Numerische Untersuchungen zur Wirkung von Rammarbeiten: Fid-Bau Portal

Numerische Untersuchungen zur Wirkung von Rammarbeiten

Grabe, J. / Henke, S. / Mahutka, K.P. / Kramer, Helmut

Die Rammung von Pfählen führt in deren Nahfeld bekanntlich zu einer Veränderung der Bodenzustandsparameter wie Porenzahlen und Spannungen. Hierbei wird ein erheblicher Anteil der eingeleiteten Rammenergie in plastische Verdichtungsarbeit umgewandelt und lediglich ein geringer Anteil über Bodenschwingungen in das Fernfeld abgestrahlt. Dies führt bekanntlich zu der Ausbildung eines Sackungstrichters, der Ausbreitung von Bodenwellen, der Schwingungsanregung und Mitnahmeverformung angrenzender Bauteile und zu Zusatzdrücken auf benachbarte Wände infolge der Pfahleinbringung. In diesem Beitrag werden hierzu numerische Untersuchungen unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode betrachtet. Zunächst wird das numerische Modell vorgestellt und anhand von Messdaten validiert. In-situ Messdaten zeigen zudem, dass bestehende Bauteile durch benachbarte Rammarbeiten eine Beeinflussung erfahren. Weiterhin werden auf Grundlage von Parametervariationen erste Abschätzformeln für die Reichweite der Sackungen und Erschütterungen in der direkten Umgebung infolge Rammarbeiten ermittelt. Letztlich wird der Einfluss einer Rammung auf eine benachbarte Wand anhand einer weiteren Parametervariation genauer betrachtet.

Pile installation leads to significant changes of the main state variables of the surrounding soil (e.g. void ratio and stress state). A large amount of the driving energy dissipates due to plastic deformation. Only a smaller part of the driving energy radiates into the far field by ground waves. This leads to the development of a funnel around the pile, the dispersion of ground waves, vibrations and deformations of adjacent structures and extra loads on adjacent building walls due to pile installation. In this paper, numerical investigations using Finite Element Method are presented. First, the numerical model is presented and validated using field-measurement data. In-situ measurements show that pile installation influences adjacent structures. Furthermore, on the basis of a parametric study first estimations of the dimension of a resulting funnel and ground vibrations due to pile installation are presented. Finally, the influence of pile installation regarding the earth pressure distribution of an adjacent wall are investigated by another parametric study.