Original paper
Eine vergleichende Untersuchung zur Ermittlung von erdbebenbedingten Setzungen in Sanden
[A comparative study to determine earthquake-induced settlements in sands.]
Koltuk, Serdar; Subasi, Ozan; Iyisan, Recep; Fernandez-Steeger, Tomas
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften Band 176 Heft 1 (2025), p. 147 - 160
41 references
published: Apr 28, 2025
published online: Apr 23, 2025
manuscript accepted: Nov 5, 2024
manuscript revision received: Sep 2, 2024
manuscript revision requested: Jul 12, 2024
manuscript received: Jan 19, 2024
ArtNo. ESP171017601006, Price: 29.00 €
Kurzfassung
Weltweit entstehen immer wieder Erdbebenschäden infolge von Bodenverflüssigung, insbesondere bei locker gelagerten wassergesättigten Sanden. Eine der häufigsten verflüssigungsbedingten Schadensarten resultiert aus vertikalen Bodenverformungen bzw. Setzungen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ermittlung der erdbebenbedingten Setzungen in trockenen und wassergesättigten Sanden anhand von zweidimensionalen Finite-Element-Analysen (2D-FEA) und semi-empirischen Methoden. Der Vergleich der mit beiden Verfahren gewonnenen Ergebnisse zeigt, dass die 2D-Finite-Element-Analysen erheblich geringere Setzungen als in den semi-empirischen Verfahren ergeben. Dies erklärt sich hauptsächlich durch die aus eindimensionalen, äquivalent-linearen seismischen Analysen resultierenden relativ großen horizontalen Erdbebenbeschleunigungen und die Akkumulation von Erdbebenwellen an den oberen Randbereichen der numerischen Modelle.
Abstract
Time and again earthquake-induced damage occurs worldwide as a result of soil liquefaction, especially in loose sands with high groundwater levels. One of the most common types of damage caused by liquefaction results from vertical soil deformations, in other words settlements. This article contributes to the determination of earthquake-related settlements in dry and saturated sands using two-dimensional finite element analyses (2D-FEA) and semi-empirical methods. The comparison of the results obtained from both methods showed that the 2D-FEA give relatively low settlement values compared to the values obtained from the semi-empirical methods. This is mainly explained by the relatively large horizontal earthquake accelerations resulting from the one-dimensional, equivalent-linear dynamic analyses and by the accumulation of earthquake waves at the upper edges of the numerical models.
Keywords
Setzungen in Sanden • semi-empirische Methoden • 2D-Finite-Elemente-Analysen • settlements in sands • semi-empirical methods • 2D finite element analyses