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23. Januar 2025

Stäbe

Pfähle

Im Dialog zur Defintion der Stäbe steht eine Vielzahl von Stabtypen zur Auswahl. Die Eigenschaften der Stabtypen sind im Handbuch für RFEM 6 im Kapitel Stäbe - Basis beschrieben. Zusätzlich zu den Stabtypen, die RFEM bietet stellt das Add-On Geotechnische Analyse den Stabtyp "Pfahl" zur Verfügung, wie im nachfolgenden Bild gezeigt.

Pfähle verfügen über die folgenden Optionen

  • Gelenke
  • Exzentrizitäten
  • Ergebniszwischenpunkte und
  • Für die Berechnung deaktivieren

Weiterführende Informationen zu diesen Optionen werden im Handbuch für RFEM 6 im allgemeingültigen Abschnitt für Stäbe geboten. Im Register 'Querschnitt' kann, wie gewohnt das Profil sowie das Material zugewiesen werden.

Tipp

Die Pfähle werden dem Bodenkontinuum überlagert und „überlappen“ daher den Boden. Insbesondere bei massiven Pfählen sollte zur genauen Berechnung des Gesamtgewichts von Boden und Bauwerk im Modell das Einheitsgewicht des Bodens vom Einheitsgewicht des eingebetteten Balkenmaterials abgezogen werden. Hierbei wäre zu beachten, dass die Reduzierung des Pfahlgewichts zu nicht vollständig realistischen Normalkräften in den eingebetteten Trägern führen würde.

Mantelreibung und Spitzendruck

Pfähle sind über deren Mantelreibung und Spitzendruck im Bodenvolumen gelagert. Die Eingabe dieser Widerstände erfolgt im Objekt "Pfahlwiderstandstyp".

Wenn als Stabtyp der "Pfahl" ausgewählt ist, dann erscheint das zusätzliche Register "Pfahl" in dem der Pfahlwiderstandstyp zugewiesen ((1) im Bild), neu erstellt ((2) im Bild) oder bearbeitet ((3) im Bild) werden kann.

Der Dialog des Pfahlwiderstandstyps wird in der nachfolgenden Abbildung gezeigt.

Die Widerstandswerte infolge Pfahlmantelreibung können im oberen Abschnitt definiert werden. Dafür stehen zwei Arten der Verteilung des Mantelreibungswiderstandes zur Auswahl. Trapezförmig und variierend.

  • Die Einstellung Trapezförmig ermöglicht die Eingabe des Widerstands am Pfahlkopf als Startwert und am Pfahlfuß als Endwert. Im Bereich dazwischen wird ein linearer Verlauf der Widerstandswerte zwischen Anfang und Ende angenommen.
  • Die Einstellung Variierend ermöglicht die Einteilung des Widerstands in Schichten, wobei jede Schicht einen linearen Verlauf erhält.

Es sind jeweils die Schubfestigkeit sowie die Schubsteifigkeit für die Start-, End- bzw. x-Stellen zu definieren.

Wichtig

Die Pfahltragfähigkeit wird, anders als bei der Finite-Elemente-Methode üblich, als Eingabeparameter und nicht als Ergebnis der Finite-Elemente-Berechnung berücksichtigt. Die Definition sollte daher mit Sorgfalt erfolgen. Vorzugsweise sollten die Pfahlwiderstandsparameter auf einer repräsentativen Pfahlprobebelastung beruhen. Darüber hinaus wird empfohlen, eine Kalibrierung durchzuführen, bei der das Pfahlverhalten mit dem bei der Prüfung gemessenen Verhalten verglichen wird.

Der Pfahlwiderstandstyp ist im Navigator im Ordner "Geotechnische Analyse" abgelegt und lässt sich weiterhin direkt von dort aus öffnen, bearbeiten oder neu anlegen.

Vernetzung

Für die Erstellung des Finite-Element-Netzes des Modells sind für Pfähle die folgenden Anforderungen zu berücksichtigen.

Unabhängiges Netz
Die Pfähle benötigen ein vom Volumenkörpernetz des anstehenden Bodens unabhängiges Netz. Dies lässt sich über die nachfolgend gezeigte Einstellung im Bodenvolumen steuern.

FE-Größe
Es wird empfohlen für den anstehenden Boden eine Elementgröße zu verwenden, die Maximal der Größe des Pfahldurchmessers entspricht. Dies kann über die globalen Netzeinstellungen oder über eine Volumennetzverdichtung eingestellt werden.

Weiterhin sollten die Pfähle feiner vernetzt werden als das anstehende Bodenvolumen. Die Elementgröße kann der halben Elementgröße des Bodenvolumennetzes entsprechen. Dafür kann den Linien der Pfähle eine Netzverdichtung zugewiesen werden.

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