Tragfähigkeitsreduktion zyklisch axial belasteter Pfähle in Sandböden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Achmus
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525743186

Zyklisch axial belastete Pfähle erfahren im Allgemeinen abhängig von der Zyklenzahl eine Zunahme der Pfahlverformung sowie eine Tragfähigkeitsreduktion. Als Hauptgrund dafür wird die Relaxation der im Bereich um den Pfahl wirkenden Horizontalspannung im Boden angesehen, welche Folge der durch zyklische Scherung induzierten Kornumlagerungen im Sandboden ist. In der Literatur finden sich verschiedene aus Versuchsergebnissen abgeleitete "Interaktionsdiagramme", aus welchen für eine bestimmte mittlere Last und eine zyklische Lastamplitude die Anzahl der Lastzyklen, welche zum Pfahlversagen führen, abgegriffen werden kann. Unterschiede hinsichtlich des Pfahltyps und hinsichtlich der konkreten Pfahlabmessungen können aber wegen fehlender Daten nicht berücksichtigt werden. Eine Zunahme der plastischen Pfahlverformungen lässt sich mit einem Interaktionsdiagramm gar nicht prognostizieren. Plastische Hebungen oder Setzungen sind aber bemessungsrelevant, da sie zu einer dauerhaften Schiefstellung der Gründung führen, welche insbesondere bei Offshorewindenergieanlagen begrenzt werden muss. Im Rahmen des Vorhabens soll eine Methodik weiterentwickelt werden, welche eine numerische Simulation des Pfahltragverhaltens mit zyklischen Einfachscherversuchen verknüpft und damit grundsätzlich sowohl Interaktionsdiagramme für vorgegebene Pfahlgeometrien und Baugrundverhältnisse als auch Pfahlverformungen und Tragfähigkeitsveränderungen infolge zyklischer Lasten berechenbar macht. Dieser als "Capacity Degradation Method" (CDM) bezeichnete Ansatz verspricht damit grundlegende Erkenntnisse zum Verhalten zyklisch axial belasteter Pfähle sowie praxisrelevante Erkenntnisse hinsichtlich Tragfähigkeitsreduktion und bleibender Verformungen. Im Rahmen des Vorhabens sollen sowohl das numerische Modell der CDM verfeinert werden als auch zyklische Einfachscherversuche zwecks verbesserter Beschreibung des Bodenverhaltens unter zyklischer Scherung durchgeführt werden. Ziel ist zum einen ein besseres Verständnis der das zyklische Tragverhalten bestimmenden Parameter und zum anderen die Entwicklung eines praxisgeeigneten Bemessungsverfahrens für zyklisch axial belastete Pfähle in Sandböden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen