Numerische Studien zur Sicherung von Baugruben und Geländesprüngen mit Stützscheiben

In diesem Beitrag wird die innere und äußere Tragwirkung von Sicherungen von Geländesprüngen mittels Stützscheiben bzw. schalenartig wirkenden Tragwerken numerisch untersucht. Solche Lösungsansätze zur Sicherung, z. B. von Baugrubenböschungen, können zum Einsatz kommen, wenn der Einbau von Zugelementen wie Anker oder Nägel, z. B. aufgrund von eingeschränkter Nutzbarkeit von Nachbargrundstücken, nicht möglich oder gewollt ist. Stützscheiben können durch überschnittene Großbohrpfähle, DSV-Säulen oder Einmischelemente hergestellt werden. Der Nachweis der äußeren Tragfähigkeit erfolgt dabei im Allgemeinen durch ein vereinfachtes analytisches Verfahren, der sog. Palisadentheorie. Ein Nachweis der inneren Tragfähigkeit ist mit analytischen Verfahren praktisch kaum möglich. In den in diesem Beitrag diskutierten numerischen Untersuchungen wird das große Optimierungspotenzial derartiger Tragsysteme in Bezug auf die äußere Tragfähigkeit aufgezeigt, und auf Basis geeigneter Stoffmodelle für Boden und Baumaterial für die Stützscheiben wird die innere Tragwirkung derartiger Systeme eingehend diskutiert. Zusammenfassend wird aufgezeigt, dass bei Anwendung dreidimensionaler numerischer Berechnungsmethoden mit geeigneten Stoffmodellen, ein großes Einsparungspotenzial in der Dimensionierung derartiger Stützsysteme möglich ist.

Numerical studies for the support of excavation pits and slopes with panels
In this contribution the results of numerical studies of the investigation of the internal and overall bearing behaviour of vertical panels and shell type support systems for excavation pits and slopes are presented. Such types of support systems are used, when the installation of nails and/or ground anchors is not possible e.g. because of legal restrictions concerning the respective interest of neighbours. Support panels and shell type support systems can be constructed for instance by means of contignuous bored pile walls, jet grouting columns or mixed in place columns. The verification procedure for the external bearing capacity of such panels is in general performed by simplified analytical methods, called “Palisadentheorie”. The verification procedure for the internal bearing capacity of such structures is in most cases not possible employing analytical methods. The numerical studies presented in this contribution highlight the significant potential for optimization of such structures designed by the above mentioned analytical “Palisadentheorie”. Furthermore, the internal bearing capacity of such structures is discussed, applying advanced constitutive models for soil as well as structural elements. Based on the results of the presented numerical investigations it can be concluded that there is a significant optimization potential for the design of such structures using 3D-numerical methods with advanced constitutive models.