Durchstanzen von Fundamenten auf einer Sandschicht über Ton: Berechnungsverfahren und Erkenntnisse aus numerischen Parameterstudien

Das Durchstanzen von Fundamenten auf einer Sandschicht über Ton ist für die Tragfähigkeit von Arbeitsplattformen sowie die Standsicherheit von Fundamenten von Relevanz. In der Praxis wird bisher vornehmlich das analytische Modell nach Meyerhof und Hanna mit einem quaderförmigen Bruchkörper in der Sandschicht angewandt. Der dafür erforderliche Durchstanzbeiwert wird aus empirischen, schwer nachvollziehbaren Diagrammen abgeschätzt. In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Alternativen vorgeschlagen, teilweise unter Ansatz von geneigten Gleitflächen im Sand. Eine Übersicht hierzu wird im ersten Teil dieser Arbeit erstellt. Darauf aufbauend wird eine ausführliche numerische Parameterstudie durchgeführt. Die Finite Elemente Methode in Verbindung mit einem elastoplastischen Stoffmodell wird zur Berechnung des Durchstanzwiderstands eingesetzt. Zur Identifikation der Kinematik der Bruchvorgänge wird die Methode der zusammengesetzten Starrkörperbruchmechanismen verwendet. Aus einer Synthese wird daraus ein analytisches Verfahren zur Berechnung der Bruchspannung von Streifen- und Rechteckfundamenten entwickelt, das den für die Praxis relevanten Wertebereich der Eingangsparameter abdeckt.