On the ultimate limit state design proof for laterally loaded piles

According to Eurocode 7, the geotechnical ultimate limit state (ULS) design proof can be provided by either a GEO-2 or a GEO-3 design equation. In offshore engineering applications a GEO-3 proof is usually carried out in the design of laterally loaded piles. In Germany a GEO-2 proof is required according to DIN 1054; this standard also describes a special procedure on how to do this. This paper compares the results of the different approaches. The p-y method, usually used for calculating the pile load-bearing behaviour, is validated with respect to German regulations (e.g. with DIN 4085 regarding ultimate bedding stresses). In general it was found that the p-y method can be used in ULS design. It is further shown that the special ULS design procedure described in DIN 1054 can yield erroneous results (i.e. depending on system parameters and loading type, admissible loads may be either too small or too large). The GEO-3 proof generally produces reasonable results, but here the actual level of safety depends on the soil parameters. This paper recommends a new and simple design procedure, which is a GEO-2 proof but also gives correct admissible pile head loads in all cases considered and allows for the consideration of soils with strength degradation.

Zum Tragfähigkeitsnachweis für horizontal belastete Pfähle.
Gemäß Eurocode 7 kann der Tragfähigkeitsnachweis (ULS) sowohl im Grenzzustand GEO-2 als auch im Grenzzustand GEO-3 geführt werden. Im Bereich der Offshore Anwendungen ist international der Nachweis für horizontal belastete Pfähle im Grenzzustand GEO-3 üblich. In Deutschland ist dagegen gemäß der DIN 1054 ein Nachweis im Grenzzustand GEO-2 vorgeschrieben, dessen spezielle Vorgehensweise zur Durchführung ebenfalls in dieser Norm dargelegt ist. Im folgenden Artikel werden die Ergebnisse dieser beiden Nachweisverfahren miteinander verglichen. Die p-y Methode, welche üblicherweise zur Ermittlung des Lastverschiebungsverhaltens eingesetzt wird, wird unter Berücksichtigung der deutschen Regularien validiert (d.h. der maximale Bettungswiderstand wird den Ergebnissen der DIN 4085 gegenübergestellt). Hierbei kann die p-y Methode grundsätzlich als geeignet für den Tragfähigkeitsnachweis identifiziert werden. Weiterhin kann gezeigt werden, dass die in der DIN 1054 beschriebene spezielle Vorgehensweise des Nachweises zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann (d.h. in Abhängigkeit der Systemparameter und der Belastungsart können die zulässigen Belastungen sowohl zu klein als auch zu groß sein). Der Nachweis GEO-3 gibt grundsätzlich plausible Ergebnisse, allerdings hängt das tatsächliche Sicherheitsniveau von den Bodenparametern ab. Der Artikel empfiehlt einen neuen und einfachen Bemessungsansatz im Grenzzustand GEO-2, der für sämtliche Randbedingungen korrekte zulässige Pfahlkopfbelastungen ergibt. Der Ansatz erlaubt zudem auch die Berücksichtigung von Böden mit Entfestigung.