Orientador: Carlos Roberto Espindola / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T00:13:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piccinin_JorgeLuiz_D.pdf: 8786874 bytes, checksum: 8dad73f5093ab76d1710ad9b0c02381e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Tem-se como objetivo acrescentar esclarecimentos adicionais sobre mecanismos de degradação, transformação e reorganização de atributos morfoestruturais do solo, mediante caracterizações físicas, biológicas e químicas de perfis submetidos a diferentes práticas de manejo. Destaque especial foi dado ao sistema plantio direto, adotando seqüência de culturas em sucessão e rotação, assim como do manejo do solo em sistema contínuo e com interferência mecânica com escarificador. Os estudos foram realizados em LA TOSSOW VERMELHO Distroférrico do Centro Nacional de Pesquisa de Soja (EMBRAPA Soja), em Londrina (PR). Os sistemas estudados foram de plantio direto contínuo há 15 anos e com interferência mecânica na camada superficial a cada três anos, em áreas cultivadas em sucessão e rotação de culturas; uma área sob vegetação natural foi utilizada para comparação dos efeitos estudados. Utilizaram-se as metodologias do Perfil Pedológico e de Manejo, análises fisicas e químicas por horizontes e unidades estruturais homogêneas. O estudo de campo foi complementado com o perfil de raízes, resistência do solo à penetração, coletados dados climáticos, de resíduos orgânicos na superficie do solo e produtividade das áreas estudadas durante cinco anos. Modificações mais acentuadas ocorreram nos primeiros 40 em de profundidade, com maior variabilidade horizontal de unidades estruturais entre 0,05 e 0,25 m de profundidade, com decréscimo da compactação do solo da superficie para subsuperficie, que se desenvolveu de forma localizada no espaço horizontal e somente intra-agregados. As condições morfoestruturais sob rotação de culturas mostraram mais similaridade com as observadas sob vegetação natural, além de menores valores de densidade e maior aporte de resíduos culturais na superficie após a introdução da cultura do milho, na seqüência de culturas. Após três anos da passagem do escarificador tipo cruzador, a densidade foi maior no sistema de rotação, em relação ao sistema contínuo há quinze anos, mas nas áreas de sucessão foram semelhantes. No entanto, o modo de organização estrutural no perfil de solo foi semelhante à condição de solo natural apenas nas áreas sob rotação de culturas. Evidenciou-se que a disponibilidade e retenção da água e nutrientes no solo, assim como o desenvolvimento radicular, é conseqüência da distribuição, continuidade e diâmetro dos vazios, tipo, classe e localização das estruturas, e menos dependente dos valores de densidade de solo. Os valores de densidade estão mais associados aos índices de resistência à penetração do solo, o que não afeta, no entanto, o maior ou menor desenvolvimento radicular, relacionado de forma mais direta a vazios de origem estrutural. Não se constatou o desenvolvimento de processos de degradação do solo, mas foram caracterizadas diferenças na produtividade em função dos sistemas e manejo de solo e de cultivo avaliados. A adoção de rotação de culturas se revelou essencial para a continuidade de um sistema, principalmente no seu início / Abstract: Therefore there's the necessity to add more knowledge about the mechanisms old degradation, transformation and reorganization of morpho -structural ana1ysis models associated with physical, biological and chemical relations when referring to horizontal and vertical zones the soil profile. Special attention was given to the of no tillage system planting adopting the culture sequences in succession an rotation, like the soil management in a continuous system and with mechanical interference. The studies were developed in LATOS SOLO VERMRLHO Distroférrico located in Centro Nacional de Pesquisa de Soja (EMBRAP A Soja), in Londrina (PR). The studied system were no tillage system planting that has been continuous for 15 years and with mechanical interference, aiming at the rupture of superficial layer of soil every three years, cultivated areas in cultures of sucession and rotation and areas under natural vegetation as reference for modifications. In this study they used of cultivation, physical and chemical analyses. In this study they used the methodologies os morfpho-structural analysis and profile cultural, physical and chemical analyses. The study made in the area of roots, soil resistant to penetration, climatic data organic residue in the soil studied areas during five years. The studies describer more perceptive modifications in the first 40 cm of profundity with more horizontal variability of structural units between 5 and 20_25 cm of profundity. With decrease of compression of soil surfase into subsurface which developed itself localizing in horizontal space and only intraa-aggregated.It has become evident that the availability and retention of water and nutruients in soil, the development of roots is a consequence of distribution, continuity and diameter of empty, 1ype, class and localization of structure, and less dependent of value of soil density.It isn't evident the development of process of soil degradation as a productive way, as well a it's not described difference in productivity and due to systems of management and valued cultivation, the adaption of rotation of cultures demonstrates essential to the continuity system, specially in the beginning / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Euclides de Mesquita Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:21:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_AmilcarDanielOgazde_M.pdf: 3046046 bytes, checksum: 289cbf406a5a9496df2d904d50f26fe8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presente dissertação descreve a resposta de um sistema dinâmico constituído por um rotor, uma fundação rígida e um solo homogêneo. O rotor considerado é um modelo de Jeffcott (Laval) com amortecimento externo. O rotor está fixado em uma fundação rígida que, por sua vez, está assentada em um solo homogêneo modelado como um semi-espaço viscoelástico. O sistema é analisado no plano do rotor. Uma cuidadosa dedução das equações de movimento é apresentada. A resposta dinâmica do solo é sintetizada com auxílio do Método dos Elementos de Contorno. A análise é conduzida no domínio da freqüência, reproduzindo o comportamento estacionário do rotor e da fundação. A influência de diversos parâmetros do sistema, sobre a resposta dinâmica do rotor e fundação é estudada. Entre os parâmetros geométricos considerados estão a altura do centro geométrico da fundação em relação ao solo e a altura do rotor em relação à fundação. O papel das razões de inércia entre rotor e fundação é investigado. A influência do amortecimento interno e do amortecimento geométrico do solo é analisada. O tipo de contato entre a fundação rígida e o solo também á estudada. / Abstract: The present work describes the dynamic response of a system consisting of a rotor, a rigid foundation and a homogeneous soil profile. The rotor is considered a Jeffcott (Laval) model with external damping which is attached to a rigid foundation. The foundation is supported by a viscoelastic half-space. The analysis is conducted in the plane of the rotor. A detailed deduction of the system's equation of motion is presented. The soil response is synthesized by the Boundary Element Method. The analysis is conducted in the frequency domain, leading thus to the stationary response of rotor and foundation. The influence of distinct system parameters of the dynamic response of rotor and foundation is addressed. The geometric parameters include the distance of the foundation mass center to the soil-foundation interface and the height of the rotor with respect to the foundation. The effect of rotor to foundation inertia ratio is investigated. The role of soil internal and geometric damping on the system response is also addressed. The influence of the contact type at the soil foundation interface, bonded or smooth, is also considered. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

[pt] O estudo do comportamento de solos sob carregamento sísmico é de grande importância para o projeto de geoestruturas situadas em regiões de alta atividade sísmica, como nos países andinos ao longo da borda da placa tectônica sul-americana. No Brasil, localizado no interior desta placa, onde eventos sísmicos são menos frequentes e de menor magnitude, um projeto dísmico detalhado é necessário para algumas obras de engenharia de alta importância como centrais nucleares. O objetivo principal desta dissertação é investigar o comportamento sísmico de geoestruturas, descrevendo e discutindo os vários pontos que devem ser cuidadosamente considerados pelos projetistas sob ponto de vista da engenharia geotécnica. Em particular, o comportamento de um cais para submarinos nucleares, projetado para ser construído no litoral do estado do Rio de Janeiro - Brasil, é analisado considerando aspectos relacionados com o potencial de liquefação dinâmica e a resposta sísmica dos solos em termos de histórias de aceleração, espectros de resposta e deslocamentos permanentes. O modelo constitutivo UBCSAND foi usado para representar a resposta de liquefação de areais saturas sob carregamento cíclico e alguns programs computationais (FLAC, SHAKE2000) foram empregados para calcular as respostas esperadas das geoestruturas. / [en] The study of the soil behaviour under seismic loading is of great importance for the design of geostructures situated in regions of high seismic activity such as in the Andean countries along the border of the South American tectonic plate. In Brazil, situated in the interior of this plate, where seismic events are less frequent and of the smaller magnitude, a detailed seismic design is necessary for some engineering works of high importance such as nuclear power plants. The main objective of this thesis is to investigate the seismic behaviour of geostructures, describing and discussing the several points that should be carefully considered by the designers under the geotechnical engineering standpoint. In particular, the behavior of a nuclear wharf planned to be built on the seashore of the state of Rio de Janeiro - Brazil, is analyzed considering aspects related to the potential of dynamic soil liquefaction and the seismic response of soils in terms of accelerations histories, response spectra and permanent displacements. The UBCSAND constitutive model was used to represent the liquefaction response of saturated sands under cyclic loading and some computational programs (FLAC, SHAKE2000) were used in order to calculate the expected response of the geostrucures.

Das Bodenverhalten unter dynamischer Beanspruchung ist sehr komplex, wird jedoch in der Praxis häufig mit Hilfe von vereinfachten Modellen abgebildet. Die Gültigkeit solcher Modelle ist jedoch aufgrund des spannungs- und dehnungsabhängigen Bodenverhaltens sehr begrenzt. Alternativ dazu bieten sich dynamische numerische Berechnungen mit fortgeschrittenen Stofmodellen, die das Bodenverhalten in einem großen Dehnungs- und Spannungsbereich realitätsnah repräsentieren können. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich das komplexe Bodenverhalten unter dynamischen Einwirkungen mit Hilfe der Hypoplastizität abbilden lässt. Dabei wurde die entscheidende Rolle der Parameterermittlung veranschaulicht und zusätzlich ein angemessener Vorgang zur Bodenparameterbestimmung beschrieben. Zunächst wurde das Verhalten einer trockenen Sandschicht infolge von Erdbebenbeanspruchungen numerisch untersucht. Die Ergebnisse der Berechnungen zeigen, dass die Beschleunigungsamplifikation in der Nähe zur Bodenoberfläche von der Frequenz und der Amplitude der Grundbeschleunigung abhängt. Weiterhin nimmt die berechnete Eigenfrequenz und die entsprechende Amplifikation mit zunehmender Beschleunigungsamplitude ab. Des Weiteren wurde ein Zentrifugenversuch an einem im Sand eingebeteten Tunnel unter Erdbebeneinwirkungen nachgerechnet. Die berechneten Ergebnisse zeigen eine ausreichende Übereinstimmung mit dem Experiment. Mit der numerischen Nachrechnung wurde auch eine Abhängigkeit zwischen den Änderungen der Biegemomente in der Tunnelschale und der Oberflächensetzung im umliegenden Boden festgestellt. Die Standsicherheit von Böschungen unter Erdbebenbeanspruchungen stellt wegen des komplexen Bodenverhaltens eine weitere Herausforderung für die Berechnungen dar. Zunächst wurde überprüft, inwieweit sich das Böschungsverhalten mit der in der Praxis häufig eingesetzten pseudo-statischen Methode abbilden lässt. Hierfür wurde für eine in der Zentrifuge untersuchte Modellböschung die pseudostatische Analyse durchgeführt. Die im Zentrifugenversuch aufgetretenen oberflächennahen Gleitfläche lässt sich durch die pseudo-statische Methode nicht prognostizieren. Für eine oberflächennahe Gleitfläche wurde hingegen ein sehr hoher Standsicherheitsfaktor ermittelt. Mit einer numerischen Nachrechnung mit einem hypoplastischen Stoffmodell mit Betrachtung der intergranularen Dehnungen konnte das Verhalten der Modellböschung qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet werden. Somit wurden sowohl die oberflächennahe Gleitfläche als auch die Vertikal- und Horizontalverschiebungen realitätsnah wiedergegeben. In dieser Arbeit wurde des Weiteren ein Vorgang als Kombination zwischen den dynamischen numerischen Berechnungen und der pseudo-statischen Methode zur Bewertung der Standsicherheit von Böschungen unter dynamischer Einwirkung vorgeschlagen. Damit ließ sich ebenso ein realitätsnäher Stansicherheitsfaktor ermitteln. Da die Anwendung der pseudo-statischen Methode bei den Böschungen aus wassergesättigten kohäsionslosen Böden problematisch ist, lassen sich solche Böschungen entweder mit Zentrifugenmodellen oder numerisch mit fortgeschrittenen Stoffmodellen untersuchen. In dieser Arbeit wurden Nachrechnungen von Zentrifugenversuchen durchgeführt. Es handelt sich um einen Erddamm aus einem wassergesättigten, dicht gelagerten Nevada Sand unter Erdbebeneinwirkung. Mit der numerischen Berechnung wurde das Dammverhalten qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet. Sowohl die Dammverschiebungen als auch der Aufbau des Porenwasserdrucks zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Messungen. Weiterhin wurden mit den gleichen Bodenparametern zwei weitere Zentrifugenversuche unter Erdbebeneinwirkung nachgerechnet. Beide Modellversuche wurden mit einem locker gelagerten, wassergesättigten Nevada Sand durchgeführt. Bei einem Versuch wurde ein Erddamm und bei dem anderen eine Sandschicht untersucht. In den numerischen Nachrechnungen ließen sich sowohl die Verschiebungen als auch die Porenwasserdrücke in beiden Randwertproblemen realistisch abbilden. Weiterhin wurde die Wirkung von Schottersäulen zur Verhinderung der Bodenverflüssigung numerisch untersucht. Zunächst wurden die Dränage- und die Aussteifungswirkung der Schottersäulen unabhängig voneinander betrachtet. Die Dränagewirkung ist vernachlässigbar, da sich während eines Erdbebens der Porenwasserdruck sehr schnell aufbaut. Wegen der hohen Steifigkeit der Schottersäulen wird zwar weniger Porenwasserdruck in den Boden aufgebaut. Die effektive Spannung nimmt jedoch trotzdem unverhindert ab. Dies lässt sich damit begründen, dass die hohe Säulensteifigkeit zu einer Spannungsumlagerung in Richtung Säulen führt und ein Siloeffekt entsteht. Somit wird der Boden zum Teil von den Säulen getragen und die totale Spannung im Boden nimmt ab. In der 3D-Berechnungen ist dieser Siloeffekt deutlich geringer als in den 2D-Berechnungen. Nichtsdestotrotz zeigen sowohl die 2D- als auch die 3D-Berechnungen, dass die Säulensteifigkeit eine nur mäßige Wirkung zur Verhinderung der Bodenverflüssigung aufweist. In weiteren 3D-Berechnungen wurde der Einfluss der Säulenherstellung untersucht. Hierfür wurden Berechnungen mit erhöhter Bodendichte und Seitenspannung durchgeführt. Sowohl die Verdichtung als auch die Erhöhung der Seitenspannung verlangsamen den Porenwasserdruckaufbau bzw. die Abnahme der effektiven Spannung. Der Einfluss der Bodenverdichtung ist jedoch wesentlich höher. Weiterhin weist die Wirkung der Schottersäulen eine Abhängigkeit von der dynamischen Belastung auf. Die Bodenverflüssigung infolge eines kleinen Erdbebens wird verhindert, während sich die Verflüssigung infolge eines stärkeren Erdbebens nur um wenige Sekunden verzögert. / The soil behavior under dynamic loading is very complex. However, in daily use it is often illustrated by means of simplified models. The validity of these models is very limited due to the stress and strain-dependent soil behavior. Alternatively, dynamic numerical calculations can be performed with advanced constitutive models which can represent soil behavior in a wide range of strain and stress. In this work it was investigated, to which extent the complex soil behavior can be reproduced using hypoplasticity.Furthermore,the important role of parameter determination was illustrated. In addition, an appropriate procedure for determining soil parameters was described. First, the behavior of a dry sand layer under earthquake load was investigated numerically. The results of the calculations show that the acceleration amplification near the ground surface depends on the frequency and the amplitude of the basic acceleration. Furthermore, the calculated natural frequency and the corresponding amplification decrease with increasing acceleration amplitude. In addition, a centrifuge test on a tunnel embedded in sand under earthquake effects was numerically calculated. The calculated results show a satisfactory agreement with the experiment. The numerical calculation also revealed a dependency between the changes in the bending moments in the tunnel lining and the surface settlement of the surrounding soil. Due to the complex soil behavior, the stability of slopes under earthquake loads poses a further challenge for the calculations. Firstly, it was examined, to which extent slope behavior can be represented with the frequently used pseudo-static method. For this purpose the pseudo-static analysis was carried out for a model earth dam examined in the centrifuge. The pseudo-static method predicts a deep seated sliding surface in contrast to the shallow sliding surface in the centrifuge test. However, for a shallow sliding surface, a very high stability safety factor was determined. With a numerical calculation using a hypoplastic material model considering the intergranular strains, the behavior of the earth dam could be reproduced qualitatively and quantitatively very well. Thus, the shallow sliding surface as well as the vertical and horizontal displacements were reproduced realistically. In this thesis, a combination of the dynamic numerical calculation and the pseudo-static method for assessing the stability of slopes under dynamic influence was proposed. So, a realistic stability safety factor can be determined. The application of the pseudo-static method is problematic in case of slopes in saturated non-cohesive soil. These slopes can either be investigated with centrifuge models or numerically with advanced material models. In this work, numerical recalculations of centrifuge tests were carried out. It is an earth dam from a saturated Nevada sand under an earthquake effect. With the numerical calculation the dam behavior was reproduced qualitatively and quantitatively in a satisfactory manner. Both the dam displacements as well as the build-up of pore water pressure show a very good agreement with the measurements. Two further centrifuge tests were also carried out using the same soil parameters. Both model tests were conducted with a loose saturated Nevada sand. One test was carried out on an earth dam and the other on a sand layer. With the numerical calculations, both displacements and pore water pressures were reproduced realistically in both boundary value problems. In addition the effect of stone columns to prevent soil liquefaction was studied numerically. First, the drainage and stiffening effects of stone columns were examined separately. The drainage effect has no significant influence because of the very rapid build-up of pore water pressure during the earthquake. Due to the high stiffness of the stone columns, less pore water pressure builds up in the soil. However, the effective stress continues to decrease unhindered. The high stiffness of the columns leads to a stress redistribution in the direction of the columns and a silo effect arises. In 3D calculations, the silo effect is significantly lower than in 2D calculations. The 2D and 3D calculations show that the column stiffness has a moderate effect to prevent soil liquefaction. In further 3D calculations, the influence of column installation was investigated. Calculations with increased soil density and lateral stress were carried out for this purpose. Both the compaction and the increase of the lateral stress slow down the build-up of pore water pressure and the decrease in effective stress. However, the impact of soil compaction is much higher. Furthermore, the effect of stone columns depends on the dynamic load. The soil liquefaction due to a small earthquake is prevented, while liquefaction due to a stronger earthquake is delayed only by a few seconds.

Das Bodenverhalten unter dynamischer Beanspruchung ist sehr komplex, wird jedoch in der Praxis häufig mit Hilfe von vereinfachten Modellen abgebildet. Die Gültigkeit solcher Modelle ist jedoch aufgrund des spannungs- und dehnungsabhängigen Bodenverhaltens sehr begrenzt. Alternativ dazu bieten sich dynamische numerische Berechnungen mit fortgeschrittenen Stofmodellen, die das Bodenverhalten in einem großen Dehnungs- und Spannungsbereich realitätsnah repräsentieren können. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich das komplexe Bodenverhalten unter dynamischen Einwirkungen mit Hilfe der Hypoplastizität abbilden lässt. Dabei wurde die entscheidende Rolle der Parameterermittlung veranschaulicht und zusätzlich ein angemessener Vorgang zur Bodenparameterbestimmung beschrieben. Zunächst wurde das Verhalten einer trockenen Sandschicht infolge von Erdbebenbeanspruchungen numerisch untersucht. Die Ergebnisse der Berechnungen zeigen, dass die Beschleunigungsamplifikation in der Nähe zur Bodenoberfläche von der Frequenz und der Amplitude der Grundbeschleunigung abhängt. Weiterhin nimmt die berechnete Eigenfrequenz und die entsprechende Amplifikation mit zunehmender Beschleunigungsamplitude ab. Des Weiteren wurde ein Zentrifugenversuch an einem im Sand eingebeteten Tunnel unter Erdbebeneinwirkungen nachgerechnet. Die berechneten Ergebnisse zeigen eine ausreichende Übereinstimmung mit dem Experiment. Mit der numerischen Nachrechnung wurde auch eine Abhängigkeit zwischen den Änderungen der Biegemomente in der Tunnelschale und der Oberflächensetzung im umliegenden Boden festgestellt. Die Standsicherheit von Böschungen unter Erdbebenbeanspruchungen stellt wegen des komplexen Bodenverhaltens eine weitere Herausforderung für die Berechnungen dar. Zunächst wurde überprüft, inwieweit sich das Böschungsverhalten mit der in der Praxis häufig eingesetzten pseudo-statischen Methode abbilden lässt. Hierfür wurde für eine in der Zentrifuge untersuchte Modellböschung die pseudostatische Analyse durchgeführt. Die im Zentrifugenversuch aufgetretenen oberflächennahen Gleitfläche lässt sich durch die pseudo-statische Methode nicht prognostizieren. Für eine oberflächennahe Gleitfläche wurde hingegen ein sehr hoher Standsicherheitsfaktor ermittelt. Mit einer numerischen Nachrechnung mit einem hypoplastischen Stoffmodell mit Betrachtung der intergranularen Dehnungen konnte das Verhalten der Modellböschung qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet werden. Somit wurden sowohl die oberflächennahe Gleitfläche als auch die Vertikal- und Horizontalverschiebungen realitätsnah wiedergegeben. In dieser Arbeit wurde des Weiteren ein Vorgang als Kombination zwischen den dynamischen numerischen Berechnungen und der pseudo-statischen Methode zur Bewertung der Standsicherheit von Böschungen unter dynamischer Einwirkung vorgeschlagen. Damit ließ sich ebenso ein realitätsnäher Stansicherheitsfaktor ermitteln. Da die Anwendung der pseudo-statischen Methode bei den Böschungen aus wassergesättigten kohäsionslosen Böden problematisch ist, lassen sich solche Böschungen entweder mit Zentrifugenmodellen oder numerisch mit fortgeschrittenen Stoffmodellen untersuchen. In dieser Arbeit wurden Nachrechnungen von Zentrifugenversuchen durchgeführt. Es handelt sich um einen Erddamm aus einem wassergesättigten, dicht gelagerten Nevada Sand unter Erdbebeneinwirkung. Mit der numerischen Berechnung wurde das Dammverhalten qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet. Sowohl die Dammverschiebungen als auch der Aufbau des Porenwasserdrucks zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Messungen. Weiterhin wurden mit den gleichen Bodenparametern zwei weitere Zentrifugenversuche unter Erdbebeneinwirkung nachgerechnet. Beide Modellversuche wurden mit einem locker gelagerten, wassergesättigten Nevada Sand durchgeführt. Bei einem Versuch wurde ein Erddamm und bei dem anderen eine Sandschicht untersucht. In den numerischen Nachrechnungen ließen sich sowohl die Verschiebungen als auch die Porenwasserdrücke in beiden Randwertproblemen realistisch abbilden. Weiterhin wurde die Wirkung von Schottersäulen zur Verhinderung der Bodenverflüssigung numerisch untersucht. Zunächst wurden die Dränage- und die Aussteifungswirkung der Schottersäulen unabhängig voneinander betrachtet. Die Dränagewirkung ist vernachlässigbar, da sich während eines Erdbebens der Porenwasserdruck sehr schnell aufbaut. Wegen der hohen Steifigkeit der Schottersäulen wird zwar weniger Porenwasserdruck in den Boden aufgebaut. Die effektive Spannung nimmt jedoch trotzdem unverhindert ab. Dies lässt sich damit begründen, dass die hohe Säulensteifigkeit zu einer Spannungsumlagerung in Richtung Säulen führt und ein Siloeffekt entsteht. Somit wird der Boden zum Teil von den Säulen getragen und die totale Spannung im Boden nimmt ab. In der 3D-Berechnungen ist dieser Siloeffekt deutlich geringer als in den 2D-Berechnungen. Nichtsdestotrotz zeigen sowohl die 2D- als auch die 3D-Berechnungen, dass die Säulensteifigkeit eine nur mäßige Wirkung zur Verhinderung der Bodenverflüssigung aufweist. In weiteren 3D-Berechnungen wurde der Einfluss der Säulenherstellung untersucht. Hierfür wurden Berechnungen mit erhöhter Bodendichte und Seitenspannung durchgeführt. Sowohl die Verdichtung als auch die Erhöhung der Seitenspannung verlangsamen den Porenwasserdruckaufbau bzw. die Abnahme der effektiven Spannung. Der Einfluss der Bodenverdichtung ist jedoch wesentlich höher. Weiterhin weist die Wirkung der Schottersäulen eine Abhängigkeit von der dynamischen Belastung auf. Die Bodenverflüssigung infolge eines kleinen Erdbebens wird verhindert, während sich die Verflüssigung infolge eines stärkeren Erdbebens nur um wenige Sekunden verzögert. / The soil behavior under dynamic loading is very complex. However, in daily use it is often illustrated by means of simplified models. The validity of these models is very limited due to the stress and strain-dependent soil behavior. Alternatively, dynamic numerical calculations can be performed with advanced constitutive models which can represent soil behavior in a wide range of strain and stress. In this work it was investigated, to which extent the complex soil behavior can be reproduced using hypoplasticity.Furthermore,the important role of parameter determination was illustrated. In addition, an appropriate procedure for determining soil parameters was described. First, the behavior of a dry sand layer under earthquake load was investigated numerically. The results of the calculations show that the acceleration amplification near the ground surface depends on the frequency and the amplitude of the basic acceleration. Furthermore, the calculated natural frequency and the corresponding amplification decrease with increasing acceleration amplitude. In addition, a centrifuge test on a tunnel embedded in sand under earthquake effects was numerically calculated. The calculated results show a satisfactory agreement with the experiment. The numerical calculation also revealed a dependency between the changes in the bending moments in the tunnel lining and the surface settlement of the surrounding soil. Due to the complex soil behavior, the stability of slopes under earthquake loads poses a further challenge for the calculations. Firstly, it was examined, to which extent slope behavior can be represented with the frequently used pseudo-static method. For this purpose the pseudo-static analysis was carried out for a model earth dam examined in the centrifuge. The pseudo-static method predicts a deep seated sliding surface in contrast to the shallow sliding surface in the centrifuge test. However, for a shallow sliding surface, a very high stability safety factor was determined. With a numerical calculation using a hypoplastic material model considering the intergranular strains, the behavior of the earth dam could be reproduced qualitatively and quantitatively very well. Thus, the shallow sliding surface as well as the vertical and horizontal displacements were reproduced realistically. In this thesis, a combination of the dynamic numerical calculation and the pseudo-static method for assessing the stability of slopes under dynamic influence was proposed. So, a realistic stability safety factor can be determined. The application of the pseudo-static method is problematic in case of slopes in saturated non-cohesive soil. These slopes can either be investigated with centrifuge models or numerically with advanced material models. In this work, numerical recalculations of centrifuge tests were carried out. It is an earth dam from a saturated Nevada sand under an earthquake effect. With the numerical calculation the dam behavior was reproduced qualitatively and quantitatively in a satisfactory manner. Both the dam displacements as well as the build-up of pore water pressure show a very good agreement with the measurements. Two further centrifuge tests were also carried out using the same soil parameters. Both model tests were conducted with a loose saturated Nevada sand. One test was carried out on an earth dam and the other on a sand layer. With the numerical calculations, both displacements and pore water pressures were reproduced realistically in both boundary value problems. In addition the effect of stone columns to prevent soil liquefaction was studied numerically. First, the drainage and stiffening effects of stone columns were examined separately. The drainage effect has no significant influence because of the very rapid build-up of pore water pressure during the earthquake. Due to the high stiffness of the stone columns, less pore water pressure builds up in the soil. However, the effective stress continues to decrease unhindered. The high stiffness of the columns leads to a stress redistribution in the direction of the columns and a silo effect arises. In 3D calculations, the silo effect is significantly lower than in 2D calculations. The 2D and 3D calculations show that the column stiffness has a moderate effect to prevent soil liquefaction. In further 3D calculations, the influence of column installation was investigated. Calculations with increased soil density and lateral stress were carried out for this purpose. Both the compaction and the increase of the lateral stress slow down the build-up of pore water pressure and the decrease in effective stress. However, the impact of soil compaction is much higher. Furthermore, the effect of stone columns depends on the dynamic load. The soil liquefaction due to a small earthquake is prevented, while liquefaction due to a stronger earthquake is delayed only by a few seconds.