Die Geotechnik steht übergeordnet für die Teildisziplinen Bodenmechanik und Grundbau. Während der Grundbau den Entwurf, die Konstruktion, die Bemessung sowie die Ausführungstechnologie von Stützbauwerken und Gründungen behandelt, beschäftigt sich die Bodenmechanik mit den theoretischen Grundlagen zum Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Bauwerk und Baugrund. Dabei stehen die Klassifikation und das Verhalten der Lockergesteine, die Begriffe Spannungen und Deformations- und Scherfestigkeitsmechanismen, sowie deren zeitabhängige Entwicklung im Vordergrund. In der Vergangenheit ermöglichten die zahlreichen Aufgabensammlungen eine anwendungsorientierte Erschließung dieser Teilgebiete. Durch die Verabschiedung und Einführung neuer Normen (insbesondere DIN 1054) und durch den bereits aktualisierten Wissensspeicher Geotechnik wurde eine Überarbeitung der Aufgabensammlungen notwendig. In der Diplomarbeit wurden die vorhandenen Übungshefte in der Aufgabensammlung Geotechnik zusammengefasst und Aufgaben zu Seminaren, zur Klausurvorbereitung und zum Selbststudium nach der gültigen Normung erarbeitet. In Anlehnung an die Gliederung des Wissensspeichers Geotechnik entstanden neue Kapitel wie Baugrund, Stützkonstruktionen, Pfahlgründungen, Wasser im Boden sowie Wasserhaltung und Grundwasserabsenkung. Bereits bestehende Abschnitte wurden ergänzt und dem geltenden Regelwerk angepasst. Kurze theoretische Darlegungen zu Beginn der einzelnen Abschnitte vermitteln Grundlagenwissen und sind zum besseren Verständnis opulent illustriert. Die Bearbeitung gab Gelegenheit, Beispiele mit ähnlichen Aufgabenstellungen zu entnehmen und Unstimmigkeiten in Text und Bildern zu berichtigen.
Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Einfluss variierender Randbedingungen auf die mobilisierten Einzelwiderstände bei der numerischen Simulation von Pfahlprobe-belastungen. Pfahlprobebelastungen werden durchgeführt, um die getroffenen Annahmen bei der Bemessung der äußeren Tragfähigkeit zu überprüfen und ggf. an die vorherrschenden Baugrund¬verhältnisse anzupassen. Die in-situ Verhältnisse des Baugrundes können nur idealisiert mit empirischen oder numerischen Berechnungsalgorithmen dargestellt werden. Daher sind in Deutschland zur Bemessung von Pfählen und der Ermittlung der Pfahlwiderstände Probebelastungen nach DIN 1054 (2005) und nach Empfehlungen des (Arbeitskreis 2.1 DGGT°1998) anzuraten. Bei vergleichbarer Geologie kann auch auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden. Allgemein unterscheidet man zwischen statischen und dynamischen Belastungsversuchen. Bei den drei, in dieser Arbeit untersuchten, Pfahlprobebelastungen handelt es sich um statische Probebelastungen. Dabei wurden die Lasten mittels pneumatischer Pressen in den Pfahl eingeleitet. Als Widerlager dienten entweder aufliegende statische Lasten oder ins Erdreich verankerte Zugpfähle, die über Stahlträger mit der Presse verbunden waren. Im Rahmen der Arbeit wird der Einfluss einer möglichen Auflockerungszone unter dem Pfahlfuß auf die mobilisierten Einzelwiderstände und das Last-Setzungs-Verhalten untersucht. Um die Wirkung der Auflockerungszone zu untersuchen wird eine Parameterstudie durchgeführt, in deren Verlauf die geometrische Form und Größe der Zone variiert wird. Die numerischen Berechnungen werden mit der FE-Software PLAXIS 8.0 durchgeführt. Anhand des Versuchspfahles 'Al Attar Tower' werden die Einflüsse der Auflockerungszone auf das Last-Setzungsverhalten, sowie auf die Entwicklung der Einzelwiderstände untersucht. Während dieser Betrachtung wird das numerische Modell unter Verwendung der Referenz-daten der Pfahlprobebelastung kalibriert und eine Vorzugsvariante ermittelt. Danach werden die gewonnenen Erkenntnisse auf einen Bauwerkspfahl, welcher sich im gleichen Baufeld befindet und sich in den Abmessungen (Pfahllänge und Durchmesser) von dem Versuchspfahl unterscheidet, übertragen. Infolge dieses Vergleiches wird die Anwendbarkeit des numerischen Modells überprüft und gegebenenfalls an die neuen Bedingungen angepasst. Im dritten Schritt erfolgt eine Kontrolle der Ergebnisse anhand eines zweiten Vergleichs-pfahles. Bei diesem Pfahl handelt es sich um einen Bauwerkspfahl, der im Zuge einer Baumaßnahme in unmittelbarer Nähe zum Baufeld 'Al Attar Tower' hergestellt wurde. Der zweite Vergleichspfahl wurde für die Kalibrierung des numerischen Modells ausgewählt, da er sich in seiner Herstellungsart von den zwei anderen Pfählen unterscheidet. Es handelt sich eben¬falls um einen suspensionsgestützt hergestellten Bohrpfahl, beim dem allerdings eine Polymersuspension benutzt wurde. Im Weiteren Verlauf der Herstellung wurde das Bohrloch vor dem Betoniervorgang gespült, um Bohrrückstände auszuräumen. Auch diese Ergebnisse der numerischen Pfahlbelastungssimulation werden mit den zuvor gewonnenen Ergebnissen verglichen. Indessen muss sich zeigen, dass mit dem vorgestellten numerischen Modell eine ausreichend genaue Übereinstimmung der Mess- und Berechnungsergebnisse erzielt werden kann. Das heißt, das entwickelte numerische Modell kann durchaus für die Bemessung von Pfahlgründungen bei vergleichbaren geologischen Randbedingungen verwendet werden. Ferner wird die Eignung des verwendeten Stoffmodells zur Beschreibung der Verformungs- und Spannungszustände im Baugrund geprüft. Neben den numerischen Berechnungen beschäftigt sich ein weiterer Abschnitt dieser Arbeit mit empirischen Berechnungsverfahren. Darin werden die Anwendbarkeit und die Aussage-kraft dieser meist sehr einfachen Terme auf die vorherrschenden Baugrund¬ver¬hältnisse betrachtet.
In Anlehnung an das Stoffgebiet der Vorlesungsreihe Grundbau II werden in dieser Arbeit Lösungskonzepte und Berechnungswege aufgezeigt und die Varianten detailliert bearbeitet, hierbei wurde eine Beispielsammlung erstellt. Diese Beispiele betreffen die Gründung von Hochbauten bis hin zu Windkraftwerken und auch von Brücken. Bei den Gründungsmethoden sind vorrangig die verschiedenen Pfähle und die Bodenverbesserungen einschließlich diverser Kombinationen genutzt wurden. Auch der Einsatz von speziellen Zugelementen (Zugpfähle, Verpressanker) für Auftriebssicherungen oder zur Stabilisierung von Kragkonstruktionen wird demonstriert. Die Beispiele wurden nach Pfahlgründungen, Bodenverbesserungen, kombinierte Gründungen, Verankerungen und Vernagelungen gegliedert.