Beitrag zur Abbildung von Schlitzwänden in räumlichen Finite-Elemente-Berechnungen

Bei der Herstellung wasserdruckhaltender Baugruben sowie zur Gewährleistung geringer aushubbedingter Verformungen angrenzender baulicher Anlagen werden häufig Schlitzwände eingesetzt. Im Zuge der Durchführung numerischer Berechnungen mit räumlichen Finite-Elemente-Modellen zur Untersuchung des Verformungsverhaltens der Baugrube und der Verformungsauswirkungen auf Bauwerke im Umfeld stellt sich die Frage, welchen Einfluss die Schlitzwandfugen auf das Trag- und Verformungsverhalten der Baugrube haben. Basierend auf einer Betrachtung der zur Ausführung kommenden Fugensysteme sowie der bestehenden Ansätze zur Berücksichtigung der Schlitzwandfugen werden in dem Beitrag die Ergebnisse einer numerischen Parameterstudie, in deren Rahmen unterschiedliche Modellierungsansätze für die Schlitzwandfugen bei Verwendung von Volumen- und Schalenelementen zur Abbildung der Verbauwände betrachtet werden, vorgestellt. Dabei wird der Einfluss der Schlitzwandfugen auf die Horizontalverformungen und Biegemomentenbeanspruchung der Verbauwände, die Setzungen der Geländeoberfläche sowie die Verteilung des entlang der Verbauwände einwirkenden Erddrucks untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schlitzwandfugen einen gewissen, jedoch geringfügigen Einfluss auf die auftretenden Verformungen von Verbauwand und Geländeoberfläche haben. Auch die Verteilung des einwirkenden Erddrucks entlang der Verbauwand sowie deren Biegebeanspruchung werden nicht maßgeblich beeinflusst. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse wird ein Vorschlag zur einfachen Berücksichtigung des Einflusses von Schlitzwandfugen bei der Durchführung von numerischen Verformungsberechnungen unter Einsatz von Schalenelementen entwickelt.

Contribution to the modeling of diaphragm walls in spatial finite element calculations
In the construction of deep, watertight excavation pits ensuring small excavation-induced deformations of adjacent structures, diaphragm walls are often used. Nowadays numerical calculations with 3D finite element models are used for evaluating the deformation behavior of the excavation pit and the deformation effects on buildings in the surrounding area. In case of diaphragm walls the question arises, which influences on the bearing and deformation behavior of the retaining walls result from the joints between the diaphragm wall panels. Initially different temporary and permanent systems for the execution of the joints as well as the existing approaches for their consideration in 3D numerical simulations are shown. Subsequently a numerical parameter study with various modeling approaches for the joints in the diaphragm walls when using volume and shell elements for the discretization of the retaining walls is presented. The scope of investigation includes the horizontal deformations and the bending stresses of the retaining walls, the settlements of the ground surface as well as the distribution of the earth pressure acting along the retaining walls. The results show that the joints between the diaphragm wall panels have a certain, but slight influence on the deformations of the retaining wall and the surrounding ground surface. Also, the distribution of the earth pressure along the side walls as well as the bending stresses are not significantly influenced. For deformation calculations using shell elements a proposal for the simple consideration of the influence of joints between diaphragm wall panels is developed.