Analyse von Ingenieurbauwerken genauso wie in Gründungssystemen von Gebäuden oder Türmen bis hin zu Industriefußböden oder Containerterminalplatten etc. wiederfindet. Hierbei interessieren vor allem differenzielle Setzungen, die als aufgezwungene Verformung auf die Tragwerke einwirken und dadurch die Schnittgrößen sowohl im Gründungssystem, bspw. die inneren Kräfte einer Fundamentplatte als Flachgründung, sowie auch die Spannungsverteilung im aufgehenden Tragwerk beeinflussen. Um diese Effekte konsistent berücksichtigen zu können, muss die gewählte Boden‐Bauwerk‐Schnittstelle in der Lage sein, den Verlauf der differentiellen Setzungen bzw. die Krümmung der Setzungsverteilung realistisch wiederzugeben. Um das komplexe Setzungsverhalten von Böden realitätsnah beschreiben zu können, werden in der Geotechnik häufig komplexe nichtlineare Stoffgesetzte eingesetzt. In der Tragwerksplaung hingegen werden üblicherweise linear elastische Ansätze verwendet. In diesem Aufsatz soll anhand einer gleichmäßig belasteten Fundamentplatte geklärt werden, inwiefern sich ein linear elastisches Parameterset definieren lässt, welches unter bestimmten Randbedingungen die Setzungsverteilung einer geotechnischen nichtlinearen Berechnung zufriedenstellend wiedergibt.

Soil‐structure interaction is a crucial aspect of structural analysis, relevant not only in the design of civil engineering structures but also in foundation systems of buildings, towers, industrial floors, and container terminal slabs. A key concern in this context is differential settlements, which act as imposed deformations on structures, affecting both the internal forces within the foundation system—such as the internal forces of a shallow foundation slab—and the stress distribution in the superstructure. To consistently account for these effects, the chosen soil‐structure interface must be capable of accurately representing the distribution of differential settlements or the curvature of the settlement profile. In geotechnical engineering, advanced nonlinear material models are commonly employed to realistically describe the complex settlement behavior of soils. In contrast, structural engineering often relies on linear elastic approaches. This paper investigates whether a linear elastic parameter set (E, υ) can be defined for a uniformly loaded foundation slab that, under specific boundary conditions, satisfactorily reproduces the settlement distribution of a geotechnical nonlinear calculation.