Bewertung statischer p-y-Ansätze für lateral belastete Pfähle in weichem Ton

Für die Bemessung lateral belasteter Offshore-Pfähle kommt üblicherweise die in den Offshore-Richtlinien empfohlene p-y-Methode zur Anwendung. Die hierin beschriebenen p-y-Kurven für weichen Ton basieren auf einem exponentiellen Ansatz nach MATLOCK, wobei jeweils unterschiedliche Linearisierungen in den Richtlinien der API und des DNVGL empfohlen werden. Verschiedene experimentelle und numerische Untersuchungen zeigen jedoch relevante Unzulänglichkeiten der beschriebenen Grundfunktion insbesondere im Hinblick auf deren Gültigkeit für Pfähle großer Durchmesser. Aus diesen Untersuchungen sind in der Vergangenheit bereits mehrere alternative p-y-Ansätze entstanden, welche explizit den Einfluss des großen Pfahldurchmessers berücksichtigen sollen. Der vorliegende Artikel beinhaltet eine umfassende Bewertung von insgesamt sechs statischen p-y-Methoden für weichen Ton, basierend auf mehr als 300 dreidimensionalen Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass sowohl der Ansatz nach MATLOCK, die linearen Approximationen des Matlock-Ansatzes gemäß der API und dem DNVGL als auch drei alternative Ansätze als nicht generell gültig für beliebige Bodenbedingungen und Pfahlgeometrien zu bewerten sind. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend zur Definition von Anforderungen an einen neuen, generell anwendbaren p-y-Ansatz genutzt.

Evaluation of static p-y approaches for laterally loaded piles in soft clay
When it comes to the general design of laterally loaded piles, the p-y approach according to the offshore guidelines is commonly used. The here stated p-y curves for soft clay are based on an exponential approach by MATLOCK, whereby different linearisations are recommended by the guidelines of the API and the DNVGL. Various experimental and numerical investigations demonstrate, however, considerable inadequacies of the stated basic function in particular with respect to the suitability for large-diameter piles. As a result of these investigations, several alternative p-y approaches were developed which explicitly intend to account for the effect of the large pile diameter. The paper in-hand contains an extensive evaluation of overall six static p-y approaches for soft clay based on more than 300 three-dimensional simulations with the finite element method. The results indicate that the p-y approach according to MATLOCK, the linearisations by the API and the DNVGL as well as three alternative approaches are not generally valid for arbitrary soil conditions and pile geometries. The findings from the investigation are finally used for the definition of requirements regarding a new, generally valid p-y approach.