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Soil - Structure Interaction Boden – Bauwerk Interaktion

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

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Presentation Transcript

  1. Soil - Structure InteractionBoden – Bauwerk Interaktion Alexander Prantl

  2. Einleitung • Wellenausbreitung im unendlichen Halbraum • Mutation der mechanischen Wellen auf dem Übertragungsweg • Übertragung von Energie • Schwingungsfähiges System Boden und Bauwerk

  3. Wellen im Baugrund • P - Wellen • S – Wellen • Love – Wellen • Rayleigh - Wellen • Auch gemischte Formen möglich • Reflexion, Absorption oder Umwandlung an Gesteinsschichten

  4. 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

  5. Boden • Bodeneigenschaften • Federung (Nachgiebigkeit des Bodens) • Abstrahlungsdämpfung • Dissipative Dämpfung • Elastisches Festkörpergerüst • Viskoelastisches Festkörpergerüst • Bei geschichtetem Boden Eigenfrequenz einer Schicht

  6. 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

  7. 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

  8. Mechanismen zufolge Boden – Bauwerk - Interaktion • Bodenverflüssigung • Erschütterungsverstärkung • Sackung • Massnahmen zur Verbesserung des Baugrunds • Bodenstabilisierung und -auswechslung • Pfahlgründungen und Stopfverfahren

  9. Berechnungsverfahren Numerische Berechnung • Randelementmethode BEM • Finite Elemente Methode FEM • Scaled Boundary FEM • Im Boden eingebetteter Gründungskörper • Sommerfeld'sche Abstrahlbedingung

  10. 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

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