Erneuerung der Belastungseinrichtung und Messtechnik an einer bestehenden Versuchsgrube

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468158261

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 einer neuen Belastungseinrichtung mit zugehöriger Messtechnik für die am Standort des Zentrum Geotechnik bestehenden Versuchsgrube. In der 8 m tiefen Versuchsgrube können geotechnische Randwertprobleme im Groß- und Technikumsmaßstab unter zyklischen und dynamischen Kräften bis 1.500 kN untersucht werden. Weitere Bestandteile der experimentellen Einrichtung sind ein Resonanzsäulengerät (kurz RC-Gerät), ein zyklisch dynamisches Triaxialgerät (DTX-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 bei mittleren und großen Scherdehnungen. 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 und Dämpfung im Bereich kleiner Scherdehnungen ermittelt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Erneuerung der Belastungseinrichtung und Messtechnik an einer bestehenden Versuchsgrube
• Gerätegruppe: 2940 Spezielle Baustoff- und Bodenprüfgeräte, Schergeräte
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Roberto Cudmani