10.1002/bate.200810033.abs

Die Fließgelenktheorie ist bekanntlich eine geschickte Methode zur Bestimmung der maximal aufnehmbaren Last eines statisch unbestimmten Systems. Bei diesem Bemessungsverfahren gilt der Grenzzustand als erreicht, wenn das System im Gesamten oder in Teil en kinematisch wird. Durch diese Art der Bemessung kann also neben der plastischen Querschnittsreserve auch die plastische Systemreserve ausgenutzt werden.

Die Anwendung der Fließgelenktheorie auf Baugrubenwände führt auf eine Reihe interessanter Fragestellungen. Aus dem Plastizieren der Spundwand, der Verankerung bzw. Stützung sowie dem Versagen des Bodenwiderlagers und dem kombinierten Auftreten dieser Versagensarten ergibt sich eine Vielzahl an Versagensmechanismen. Zudem ist unklar, wie das Plastizieren des Systems erzeugt werden soll, denn anders als in der Statik ist der Boden eine Beanspruchung in Form des Erddrucks auf die Wand, aber gleichzeitig auch ein Bauteil. Es ist also die oft beschriebene Besonderheit der Geotechnik, die hierbei zu beachten ist.

Es werden sechs Vorgehensweisen vorgestellt, von denen in der Folge zwei Vorgehensweisen mittels der Methode der Finiten Elemente näher untersucht werden. Die eine Vorgehensweise besteht in der Abminderung des plastischen Moments der Spundwand bis zum Eintreten der kinematischen Kette. Bei der anderen Vorgehensweise wird der Wasserdruck gesteigert.

Die Berechnungen zeigen, dass sich der Erddruck mit zunehmender Verformung zur Verankerung und zum Bodenauflager erheblich umlagert, und zwar im allgemeinen stärker als nach den Umlagerungsfiguren der EAB (2006) und der EAU (2004). Die Folge könnte eine Unterschätzung der Stützkraft sein. Die EAB (2006) eröffnet die Möglichkeit, Spundwände unter Beachtung bestimmter Voraussetzungen nach der Fließgelenktheorie bemessen zu können. In der EAU (2004) finden sich bisher keine entsprechenden Empfehlungen.

Application of plastic design to retaining walls. Design approaches that take the occurrence of plastic hinges into account are generally known as a smart way to determine the ultimate load of statically indeterminate systems. The ultimate state is reached, when the hole system or several parts of it become kinematical. Thus this kind of design approach takes advantage of the plastic reserve of the cross‐section and of the static system.

The application of plastic design to retaining walls leads to a few interesting questions. There are several failure mechanisms that arise from the following failure types and combinations of them: plasticizing of the sheet pile wall – plasticizing of the anchorage or support – failure of the area of soil resistance. Further on it's not clear how the plasticizing of the system shall be induced, because unlike in structural analysis the soil is not only a load in the form of the earth pressure acting on the retaining wall but also a structural element. Thus it's the often described characteristic of geotechnics that has to be taken into account.

There are six approaches introduced, of which two are further examined by the finite element method. The first approach consists of the reduction of the plastic bending moment resistance of the sheet pile until plastic hinges occur. The idea of the second approach is to increase the water pressure incremental.

The calculations show, that the earth pressure is redistributing with the increasing displacement of the sheet pile wall in dimensions that are generally greater than covered by the recommendations of EAB (2006) and EAU (2004). This could lead to an underestimation of the supporting force. The EAB (2006) allows the plastic design of sheet pile walls if certain conditions are considered. The EAU (2004) does not include such recommendations yet.