Induzierte Erschütterungen von Bauwerken auf Pfahl‐ und auf Flachgründungen – ein Vergleich über numerische Berechnungen

• Published in: Geotechnik 2024-09, Vol.47 (3), p.166-184
• Main Author: Hartmann, Hans‐Georg
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Flachgründung; frequency domain; Frequenzbereich; induced vibrations; induzierte Erschütterungen; Pfahlgründung; pile foundation; shallow foundation; TLM-method; TLM-Methode
• ISSN: 0172-6145; 2190-6653
• DOI: 10.1002/gete.202400015

Bei der Prognose von Bauwerksschwingungen infolge Erschütterungsquellen in der Nachbarschaft, z. B. aus Verkehr, Baumaßnahmen oder Maschinenschwingungen, stellt sich mitunter die Frage, welchen Einfluss die Gründung des Bauwerkes auf Amplitude und Frequenzgehalt der resultierenden Schwingungen hat. In diesem Beitrag werden die sogenannten induzierten Erschütterungen von Bauwerken auf Pfahl‐ und auf Flachgründungen auf der Basis von numerischen Berechnungen systematisch miteinander verglichen. Nach einer Beschreibung der Berechnungsmethode mit der „Thin Layer Method“ (TLM) im Frequenzbereich werden zunächst Einzelpfähle im homogenen Halbraum sowie solche in einer Bodenschicht auf steiferem Untergrund betrachtet. Angeregt durch horizontale und vertikale Kräfte an der Bodenoberfläche in einigem Abstand werden die Amplituden der Schwinggeschwindigkeit (Schwingschnellen) in Höhe des Pfahlkopfes vor und nach Einbau des Pfahles ermittelt und verglichen. Es werden dabei Frequenzen zwischen 1 Hz und 40 Hz betrachtet. Der Einfluss der Bodenschichtung wird diskutiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Schwingschnellen von Flach‐ und Pfahlgründungen unter gleicher Anregung berechnet und miteinander verglichen. Es werden charakteristische Unterschiede aufgezeigt. Zur Berücksichtigung der aufgehenden Bauwerke werden diese stark vereinfacht als starre Massen modelliert. Die Berechnungsergebnisse leisten einen Beitrag zur einleitenden Fragestellung. Translation Induced vibrations of structures on piled or shallow foundations – a comparison using numeric calculations When predicting structural vibrations due to vibration sources in the neighbourhood, e. g. from traffic, construction work or machine vibrations, the question sometimes arises as to what influence the foundation of the structure has on the amplitude and frequency content of the resulting vibrations. This article systematically compares the so‐called induced vibrations of structures on pile foundations and on shallow foundations on the basis of numerical calculations. After a description of the calculation method using the “Thin Layer Method” (TLM) in the frequency domain, individual piles in a homogeneous half‐space and those in a soil layer on a stiffer subsoil are first considered. Excited by horizontal and vertical forces on the ground surface at some distance, the amplitudes of the vibration velocity (Schwingschnelle) at the level of the pile head before and after installation of the pile are determine