Beurteilung des bodenverflüssigungspotenzials bei erdbeben mithilfe von SPT-schlagzahlen und zweidimensionalen finite-element-analysen

Abstract

For the planning and design of buildings in earthquake zones with high groundwater levels, the liquefaction potential of the building site has to be investigated and evaluated. In DIN EN 1998-5:2010-12 (2010), the diagrams based on SPT-number of blows are given for the assessment of liquefaction potential. In the present study, this method is first described according to the current state of knowledge. Subsequently, the liquefaction potential of a sandy soil is analyzed using SPT-number of blows and two-dimensional finite element analyses (2D-FEA) with the sand-plasticity model PM4Sand. With respect to the assessment of liquefaction potential, a good agreement between the results obtained from both methods is found. Furthermore, the use of 2D-FEA with the PM4Sand model allows the estimation of earthquake-induced deformations on the soil surface.

Für die Planung und Auslegung von Bauwerken in Erdbebengebieten mit hohen Grundwasserständen ist das Verflüssigungspotenzial des Baugrunds zu untersuchen und zu bewerten. In DIN EN 1998-5:2010-12 (2010) sind die auf SPT-Schlagzahlen basierenden Diagramme für die Beurteilung der Verflüssigungsgefährdung angegeben. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst das auf SPT-Schlagzahlen basierende Verfahren gemäß dem aktuellen Wissensstand aufgeführt. Anschließend wird das Verflüssigungspotenzial eines sandigen Baugrundmodells anhand von SPT-Schlagzahlen und zweidimensionalen Finite-Element-Analysen (2D-FEA) mit dem Sand-Plasitizitätsmodell PM4Sand untersucht. Es zeigt sich, dass hinsichtlich der Beurteilung der Verflüssigungsgefährdung eine gute Übereinstimmung zwischen den aus den beiden Verfahren erhaltenen Ergebnissen besteht. Weiterhin ermöglicht die Verwendung der 2D-FEA mit dem PM4Sand-Modell die Einschätzung von erdbebenbedingten Deformationen an der Geländeoberfläche.