Zum Einfluss des Dilatanzwinkels auf die Sicherheit am Beispiel einer einfach verankerten Spundwand

Sicherheiten und Ausnutzungsgrade können mittels der Finite‐Elemente‐Methode mit Reduktion der Scherfestigkeit (SRFEM) berechnet werden. Dabei zeigt sich ein Einfluss des angesetzten Dilatanzwinkels . In dem hier untersuchten Beispiel einer einfach verankerten Spundwand, in einem reinen Reibungsboden und einem kohäsiven Boden, treten für bis Unterschiede von bis zu 11 % auf. Ergänzend zur SRFEM können Sicherheiten und Ausnutzungsgrade auch mit einer Finite‐Elemente‐Implementierung der Kollapstheoreme (FELA) berechnet werden. Die hier ermittelten Ober‐ und Untergrenzen stellen nur für den assoziierten Fall ( ) Schranken für die Ergebnisse der SRFEM dar. Ein Materialmodell mit nicht assoziierter Fließregel ( ) kann näherungsweise mittels reduzierter Scherparameter nach Davis berücksichtigt werden. Im untersuchten Beispiel ergeben sich Unterschiede zwischen FELA und SRFEM von bis zu 9 %. Von Interesse sind auch Vergleiche mit den derzeit üblichen erdstatischen Berechnungen, die hier als Grenzgleichgewichtsmethoden (LEA) bezeichnet werden. Hier wird der Nachweis in der tiefen Gleitfuge mit drei Sicherheitsdefinitionen untersucht, wobei für reduzierte Scherparameter nach Davis wie in der FELA verwendet werden. Die mit den erdstatischen Berechnungen ermittelten Sicherheiten und Ausnutzungsgrade sind qualitativ gut mit den Ergebnissen der SRFEM vergleichbar. Quantitativ liegen aber selbst bei mechanisch gut vergleichbaren LEA‐Berechnungen und realistischen Dilatanzwinkeln die Abweichungen hier in der Größenordnung von 10 %. Für LEA‐Berechnungen mit einer Sicherheitsdefinition nach Kranz sind die Abweichungen teilweise deutlich größer.

Safety factors and utilization ratios can be determined using the Finite Element Method by reducing the shear strength (SRFEM). However, there is an influence of the applied dilatancy angle . In the investigated example of a single anchored sheet pile wall, in both purely frictional and cohesive soils, deviations of up to 11 % occur between and . In addition to the SRFEM, safety factors and utilization ratios can also be determined using a Finite Element implementation of the collapse theorems (FELA). The computed upper and lower bounds represent limits for the results of the SRFEM only for an associated flow rule ( ). Nevertheless, a material with a non‐associated flow rule ( ) can be approximately accounted for by using reduced shear strength parameters according to Davis. In the investigated example, deviations of up to 9 % occur between FELA and SRFEM. Moreover, comparisons with currently used conventional methods, referred to as Limit Equilibrium Analyses (LEA), are of interest. In this paper, the verification in the lower failure plane is investigated with three different safety definitions, where reduced shear strength parameters according to Davis are used for , as for the FELA. Safety factors and utilization ratios determined by means of conventional methods are qualitatively comparable to the results of the SRFEM. Quantitatively, however, the deviations in this example are in the order of 10 %, even for mechanically comparable LEA with realistic dilatancy angles. For LEA with a safety definition according to Kranz, these deviations are partially significantly larger.