Numerische Bestimmung der Standsicherheit von Böschungen unter Erdbebeneinwirkung am Beispiel eines Erddamms im Zentrifugenversuch

Die Stabilität von Böschungen kann durch Erdbebeneinwirkungen stark beeinträchtigt werden. Obwohl das Böschungsverhalten unter Erdbeben sehr komplex ist, gehen die meisten Methoden in der Praxis von einer pseudostatischen Situation aus, bei der die dynamische Erdbebenwirkung durch eine zusätzliche statische Kraft ersetzt wird. In diesem Beitrag wird durch Nachrechnung eines Zentrifugenversuchs überprüft, inwieweit die pseudostatische Analyse das Versagen durch Unterschreiten des Grenzgleichgewichts abbilden kann. Anschließend wird das Potenzial der hypoplastischen Modelle durch eine dynamische Nachrechnung des Zentrifugenversuchs mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) gezeigt. Weiterhin werden die mit der Hypoplastizität berechneten Ergebnisse dafür verwendet, eine Rückanalyse für die pseudostatische Methode durchzuführen. Damit lassen sich die Defizite dieser Methode veranschaulichen. Eine mögliche Kombination aus dynamischen FEM-Berechnungen und der pseudostatischen Analyse zur Ermittlung eines realitätsnäheren Standsicherheitsfaktors wird diskutiert. Hierfür werden weitere dynamische Berechnungen mit einem elastoplastischen Stoffmodell durchgeführt.

Numerical determination of the slopes stability under earthquakes - an example of an earth dam in a centrifuge experiment.
The stability of slopes can be severely affected by seismic events. Although the slope behaviour under earthquakes is complex, most calculation methods in practice assume a pseudo-static situation in which the dynamic earthquake effect is replaced by an additional static force. In this work, a recalculation of a centrifuge test is used to check to what extent the pseudo-static analysis can describe the failure by reaching the states out of the limit equilibrium. Subsequently, a dynamic FEM-recalculation of the centrifuge is been performed in order to test the potential of an advanced analysis with hypoplasticity. The results of the FEM calculation are used for the back analysis of the pseudo-static results in order to illustrate the deficits of the latter method. A possible combination of dynamic FEM-calculations and the pseudo-static analysis is discussed with respect to a more realistic procedure. For this purpose, additional dynamic FEM-calculations are carried out with an elastoplastic constitutive model.