NUMERISCHE GEOTECHNIK

Projekt:
Implementierung und Validierung der Stiffness Degradation Method in ABAQUS und PLAXIS

Auftraggeber:
Interne Studie

Projektbeschreibung:
In der Baupraxis treten in bestimmten Situationen akkumulierte Verformungen, v.a. horizontaler Art, durch zyklische Belastung auf. Dies ist beispielsweise bei Schleusenbauwerken und bei Offshore Windenergieanlagen der Fall. Die akkumulierten Verformungen können auch in zyklischen Triaxialversuchen gemessen werden. In der Literatur finden sich für einfache Elementversuche einfache analytische Lösungen zur Abschätzung der Verformungen aus zyklischer Belastung (siehe z.B. Huurman 1996). In einer Dissertation an der Universität Hannover (Kuo 2008) wurden diese einfachen Lösungen auf komplexere Problemstellungen wie Offshore Windanlagen übertragen und ein Verfahren mittels dreidimensionalen Finite Elemente Berechnungen vorgestellt. Grundlage bildet ein linear elastisches, ideal plastisches Stoffgesetz mit spannungsabhängiger Steifigkeit. Basierend auf dem Ausgangsspan-nungszustand und dem Spannungszustand nach einem Zyklus, wird die Steifigkeit je nach Spannungsniveau und der gewünschten Zyklenanzahl N reduziert und es können mit diesen reduzierten Steifigkeiten die Verformungen nach N Zyklen berechnet werden.
Diese Methode wurde in einer internen Studie in ABAQUS und das Programmsystem PLAXIS implementiert.

Baugrund:
In den betrachteten Laborversuchen und Fallbeispielen handelt es sich um homogene Sandschichten mit mitteldichter bis dichter Lagerung.

Leistungsumfang:

• Implementierung der Methode in die Programmsysteme ABAQUS und PLAXIS.
• Implementierung eines linear elastischen, ideal plastischen Materialmodells mit spannungsabhängiger Steifigkeit.
• Validierung an Hand von Elementversuchen und einem Fallbeispiel.
  
  • Nachberechnung eines zyklischen Triaxialversuchs
  • Nachberechnung einer zyklisch beanspructen Monopilegründung

Verwendetes FE-Programmsystem:
PLAXIS 3D Foundation V2.2
ABAQUS V6.7-4

Verwendete Stoffgesetze:
Linear elastisches, ideal plastisches Materialmodell mit spannungsabhängiger Steifigkeit

Typische Modellgröße:
90 m  x  45 m  x  50 m
16.458 Pentaeder Elemente mit quadratischem Ansatz
45.892 Knoten

Literatur:

2008	Kuo, Y.S.: On the behavior of large-diameter piles under cyclic lateral load. Mitteilung des Instituts für Grundbau, Bodenmechanik und Energiewasserbau (IGBE) Leibniz Universität Hannover, Heft 65.
1996	Huurman, M.: Development of traffic induced permanent strain in concrete block pavements. HERON, Vol. 41, No. 1, pp. 29-52.