The behavior of a spread footing over reinforced ground with gravel interface during a strong earthquake

Das Verhalten einer Flachgründung auf bewehrtem Baugrund mit einer Zwischenlage aus Schotter bei starkem Erdbeben.

Für die Gründung einer Vorlandbrücke der Golden Ears Bridge in Vancouver (Kanada) wurden Flachgründungen auf mit Pfählen verbessertem Baugrund mit einer Zwischenlage aus Schotter als Alternative zur konventionellen Pfahlgründung betrachtet. Die Mechanismen, die das Verhalten der Flachgründung während eines starken Erdbebens bestimmen, wurden mittels Finite-Elemente-Simulationen untersucht, bei denen (visko-)hypoplastische Stoffgesetze für die Modellierung des Baugrundverhaltens zum Einsatz kamen. Das FE-Modell umfasst den Boden, die Pfähle, das Fundament und die Schotterzwischenlage. Der Überbau und der Brückenpfeiler werden durch eine Punktmasse auf dem oberen Ende eines vertikalen Balkens abgebildet. Materialparameter des Baugrundmodells wurden aus verfügbaren Feld- und Laborversuchen abgeschätzt. Das numerische Modell wurde anhand von Ergebnissen eines großmaßstäblichen Feldversuchs validiert, bei dem eine auf einem Einzelpfahl und Schotterzwischenlage liegende Flachgründung getestet wurde. Das Ziel der numerischen Studie bestand in der Untersuchung des Einflusses von Pfahlabstand und Dicke der Schotterzwischenlage auf die dynamische Antwort der Gründung, des Überbaus und der Pfahlschnittkräfte während eines starken Erdbebens. Eine signifikante kinematische Entkopplung von Gründung und verbessertem weichen Boden durch die Schotterzwischenlage trat in den Simulationen nicht auf. Die Ergebnisse zeigen, dass die inneren Kräfte in den Pfählen, insbesondere im oberen Bereich, deutlich kleiner sind als bei einer konventionellen Pfahlgründung. Der Pfahlabstand zeigte einen geringen Einfluss auf die Pfahlkräfte. Eine Abhängigkeit der Biegemomente und Querkräfte von der Dicke der Schotterzwischenlage konnte in der numerischen Studie nicht festgestellt werden.