Tiefe Baugrube

Unmittelbar neben einem 50 m hohen Kirchturm, soll eine ca. 15 m tiefe Baugrube ausgehoben werden. Die Baugrube muss durch einen relativ verformungsarmen Verbau, hier eine aufgelöste Bohrpfahlwand, gesichert werden. Die Gebrauchstauglichkeit der Baugrubenwand (=Verformungen) kann mit den klassischen Methoden nur schwer beurteilt werden. Die FEM-Analyse erlaubt eine zuverlässige Prognose der Verformungen. Das FEM-Modell sollte nach Möglichkeit überwacht und anhand von Messungen geeicht werden.
     
Für die FE-Analyse muss die gesamte Konstruktion zunächst in eine ausreichend große Zahl Kontiniuumselemente diskretisiert werden. Entsprechend der Aufgabenstellung wird ein geeignetes Stoffgesetz gewählt (linear elastisch, elastisch-plastisch u. a.). Die Bodeneigenschaften werden durch das Mohr-Coulombsche Stoffgesetz definiert. Die Lastansätze und die Grundwasserverhältnisse müssen genau definiert und die Eigenspannungen des Systems vorab berechnet werden. Die Belastung des Systems erfolgt dann stufenweise in Einzelschritten, wie beim späteren Baufortschritt.
     
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Für jeden Lastschritt werden die Verformungen und Spannungen berechnet und diese im nächsten Lastschritt als bekannt übernommen. Zuerst werden sämtliche Randbedingungen definiert wie z. B.: Geometrie, Bodenkennwerte, Lasten, Schichtgrenzen, Bauteile, Netzaufteilung, Anzahl und Elemente. Nach dieser Definition werden die Wasserstände und Porenwasserdrücke definiert und anschließend die Eigenspannungen des Ausgangssystems berechnet (initial conditions). Anschließend werden die einzelnen Aushubschritte berechnet.
     
     
An Vertikalverformungen erfährt die Kirche rechnerisch Setzungen zwischen 6 und 8 mm. Das Kirchenschiff erfährt ebenfalls minimale Setzungen, so dass der Unterschied weniger stark ausfällt.