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Grunddaten

Für alle Materialmodelle werden die grundlegende Bodenparameter eingegeben.

Volumengewicht γ - das Volumengewicht des trockenen Bodens (Boden über dem Grundwasserspiegel, GWSp) wird angenommen. Das Volumengewicht des Bodens unter dem GWSp wird mithilfe des Programms aus anderen Parametern berechnet, die im Abschnitt "Auftrieb" angegeben sind.

Elastizitätsmodul E

Das E-Modul beschreibt die Materialsteifigkeit, die über das gesamte Belastungsintervall als konstant angenommen wird. Bei Böden gilt diese Annahme jedoch nur im Bereich kleiner Deformationen (elastische Verformungen). Das Elastizitätsmodul E hat bei nichtlinearen Modellen nach Erfüllen der Plastizitätsbedingung keinen wesentlichen Einfluss auf das Bodenverhalten.

Es gibt keine eindeutige Antwort auf die Frage, welches Modul für ein bestimmtes Materialmodell (anfänglich, tangential, sekant) geeignet ist und welchen Wert es hat. Um den Modultyp auszuwählen, müssen wir das Bodenverhalten bei einer bestimmten geomechanischen Aufgabe kennen und die Modulgröße anhand der Ergebnisse des Triaxialversuchs für die entsprechenden Spannungslinie bestimmen. Es können jedoch grobe Empfehlungen abgegeben werden.

Verlauf der idealisierten Verformungskurve des Bodens und Ableitung einzelnen Modultypen

In den Materialmodellen können wir den Elastizitätsmodul E ersetzen:

• Momentanmodul E₀ bei Berechnung kleiner Lasten (Annahme der linearen Verformung/Spannung) oder bei Berechnung der sofortigen Setzung
• Sekantenmodul E₅₀ ist für eine Referenzspannung bestimmt, die 50% der Spannung beim Bruch entspricht (wird z. B. zur Berechnung von Flachgründungen und Setzungen der Pfahlgründungen verwendet)
• Verformungsmodul E_def wird aus der Belastungskurve des Belastungsversuchs ermittelt. Dieses Modul wird für ein modifiziertes lineares Modell benötigt, das das sonstige Verhalten des Bodens beim Belastung und Entlastung unterscheidet. Wird dieses Modul zur Berechnung der Entlastung des Bodens verwendet (z. B. unterirdische Bauwerke, Anheben des Baugrubenbodens), so ergeben sich größere Verformungen als bei Verwendung des aus der Entlastungskurve r ermittelten Elastizitätsmoduls E_ur.

• das von der Bodenbelastung abhängige ödometrische Modul E_oed sollte entsprechend dem zu erwartenden Bereich der Bodenbelastungen eingesetzt werden. Die Umrechnung zwischen dem Verformungsmodul E_def und dem ödometrischen Modul E_oed ergibt sich aus der folgenden Beziehung:

• das aus dem Entlastungszweig der Verformungskurve erhaltene Elastizitätsmodul ist für die Berechnung bei der Bodenentlastung (Aushub) vorgesehen - muss im Fall des modifizierten elastischen Modells eingegeben werden

Die Werte des Elastizitätsmoduls können am besten unter Verwendung eines dreiachsialen Scherversuch bestimmt werden. Werden andere Methoden (Penetrationsversuch, Pressiometerversuch usw.) angewendet, müssen die in der Literatur beschriebenen Korrelationskoeffizienten verwendet werden

Bei der eigenen Modellierung empfehlen wir, die Berechnung zunächst mit einem elastischen Materialmodelll durchzuführen und die Größe der Verformungen zu überprüfen - die Verformungen sind hier nach dem Hookeschen Gesetz direkt proportional zur Belastung und dem angegebenen Elastizitätsmodul. Wenn die Verformungen unrealistisch groß erscheinen, empfehlen wir, die Größe des angegebenen Elastizitätsmoduls neu zu bewerten.

Poissonzahl ν - bzw. der Querkontraktionskoeffizient bei elastischem, homogenem Material, das bei Normalbelastung in einer Richtung belastet wird, ist gegeben durch:

Poissonzahl ist leicht zu bestimmen. Um seinen Wert auszuwählen, kann man auch die im Programm eingebaute Bodendatenbank verwenden. Wenn kleine Lasten angenommen werden und der Anfangselastizitätsmodul E₀ in die Berechnung verwendet wird, sollte für die festgestellte Anfangsbelastung Wert der Poissonzahl ν₀ verwendet werden.