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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Total and Quasi-Elastic Strains Due to Monotonous and Low-Cycle Loading by Means of Experimental and Numerical Element Tests

verfasst von : Stefanie Danne, Achim Hettler

Erschienen in: Holistic Simulation of Geotechnical Installation Processes

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

It is known that some common constitutive models show deficits when predicting elastic and plastic deformations due to low cycle loading resulting for example from geotechnical installation processes. The aim of part I of subproject 8 within the DFG research group FOR 1136 (GeoTech) is to show the performance of different constitutive models and to compare them with experimental results and between each other.
Series of drained, stress-controlled triaxial-tests are carried out. The strains from monotonous and low-cycle loading are investigated systematically, regarding total and quasi-elastic strains as well as strain accumulation.
All experiments are recalculated numerically with different constitutive models, amongst them some common as well as advanced constitutive models, which have been developed recently and partly within the aforementioned research group GeoTech. By comparing the experimental and numerical results systematically, an attempt is made to show the model’s advantages and deficits and to give hints for the application in boundary value problems.

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Literatur
Zurück zum Zitat Costanzo, D., Viggiani, G., Tamagnini, C.: Directional response of a reconstituted fine-grained soil - part I: experimental investigation. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech. 13, 1283–1301 (2006)CrossRefMATH Costanzo, D., Viggiani, G., Tamagnini, C.: Directional response of a reconstituted fine-grained soil - part I: experimental investigation. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech. 13, 1283–1301 (2006)CrossRefMATH
Zurück zum Zitat Calvetti, F., Viggiani, G., Tamagnini, C.: A numerical investigation of the incremental behavior of granular soils. Revista di Italiana Geotecnica, pp. 11-29 (2003) Calvetti, F., Viggiani, G., Tamagnini, C.: A numerical investigation of the incremental behavior of granular soils. Revista di Italiana Geotecnica, pp. 11-29 (2003)
Zurück zum Zitat Danne, S., Hettler, A.: Verhalten von nichtbindigen Böden bei niederzyklischer Belastung. Geotechnik 36, 19–29 (2013)CrossRef Danne, S., Hettler, A.: Verhalten von nichtbindigen Böden bei niederzyklischer Belastung. Geotechnik 36, 19–29 (2013)CrossRef
Zurück zum Zitat Danne, S., Hettler, A.: Experimental strain response-envelopes of granular materials for monotonous and low-cycle loading processes. In: Triantafyllidis, T. (ed.) Holistic Simulation of Geotechnical Installation Processes. LNACM, vol. 77, pp. 229–250. Springer, Heidelberg (2015). doi:10.1007/978-3-319-18170-7_12 CrossRef Danne, S., Hettler, A.: Experimental strain response-envelopes of granular materials for monotonous and low-cycle loading processes. In: Triantafyllidis, T. (ed.) Holistic Simulation of Geotechnical Installation Processes. LNACM, vol. 77, pp. 229–250. Springer, Heidelberg (2015). doi:10.​1007/​978-3-319-18170-7_​12 CrossRef
Zurück zum Zitat Danne, S., Hettler, A.: Experimental and numerical element tests for granular soils: performance of different constitutive models for monotonous and low-cycle loading. In: Triantafyllidis, T. (ed.) Holistic Simulation of Geotechnical Installation Processes. LNACM, vol. 80, pp. 149–162. Springer, Heidelberg (2016). doi:10.1007/978-3-319-23159-4_8 CrossRef Danne, S., Hettler, A.: Experimental and numerical element tests for granular soils: performance of different constitutive models for monotonous and low-cycle loading. In: Triantafyllidis, T. (ed.) Holistic Simulation of Geotechnical Installation Processes. LNACM, vol. 80, pp. 149–162. Springer, Heidelberg (2016). doi:10.​1007/​978-3-319-23159-4_​8 CrossRef
Zurück zum Zitat Danne, S.: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verhalten von Sand bei monotoner und niederzyklischer Belastung, Ph. D thesis, Technische Universität Dortmund, Germany (2017, publication in progress) Danne, S.: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verhalten von Sand bei monotoner und niederzyklischer Belastung, Ph. D thesis, Technische Universität Dortmund, Germany (2017, publication in progress)
Zurück zum Zitat Doanh, T.: Strain response envelope: a complementary tool for evaluating hostun sand in triaxial compression and extension: experimental observations. In: Kolymbas, D. (ed.) Constitutive Modeling of Granular Materials, pp. 375–396. Springer, Berlin (2000) Doanh, T.: Strain response envelope: a complementary tool for evaluating hostun sand in triaxial compression and extension: experimental observations. In: Kolymbas, D. (ed.) Constitutive Modeling of Granular Materials, pp. 375–396. Springer, Berlin (2000)
Zurück zum Zitat Ehlers, W., Avci, O.: Stress-dependent hardening and failure surfaces of dry sand. International Journal for Numerical and analytical Methods in Geomechanics, pp. 1-23 (2011). John Wiley and Sons, Hrsg. Ehlers, W., Avci, O.: Stress-dependent hardening and failure surfaces of dry sand. International Journal for Numerical and analytical Methods in Geomechanics, pp. 1-23 (2011). John Wiley and Sons, Hrsg.
Zurück zum Zitat Ehlers, W.: Grundlegende Konzepte in der Theorie poröser Medien. Technische Mechanik, 16(1), 63–76 (1996) Ehlers, W.: Grundlegende Konzepte in der Theorie poröser Medien. Technische Mechanik, 16(1), 63–76 (1996)
Zurück zum Zitat Fuentes Lacouture, W.M.: Contributions in Mechanical Modeling of Fill Materials. Veröffentlichung des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (2014) Fuentes Lacouture, W.M.: Contributions in Mechanical Modeling of Fill Materials. Veröffentlichung des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (2014)
Zurück zum Zitat Goldscheider, M.: Shakedown and incremental collapse of structures in dry sand bodies. In: Proceedings of Dynamical Methods Soil and Rock Mechanics - Plastic and Long-Term Effects. Balkema, Rotterdam (1977) Goldscheider, M.: Shakedown and incremental collapse of structures in dry sand bodies. In: Proceedings of Dynamical Methods Soil and Rock Mechanics - Plastic and Long-Term Effects. Balkema, Rotterdam (1977)
Zurück zum Zitat Gudehus, G.: A comparison of some constitutive laws for soils under radially symmetric loading and unloading. In: Wittke, W. (ed.) Proceedings of the 3rd International Conference on Numerical Methods in Geomechanics, Balkema, pp. 1309–1323 (1979) Gudehus, G.: A comparison of some constitutive laws for soils under radially symmetric loading and unloading. In: Wittke, W. (ed.) Proceedings of the 3rd International Conference on Numerical Methods in Geomechanics, Balkema, pp. 1309–1323 (1979)
Zurück zum Zitat Hettler, A.: Verschiebungen starrer und elastischer Gründungskörper in Sand bei monotoner und zyklischer Beanspruchung (Bd. 90). (G. Gudehus, Hrsg.) Karlsruhe: Veröffentlichung des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Fridericana in Karlsruhe (1981) Hettler, A.: Verschiebungen starrer und elastischer Gründungskörper in Sand bei monotoner und zyklischer Beanspruchung (Bd. 90). (G. Gudehus, Hrsg.) Karlsruhe: Veröffentlichung des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Fridericana in Karlsruhe (1981)
Zurück zum Zitat Hettler, A., Gudehus, G.: A pressure dependent correction for displacement results from 1 g model tests. Géotechnique 35(4), 497–510 (1985)CrossRef Hettler, A., Gudehus, G.: A pressure dependent correction for displacement results from 1 g model tests. Géotechnique 35(4), 497–510 (1985)CrossRef
Zurück zum Zitat Hettler, A., Danne, S.: Strain response envelopes for low-cycle loading processes. In: Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, pp. 1491–1494 (2013) Hettler, A., Danne, S.: Strain response envelopes for low-cycle loading processes. In: Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, pp. 1491–1494 (2013)
Zurück zum Zitat Lewin, P., Burland, J.: Stress-probe experiments on saturated normally consolidated clay. Géotechnique 20(1), 38–56 (1970)CrossRef Lewin, P., Burland, J.: Stress-probe experiments on saturated normally consolidated clay. Géotechnique 20(1), 38–56 (1970)CrossRef
Zurück zum Zitat Miro, S., Hartmann, D., Schanz, T.: Global sensitivity analysis for subsoil parameter estimation in mechanized tunnelling. Comput. Geotech. 56, 80–88 (2014)CrossRef Miro, S., Hartmann, D., Schanz, T.: Global sensitivity analysis for subsoil parameter estimation in mechanized tunnelling. Comput. Geotech. 56, 80–88 (2014)CrossRef
Zurück zum Zitat Nicholson, P., Seed, R., Anwar, H.: Elimination of membrane compliance in undrained triaxial testing: i measurement and evaluation. Can. Geotech. J. 30, 727–738 (1993)CrossRef Nicholson, P., Seed, R., Anwar, H.: Elimination of membrane compliance in undrained triaxial testing: i measurement and evaluation. Can. Geotech. J. 30, 727–738 (1993)CrossRef
Zurück zum Zitat Niemunis, A., Herle, I.: Hypoplastic model for cohesionless soils with elastic strain range. Mech. Cohesive-Frictional Mater. 2, 279–299 (1997)CrossRef Niemunis, A., Herle, I.: Hypoplastic model for cohesionless soils with elastic strain range. Mech. Cohesive-Frictional Mater. 2, 279–299 (1997)CrossRef
Zurück zum Zitat Niemunis, A.: Incremental Driver. User’s manual. University of Karlsruhe, Germany (2008) Niemunis, A.: Incremental Driver. User’s manual. University of Karlsruhe, Germany (2008)
Zurück zum Zitat Niemunis, A., Wichtmann, T., Triantafyllidis, T.: A high-cycle accumulation model for sand. Comput. Geotech. 32(4), 245–263 (2005)CrossRefMATH Niemunis, A., Wichtmann, T., Triantafyllidis, T.: A high-cycle accumulation model for sand. Comput. Geotech. 32(4), 245–263 (2005)CrossRefMATH
Zurück zum Zitat Saltelli, A., Ratto, M., Andres, T., Campolongo, F., Cariboni, J., Gatelli, D., et al.: Global Sensitivity Analysis: The Primer. Wiley, Chichester (2008)MATH Saltelli, A., Ratto, M., Andres, T., Campolongo, F., Cariboni, J., Gatelli, D., et al.: Global Sensitivity Analysis: The Primer. Wiley, Chichester (2008)MATH
Zurück zum Zitat Schanz, T.: Zur Modellierung des mechanischen Verhaltens von Reibungsmaterialien. In: Vermeer, P. (ed.) Stuttgart: Habilitationsschrift am Institut für Geotechnik, Universität Stuttgart, Germany (1998) Schanz, T.: Zur Modellierung des mechanischen Verhaltens von Reibungsmaterialien. In: Vermeer, P. (ed.) Stuttgart: Habilitationsschrift am Institut für Geotechnik, Universität Stuttgart, Germany (1998)
Zurück zum Zitat Taiebat, M., Dafalias, Y.: Sanisand, simple anisotropic sand plasticity model. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech. 32(8), 915–948 (2008)CrossRefMATH Taiebat, M., Dafalias, Y.: Sanisand, simple anisotropic sand plasticity model. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech. 32(8), 915–948 (2008)CrossRefMATH
Zurück zum Zitat von Wolffersdorff, P.-A.: A hypoplastic relation for granular materials with a predefined limit state. Mech. Cohesive-Frictional Mater. 1(3), 251–271 (1996)CrossRef von Wolffersdorff, P.-A.: A hypoplastic relation for granular materials with a predefined limit state. Mech. Cohesive-Frictional Mater. 1(3), 251–271 (1996)CrossRef
Metadaten
Titel
Total and Quasi-Elastic Strains Due to Monotonous and Low-Cycle Loading by Means of Experimental and Numerical Element Tests
verfasst von
Stefanie Danne
Achim Hettler
Copyright-Jahr
2017
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-52590-7_14