Zyklisch dynamisches Triaxialgerät

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467419185

Die zunehmende Vielfalt und Komplexität geotechnischer Fragestellungen zusammen mit der anzustrebenden wirtschaftlichen und nachhaltigen Nutzung von Geomaterialien (Boden und Fels) oder Materialen mit zu Geomaterialien ähnlichen Eigenschaften (z. B. mineralische Baustoffe, RC-Materialien, Nebenprodukte oder Abfälle der Industrie und der thermischen Abfallbehandlung) erfordern hinsichtlich des Materialverhaltens ein aus Experimenten abzuleitendes tiefreichendes Verständnis. Die Entwicklung und Validierung von Modellen zur Wiedergabe des komplexen gekoppelten hydromechanischen Verhaltens von mehrphasigen Geomaterialien stellt einen bei weitem nicht abgeschlossenen Bereich der Forschung in der Geotechnik dar. Mit geplanten Forschungsvorhaben strebt das Zentrum Geotechnik der Technischen Universität München an, seine experimentellen Einrichtungen für eine möglichst ganzheitliche Untersuchung des gekoppelten hydraulisch-mechanischen Verhaltens von Böden und zu Boden ähnlicher Materialien unter zyklischen, alternierenden und dynamischen Beanspruchungen zu erweitern. Im Vordergrund stehen Untersuchungen zum Materialverhalten unter Scherbeanspruchung bei kontrollierten Randbedingungen. Die Experimente sind an den für die jeweilige geotechnische Fragestellung relevanten Dehnungsbereich unter Berücksichtigung unterschiedlicher Drücke, Spannungspfade und Dränagebedingungen anzupassen. Diese grundlegenden Anforderungen können bisher an der Technischen Universität München genutzte Versuchsgeräte nicht erfüllen. Die Anschaffung der zur Förderung beantragten Versuchsgeräte teilt somit ein übergeordnetes Interesse zur Bereitstellung einer zukunftssicheren experimentellen Einrichtung im universitären Bereich des Freistaates Bayern und ist für die Entwicklung der Forschung von strategischer Bedeutung. Gegenstand des Antrags ist die anteilige Förderung eines zyklisch dynamischen Triaxialgeräts (kurz DTX-Gerät), das Teil der geplanten experimentellen Einrichtung ist. Im DTX-Gerät wird eine Probe mit Durchmesser bis 150 mm bei einem radialen Druck bis 4 MPa axial zyklisch dynamisch beansprucht. Weitere Bestandteile der experimentellen Einrichtung sind neben der Modernisierung der Belastungseinrichtung an einer vorhandenen Versuchsgrube für Experimente im Groß- und Technikumsmaßstab ein Resonanzsäulengerät (kurz RC-Gerät) sowie ein omnidirektionales Einfachschergerät (kurz ODSS-Gerät), welches die Scherdehnung oder die Scherspannung in zwei kinematisch unabhängig kontrollierbaren Richtungen steuert. Das DTX-Gerät und ODSS-Gerät ermöglichen Untersuchungen im mittleren und großen Bereich der Scherdehnung. Das DTX-Gerät erlaubt im Gegensatz zum ODSS-Gerät die Messung und Steuerung von Hauptspannungen und Hauptdehnungen. Im DTX-Gerät ist keine Rotation der Hauptrichtungen möglich, was wiederum das ODSS-Gerät erlaubt. Im RC-Gerät wird eine zylindrische Probe zur Resonanz gebracht und daraus die Steifigkeit sowie die Dämpfung im Bereich kleiner Scherdehnungen ermittelt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Zyklisch dynamisches Triaxialgerät
• Gerätegruppe: 2940 Spezielle Baustoff- und Bodenprüfgeräte, Schergeräte
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Roberto Cudmani