Ohde-Kolloquium 2018: Aktuelle Themen der Geotechnik

Das Ohde-Kolloquium 2018 mit der traditionellen Überschrift — Aktuelle Themen in der Geotechnik – wird wieder in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau an der Technischen Universität Dresden veranstaltet. Damit werden die beiden Wirkungsstätten von Professor Johann Ohde gewürdigt, mit denen er seine Lehr- und Forschungstätigkeit verknüpft hat. Die Beiträge des diesjährigen Kolloquiums können grob in drei Themengruppen unterteilt werden: • Bodenverhalten • Feld- und Modellversuche • Numerik und Anwendungen Die meisten Themen sind eng mit der Komplexität des Bodenverhaltens verbunden. In Abhängigkeit ihres Zustandes und einer aufgebrachten Belastung können Böden verschiedene Zustandsformen – gasförmig, flüssig und fest. Insbesondere der Übergang vom Feststoff zur Flüssigkeit (Bodenverflüssigung, hydraulischer Grundbruch, usw.) ist mit einem hohen Schadenspotenzial für Bauwerke und Menschen verbunden. Modellversuche im Labor und Monitoring im Feld sind für das Verständnis und die rechtzeitige Erkennung der Gefahrenzustände unumgänglich. Inwieweit die jetzigen Prognosen ausgereift sind, zeigen die numerischen Berechnungen für ausgewählte Anwendungen.:Bewertung von Scherversuchen aus Vergleichsuntersuchungen an feinkornigem Boden -- Erik Schwiteilo, Ivo Herle Experimentelle Untersuchungen zur Rissinitiation hydraulisch belasteter feinkörniger Böden -- Helen Günther Verdichtung und Zustandsbeschreibung gemischtkörniger Böden -- Carsten Lauer, Jens Engel Zur Strukturentwicklung granularer Materialien in Scherversuchen -- Max Wiebicke, Edward Andò, Gioacchino Viggiani, Ivo Herle Ein erweitertes Bounding Surface Modell für die Anwendung auf allgemeine Spannungspfade im Sand -- Katharina Bergholz Anwendung der Dimensionsanalyse zur Untersuchung des Erosionsdurchbruches in feinkornigen Boden -- Johannes Welsch, Ivo Herle Laborversuche und Berechnungen zur Ermittlung der wirksamen Wandschubspannungen im Hole-Erosion-Test zur Bestimmung der Erosionsparameter bindiger Böden -- Manuel Hark Beurteilung der Verflüssigungsneigung grobkörniger Böden -- Bozana Bacic Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit der Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen -- Torsten Wichtmann 1g Modellversuche mit granularen Säulen in organischen Böden -- Marcel Ney, Frank Rackwitz Bodenverdichtung - Experimentelle und numerische Untersuchungen -- Holger Pankrath Herausforderungen für die Spezialtiefbau-Forschung -- Wolfgang Wehr Zur Prognose von Ersatzfedersteifigkeiten von Tiefgründungssystemen am Beispiel der Itztalbrücke -- Thomas Meier Dynamische numerische Berechnungen zur Bewertung der Standsicherheit von Erddämmen unter Erdbebeneinwirkung -- Jamal Hleibieh, Ivo Herle CFD Simulation von Fluidstromung in Gesteinskluften mit OpenFOAM -- Maxim Finenko, Heinz Konietzk

Mechanisches Verformungsverhalten von Tragschichten ohne Bindemittel unter besonderer Berücksichtigung des Temperatureinflusses: Experimentelle Analyse am Beispiel einer Kiestragschicht

Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform. Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung. Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar. Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden. Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden

1906-2006 - 100 Jahre Fakultät Bauingenieurwesen Konstanz : Tagungsband

Aktuelle Fachvorträge aus dem internationalen Spektrum des Bauingenieurwesens an der HTWG Konstanz, anlässlich des 100-jährigen Bestehens der Fakultät BI. Themenbereiche: Bauerhaltung und Bausanierung, Geotechnik, Konstruktiver Ingenieurbau, Höhepunkte des Hochbaus im 21. Jahrhundert, Verkehrswesen, Wasserwirtschaft, Wirtschaftsingenieurwesen. Gefördert wurde die Veranstaltung von: ADK Modulraum GmbH ; Architektenkammer BW ; Bauen mit Stahl ; Beton Marketing Süd ; Bund Deutscher Architekten BDA ; Institut Feuerverzinken ; Form TL - Ingenieure für Tragwerk und Leichtbau GmbH ; OTT Ziegel Pfullendorf ; Stahlbauzentrum Schweiz ; Euro Poles Pfleiderer ; Ingenieurk@mmer Baden-Württember

Beiträge zur 7. DAfStb-Jahrestagung mit 60. Forschungskolloquium

Beiträge zur 7. DAfSTb-Jahrestagung mit 60. Forschungskolloquium, 28.-29. Oktober 2019, Leibniz Universität Hannove

Parallel simulation of volume-coupled multi-field problems with special application to soil dynamics

Zur Lösung vieler ingenieur- und naturwissenschaftlichen Problemstellungen sind numerische Simulationen ein wichtiges Hilfsmittel. Sie dienen beispielsweise der Wettervorhersage in der Meteorologie oder der Strukturanalyse und Strukturoptimierung im Maschinenbau. In vielen Aufgabenstellungen kann das untersuchte Problem, aufgrund seiner starken Wechselwirkung mit den angrenzenden Systemen, nicht losgelöst betrachtet werden, so dass eine gesamtheitliche Betrachtungsweise notwendig wird. Diese Systeme werden in der Literatur als gekoppelte Probleme bezeichnet. Aufgrund der Komplexität der betrachteten Probleme sind zur effizienten Lösung der zugrunde liegenden Gleichungen parallele Lösungsstrategien von Vorteil. Hierbei wird das Gesamtproblem in kleinere Teilprobleme zerlegt, die gleichzeitig auf verschiedenen Rechnern oder Prozessoren gelöst werden. Um die Vorteile dieses Lösungsverfahrens bestmöglich nutzen zu können, sind erhebliche Anstrengungen zunächst für die initiale Entwicklung und Umsetzung eines effizienten Lösungsverfahrens sowie anschließend für dessen kontinuierliche Weiterentwicklung notwendig. Die vorliegende Monographie beschreibt einen Ansatz zur Kosimulation numerischer Probleme zwischen dem kommerziellen auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basierenden Programmpaket Abaqus und dem für die Forschung entwickelten Löser PANDAS. Durch die Entwicklung einer allgemeinen Schnittstelle können die Materialmodelle von PANDAS direkt, ohne eine langwierige und fehleranfällige Reimplementierung, in eine für die industrielle Anwendung wichtige Simulationsumgebung überführt werden. Hierbei kann direkt auf die umfangreiche Materialmodellbibliothek von PANDAS zurückgegriffen werden. Zur Illustration der Anwendungsmöglichkeiten der Abaqus-PANDAS-Kopplung wird diese exemplarisch zur Simulation verschiedener volumengekoppelter Mehrfeldprobleme herangezogen. Als bodenmechanisches Anwendungsbeispiel wird die Tragfähigkeit eines flüssigkeitgesättigten granularen Materials unter quasi-statischen und dynamischen zyklischen Belastungen untersucht. Weiterhin werden mehrphasige Strömungsprozesse, wie sie z. B. im Produktionsprozess von faserverstärkten Kunststoffen auftreten, numerisch simuliert. Im sogenannten Vaccum-Assisted-Resin-Transfer-Moulding (VARTM), wird ein zunächst trockenes (gasgesättigtes) Fasergewebe kontinuierlich mit Harz getränkt, wobei für die praktische Anwendung insbesondere die Zeit bis zur vollständigen Sättigung und der sich einstellende Faservolumenanteil im fertigen Bauteil von großem Interesse sind. Weiterhin werden die Effizienz und die parallele Skalierbarkeit des vorgeschlagenen Kosimulationsansatzes untersucht