Evolution und Auswirkung von Grenzschichten an Wänden und Säulen in körnigen Böden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Ver- und Entspannung von Sandboden durch relativ zu ihm bewegte Baukörper wurde experimentell und theoretisch untersucht mit dem Ziel, Anwendungsgrenzen praktikabler Rechenmodelle zu klären und zu erweitern. Im Nahfeld - Grenzschicht genannt - konzentrieren sich Form- und Zustandsänderungen. Überdies können sich von dort aus Scherbänder entwickeln. Mit Finite-Element-Berechnungen unter Anwendung eines hypoplastischen Stoffgesetzes konnten Beobachtungen auf einer Baustelle mit verankerter Spundwand sowie bei einem Großversuch mit Vernagelung gut reproduziert werden. Dies erfordert eine Anpassung von Elementdicken und Lagerungsdichten und unterstützt insoweit konventionelle Nachweisverfahren. Genauere Einblicke ergeben sich aus Modellversuchen und deren Nachrechnung mit Hypoplastizität und polaren Größen. Bis zu Peakzuständen gelingt so eine Validierung bei bezogen auf die Korngröße kleinen Systemen, da die erforderliche feine Diskretisierung Grenzen setzt. Die anschließende starke Entspannung wird mit diesem Modell aber nicht erfasst. Einerseits wurde damit wie geplant ein Interface- Element für praktische Zecke entwickelt und durch Anpassung an Feldbeobachtungen quantifiziert. Andererseits und unerwartet wurde eine bei anfänglich dichter Lagerung starke Entspannung jenseits des Peaks entdeckt, die durch keines der vorliegende Rechenmodelle erfasst wird. Diese granuläre Entspannung bei monotoner Scherung wurde und wird wegen ihrer physikalischen und praktischen Bedeutung weiter erforscht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2004): Hypoplastic Simulation of Piles and Column Foundations. In: H. Brandl, F. Kopf (Eds.): 16th European Young Geotechnical Engineers Conference EYGEC, Wien, 7.-10. Juli 2004, S. 303-312. Herausgegeben vom Österreichischen Ingenieur- und Architekten-Verein, Wien
Rebstock, D.
- (2004): Kontrolle von Baugruben in nichtbindigen und bindigen Böden mittels Hypoplastizität. 11. Darmstädter Geotechnik-Kolloquium
Gudehus, G., Słominski, C., Meier, T.
- (2004): Polar boundary conditions along a soil-structure interface. CMM-2004-Computer Methods in Mechanics
Słominski, C., Tejchman, J.
- (2005): Kleinbohrpfähle unter statischer und zyklischer Belastung - hypoplastische Simulationen. In: J. Stahlmann, J. Gattermann, M. Fritsch: Pfahl-Symposium 2005, Braunschweig, 24.-25. Februar 2005, S. 349-365. Herausgegeben von Institut für Grundbau und Bodenmechanik der TU Braunschweig
Rebstock, D.
- (2006): Deformation measurements in granular bodies using a particle image veiocimetry technique. Archives of Hydro-Engineering 53, S. 71-94
Słominski, C , Niedostatkiewicz, M., Tejchman, J.
- (2006): Eingeschränkt duktile geotechnische Tragsysteme. 29. Baugrundtagung Bremen
Gudehus, G.
- (2006): Versagensmechanismen von Pfählen unter zyklischer Belastung. 29. Baugrundtagung 2006, Spezialsitzung "Forum für junge Geotechnik-Ingenieure", Bremen, 27.-30. September 2006
Rebstock, D.
- (2007): Application of particle image velocimetry (PIV) for deformation measurement during granular silo flow. Powder Technology
Słominski, C., Niedostatkiewicz, M., Tejchman, J.
- (2007): Validierung von Rechenmodellen zur Scherzonenentwicklung mit Versuchen im Labor und in situ. Veröffentlichung des Instituts für Boden- und Felsmechanik der Universität Karlsruhe, Heft 169
Słominski, C.
