Soil - Structure Interaction

Boden – Bauwerk Interaktion

Alexander Prantl

Einleitung Wellenausbreitung im

unendlichen Halbraum

Mutation der mechanischen Wellen auf dem Übertragungsweg

Übertragung von Energie

Schwingungsfähiges System Boden und Bauwerk

Wellen im Baugrund P - Wellen

S – Wellen

Love – Wellen

Rayleigh - Wellen

Auch gemischte Formen möglich

Reflexion, Absorption oder Umwandlung an Gesteinsschichten

Welle - Schwingung

Wellen breiten sich unendlich (im Halbraum) aus

Wellen sind „Freifeldschwingungen“ im elastischen Halbraum oder an dessen Oberflächen

Schwingung findet lokal (am Bauwerk) statt

Diese entsteht durch das Zusammenwirken von Boden und Bauwerk

Boden Bodeneigenschaften Federung (Nachgiebigkeit des Bodens)

Abstrahlungsdämpfung

Dissipative Dämpfung

Elastisches Festkörpergerüst

Viskoelastisches Festkörpergerüst

Bei geschichtetem Boden Eigenfrequenz einer Schicht

System Boden - Bauwerk Homogener Boden – unendlich ausgedehnt

Daher keine Eigenfrequenz!

Boden bestimmt jedoch Feder- und Dämpfungseigenschaften des Boden – Bauwerksystems

Bauwerk trägt Masse und Steifigkeit des Schwingers

Steifigkeit des Fundaments beeinflusst die Interaktion

Einfluss des Verhältnis Einbindetiefe/Wellenlänge

Boden – Bauwerk Interaktion

Definition Gemeinsame Beanspruchung von Boden und Bauwerk durch die

seismischen Einwirkungen

Beeinflussung der Wechselwirkung Bodensteifigkeit, generell elastische Eigenschaften d. Bodens

Dämpfungseigenschaften des Bodens

Bauwerksmasse (Trägheit)

Gründungsart und deren Steifigkeit sowie Einbindetiefe

Generell: Bauwerk beeinflusst Freischwingung des Bodens

Mechanismen zufolge Boden – Bauwerk - Interaktion

Bodenverflüssigung Erschütterungsverstärkung Sackung

Massnahmen zur Verbesserung des Baugrunds Bodenstabilisierung und -auswechslung

Pfahlgründungen und Stopfverfahren

BerechnungsverfahrenNumerische Berechnung Randelementmethode BEM

Finite Elemente Methode FEM

Scaled Boundary FEM

Im Boden eingebetteter Gründungskörper

Sommerfeld'sche Abstrahlbedingung

Zusammenfassung

Boden – Bauwerk – Interaktion ist bedeutend für die Konzeption von Gebäuden in erdbebengefährdeten Gebieten

Sollte integraler Bestandteil jeder Bauwerksbemessung sein

Berechnungsmethoden numerisch mittels EDV Geotechnische Planung geeigneter Maßnahmen