Die erste Empfehlung des Arbeitskreises 2.15 der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik führt in die Grundprinzipien einer zuverlässigkeitsbasierten Bemessung ein. Der hier vorliegende Teil 1 stellt das bekannte Teilsicherheitskonzept als semi‐probabilistischer Ansatz dem zuverlässigkeitsbasierten und dem risikoinformierten Ansatz vergleichend gegenüber. Alle drei Konzepte haben eine ausreichende Zuverlässigkeit des betrachteten Systems zum Ziel, welche hinsichtlich möglicher Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit einschließlich der Dauerhaftigkeit bewertet werden muss. Die Anwendung probabilistischer Methoden erlaubt dabei die Quantifizierung der Zuverlässigkeit über den Zuverlässigkeitsindex β oder komplementär die Versagenswahrscheinlichkeit p F , welche gewisse Zielwerte erfüllen müssen. Es wird erläutert, unter welchen Erwägungen und Randbedingungen diese Zielwerte festgelegt werden können. Anwendungsempfehlungen der Methodik werden abschließend gegeben und es wird auf Limitierungen hingewiesen. Der später folgende Teil 2 der Empfehlungen ergänzt die methodischen Grundlagen mit einer zuverlässigkeitsbasierten Bemessung einer Verbauwand.
Abstrakt Der rechnerische Nachweis der Standsicherheit geotechnischer Bauwerke unter Grundwassereinwirkung zählt insbesondere bei teilgesättigten Verhältnissen zu den anspruchsvolleren Aufgaben der geotechnischen Bemessung. Der Beitrag untersucht die geohydromechanische Kopplung bei stationärer und instationärer Durchströmung anhand zweier Beispiele: einer von Grundwasser umströmten, hinterfüllten Winkelstützwand sowie einer Reservoirböschung bei schneller und langsamer Wasserspiegelabsenkung. Hierzu werden verschiedene Modellierungsstrategien mehrerer Softwarepakete verglichen. Im Mittelpunkt stehen Ansätze für den Bishop‐Parameter χ, der den Beitrag zur mobilisierbaren Scherfestigkeit beschreibt. Die Ergebnisse zeigen, dass die geohydraulische Teilaufgabe konsistent gelöst wird, während Unterschiede in den berechneten Standsicherheiten überwiegend auf die gewählte χ‐Formulierung zurückzuführen sind. Eine analytische Betrachtung der scheinbaren Kohäsion zeigt zudem, dass die verbreitete Formulierung χ = S e für feinkörnige Böden mit einem Van‐Genuchten‐Formparameter n vG < 2 einen unbeschränkt anwachsenden, physikalisch nicht begründbaren Festigkeitsbeitrag liefern kann. Als weiterer Einflussfaktor wird die sättigungsabhängige Ermittlung der Wichte herausgearbeitet. Durch die einheitliche Implementierung gängiger χ‐Ansätze konnte der Einfluss der Formulierung innerhalb eines Programms isoliert untersucht werden. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für die Bemessungspraxis abgeleitet.
Abstrakt Die Quantifizierung der Erosionsparameter bindiger Böden ist für zahlreiche technische Anwendungen, z. B. zur Überprüfung von Tondichtungen für Wasserstraßen, essenziell. Zu diesem Zweck wurde ein modifizierter Hole‐Erosion‐Test (HET) in der Bundesanstalt für Wasserbau entwickelt. Dabei konnten zwei offene Fragen bei der Auswertung des HET beantwortet werden. Zum einen konnte der Zusammenhang zwischen dem Reibungsbeiwert und dem Lochdurchmesser durch die Anwendung von Mikro‐Computertomografie (µCT) zur Messung des Lochdurchmessers während des Tests untersucht werden. Darüber hinaus wurde eine neue Auswertungsmethode für den HET entwickelt. Zum anderen wurde die Betrachtung der lokalen hydraulischen Verluste am Ein‐ und Auslauf des Lochs untersucht. Dazu wurde ein HET an einer Dichtungstonprobe mittels Large‐Eddy‐Simulation (LES) numerisch abgebildet. Die Lochgeometrie für die LES‐Simulation wurde aus dem HET an der Tonprobe erfasst, wofür ein 3D‐Scanner verwendet wurde, um den Gipsabdruck des Lochs zu scannen. Zur Validierung der LES wurde ein Eins‐zu‐eins‐Modell des HET‐Versuchs an dem Dichtungston erstellt, indem eine Dummy‐Probe mit einem 3D‐Drucker gedruckt wurde. Der hydraulische Druck wurde an fünf Stellen entlang des Lochs gemessen und mit dem in der LES berechneten Druck verglichen. Mithilfe der LES‐Berechnung konnten die lokalen hydraulischen Verluste am Auslauf des Lochs berechnet und die dafür geeignete Gleichung für den modifizierten HET ermittelt werden.
Zusammenfassung Zeitweise fließfähige selbstverdichtende Verfüllbaustoffe (ZFSV) bestehen aus Bodenmaterial, Bindemitteln (z. B. Zement), Wasser und Zusatzstoffen, z. B. Bentonit. Sie zeichnen sich durch Fließfähigkeit im frischen Zustand und Verfestigung nach dem Einbau aus, ohne mechanische Verdichtung zu benötigen. ZFSV sind Boden‐Bindemittelgemische wie Bodenbehandlungen mit Bindemitteln, Baugrundverbesserungen im Nassmischverfahren, Betone und Mörtel, weshalb die Einordnung und Abgrenzung der Materialeigenschaften vorgenommen werden. Die Beschreibung des erhärteten Materials erfolgt mit Methoden der Bodenmechanik. Besondere Beachtung erfordern die rheologischen Eigenschaften im fließfähigen Zustand und die zeitabhängigen Veränderungen der Materialeigenschaften. ZFSV werden mit unterschiedlichen Rezepturen im Rohr‐ und Leitungsbau sowie für die Bettung von Fernwärme‐ und Stromleitungen und als Baugrundverbesserung für Flächengründungen und Stützbauwerke eingesetzt.
Abstrakt Zur Prognose langfristiger Verformungen von Hafeninfrastruktur unter hochzyklischer Belastung sind validierte numerische Modelle bislang nur eingeschränkt verfügbar. Insbesondere die explizite numerische Abbildung der Struktur‐Boden‐Interaktion von Kaimauern unter zyklischer Beanspruchung liegt bisher nur in begrenztem Umfang vor. In diesem Beitrag werden eine Methodik zur inversen Bestimmung schwer zugänglicher Stoffparameter sowie zur Langzeitprognose zyklisch belasteter Kaimauern vorgestellt und deren Limitationen diskutiert. Am Beispiel der Athabaska‐Kaimauer werden 2D Finite‐Elemente‐Analysen in PLAXIS durchgeführt. Der Baugrund wird mithilfe eines hypoplastischen Stoffmodells mit intergranularer Dehnung und dem HCA‐Modell beschrieben. Die Stoffparameter werden invers durch die Kopplung numerischer Simulationen mit der Partikelschwarmoptimierung (PSO) identifiziert. Als Vergleichsgrundlage dienen gemessene horizontale Kaimauerverschiebungen aus den Jahren 1996 und 2024. Die Ergebnisse mit R 2 = 0,92 zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Messungen. Prognoserechnungen über einen 50 Jahreszeitraum zeigen eine Verformung von etwa 10,3 cm und zum Ende des Betrachtungszeitraums eine abnehmende Verformungsrate. Insgesamt ergibt sich aus der Kopplung numerischer Simulationen mit Optimierungsalgorithmen ein übertragbarer Ansatz zur Bestandsbewertung bestehender Kaimauern.
