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   ISSN (Online) 2190-6653
   Published by John Wiley and Sons Homepage  [1597 journals]
  • Bewertung der Barriereintegrität auf der Basis der effektiven
           Spannung mit dem Dilatanz‐ und Fluiddruckkriterium
    • Abstract: Die Barriereintegrität ist von zentraler Bedeutung für die Langzeitsicherheit von Endlagern für radioaktive Stoffe im Salinar. Die Integrität der Salzbarriere wird durch die Einhaltung des Dilatanz‐ und Fluiddruckkriteriums nachgewiesen. Während das Fluiddruckkriterium das Versagen des Gebirges aufgrund eines Lösungsdrucks beschreibt, stellt das Dilatanzkriterium das Versagen des Gebirges durch eine Scherbeanspruchung dar. Wird das Fluiddruckkriterium in den effektiven Spannungen nach Terzaghi formuliert, ist es äquivalent mit einer kleinsten effektiven Spannung von Null. Da die aufnehmbare Oktaederschubspannung beim Dilatanzkriterium nach Cristescu und Hunsche von der Oktaedernormalspannung abhängig ist, wird untersucht, welchen Einfluss das Effektivspannungskonzept nach Terzaghi auf das Dilatanzkriterium hat. Am Beispiel einer generischen Abbaureihe werden die Bereiche, in denen beide Kriterien verletzt sind, für die ursprüngliche Formulierung und für die Formulierung unter Berücksichtigung der effektiven Spannungen verglichen. Die numerischen Berechnungen erfassen einen Zeitraum von 80 Jahren nach der Auffahrung bis 1000 Jahre nach Verfüllung der Abbaue. Evaluation of the Barrier Integrity Based on Effective Stresses Using the Dilatancy and Fluid Pressure Criterion:For the long‐term safety of repositories for radioactive waste in rock salt the integrity of the rock salt barrier is of major importance. Barrier integrity is considered to be demonstrated when the dilatancy and the fluid pressure criterion are met. While the fluid pressure criterion describes hydraulic failure due to fluid pressure the dilatancy criterion describes the failure due to shear stress. If the fluid pressure criterion is given in terms of effective stress according to Terzaghi, it is equivalent to an effective minimum stress component of zero. When using the dilatancy criterion according to Cristescu and Hunsche, the octahedral shear stress bearing capacity depends on the isotropic stress. It is investigated what happens if the concept of effective stresses according to Terzaghi is applied to the dilatancy criterion. Based on a series of generic cavities, the regions where both criteria are exceeded are compared using both the original formulation as well as the version that takes into account the concept of effective stresses. The numerical simulations comprise a time period between 80 years after cavities' excavation and 1000 years after the cavities have been backfilled.
      PubDate: 2016-04-13T05:10:21.693537-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500029
  • Bettungsmodul für Trägerbohlwände in mitteldichtem Sand aus
           an einem Großversuch validierten FEM‐Berechnungen
    • Authors: Stefan Jung; Christos Vrettos
      Abstract: In der Baugrubenstatik für Trägerbohlwände können die haltenden Kräfte vor dem im Baugrund einbindenden Teil des Trägers mit Hilfe eines Bettungsmoduls berücksichtigt werden. Ein realitätsnaher Ansatz hierfür muss in der Lage sein, die Abhängigkeit der tatsächlich mobilisierten Erdwiderstandsspannungen von den Verschiebungen und der Wandgeometrie wiederzugeben. Dies war das Ziel der hier vorgestellten Parameterstudie. Die Berechnungen wurden anhand eines 3D Modells nach der Finiten‐Elemente‐Methode (FEM) unter Verwendung eines nichtlinearen, elasto‐plastischen Stoffgesetzes für einen typischen mitteldichten Sand, welches anhand bodenmechanischer Laborversuche kalibriert wurde, durchgeführt. Das numerische Modell wurde an Messergebnissen eines instrumentierten Großversuches validiert. Die maßgebenden Einflussfaktoren auf Größe und Verlauf des Bettungsmoduls wurden an repräsentativen Wandsystemen untersucht. Die Ergebnisse belegen den starken Einfluss der Verschiebung, der Tiefenlage und der Druckflächenbreite. Aus den Parameterstudien wurde ein iterativer, nichtlinearer Berechnungsansatz für den Bettungsmodul hergeleitet. Subgrade reaction modulus for soldier pile walls in medium‐dense sand from FEM calculations validated on a large‐scale test In the structural analysis of soldier pile walls, the resisting forces in the soil in front of the embedded pile can be modelled my means of a modulus of subgrade reaction. An adequate approach to this must be able to reproduce the dependency of the actually mobilized earth resistance stresses on the displacements and on the wall geometry. This was the aim of the parametric study presented herein. The calculations were carried out using a 3D model based on the finite element method (FEM) by adopting a nonlinear, elasto‐plastic constitutive law for a typical sand of medium density that has been calibrated from laboratory soil tests. The numerical model has been validated on data obtained from an instrumented large‐scale field test. The factors affecting the magnitude and the distribution of the subgrade reaction modulus were investigated on representative wall systems. The results show the strong influence of the displacement, the depth coordinate, and the width of the beam. The numerical results of the parametric study were subsequently used to derive an iterative, nonlinear relationship for the horizontal subgrade reaction modulus.
      PubDate: 2016-03-31T05:20:14.191721-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500026
  • Zum Einfluss von Schwellbelastungen auf das Tragverhalten von
           Stahlbetonfertigrammpfählen für Windenergieanlagen an Land
    • Abstract: Aufgrund der Energiewende werden zahlreiche Windenergieanlagen errichtet. Eine onshore Ausführungsvariante sind Tiefgründungen auf Stahlbetonfertigrammpfählen. Die Tragfähigkeitsermittlung dieser Pfähle kann in Deutschland beispielsweise auf der Grundlage von in der Normung aufgeführten Erfahrungswerten oder auf firmeneigenen Spezifikationen der Anlagenhersteller erfolgen. Zyklische Belastungen solcher Gründungen sind ab einer Größenordnung von 20 % des statischen charakteristischen Pfahlwiderstandes bei der Tragfähigkeitsermittlung zu berücksichtigen. Für Stahlbetonfertigrammpfähle sind die Auswirkungen von zyklischen Belastungen auf das Tragverhalten aufgrund fehlender Erfahrungen noch nicht abschließend untersucht. Um das Tragverhalten von Stahlbetonfertigrammpfählen unter zyklischer Last zu untersuchen, wurden Feldversuche in bindigen und nicht bindigen Böden ausgeführt, bei denen die Pfähle sowohl statisch als auch zyklisch unter Ansatz von unterschiedlichen Lastspannen belastet wurden. Diese Feldversuche werden in diesem Beitrag vorgestellt und deren Ergebnisse mit gängigen Verfahren aus der Normung nachgerechnet. Somit wird die Eignung dieser Verfahren zur Beschreibung des Tragverhaltens von Stahlbetonfertigrammpfählen unter statischer und zyklischer Belastung überprüft. About the influence of swell loading on the bearing behaviour of precast concrete piles for onshore wind energy plants: Due to the energy transition several wind energy plants are built. Precast impact driven concrete piles represent one option to realise foundation piles onshore. In Germany, the bearing capacity of these piles can be estimated using empirical values taken from current standards or using in‐house specifications of plant producers. Cyclic loading of such foundations exceeding 20 % of the static characteristic pile bearing capacity have to be considered when estimating the pile bearing capacity. However, the consequences of cyclic loading for the bearing behaviour of precast impact driven concrete piles are not fully understood yet. Therefore, field tests in cohesive and non cohesive soils considering static and cyclic loading considering different load amplitudes have been conducted and are presented within this paper. Using prevalent methods stated in current standards to estimate the bearing capacity of piles under static and cyclic loading are applied to recalculate the results of the field tests. Thereby, the suitability of these methods for estimation of the bearing behaviour of precast impact driven concrete piles under static and cyclic loading is reviewed.
      PubDate: 2016-03-24T06:40:10.783475-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500030
  • Coupled‐Eulerian‐Lagrangian simulation of the penetration and
           braking behavior of ship anchors in clay
    • Abstract: Submarine power cables are buried in the seafloor for protection against external threats like ship anchors. The determination of the optimum burial depth is still an important research topic. This paper presents numerical simulations of the penetration and braking behavior of ship anchors in clayey seabed. The viscohypoplastic constitutive model is applied to model the viscous behavior of clay. The Runge‐Kutta‐Fehlberg 4/5 integration method is implemented into the Coupled‐Eulerian‐Lagrangian analysis in Abaqus/Explicit to improve the efficiency and accuracy of the calculation. The soil model and the integration method are validated with benchmark test. In the numerical simulations typical anchor behaviors are observed and the basic mechanisms of the penetration of ship anchors in clay is revealed. Variations of simulation parameters show the main influence factors (anchor size, soil strength and dragging speed) on the penetration depth, providing important information for risk assessment of submarine power cables in the future. Gekoppelte Euler‐Lagrange Simulation des Penetrations‐ und Bremsverhaltens von Schiffsankern im bindigen Meeresboden Um Offshore Seekabel gegen Beschädigungen, wie z.B. von Schiffsankern zu schützen, werden sie im Meeresgrund verlegt. Die Feststellung der optimalen Verlegetiefe ist seit langer Zeit ein wichtiges Forschungsthema, da die Verlegung der Kabel große Herausforderung darstellt. In diesem Beitrag wird das Penetrations‐ und Bremsverhalten des Schiffsankers im bindigen Meeresboden mit Hilfe von numerischen Simulationen untersucht. Aufgrund der großen Verformungen des Bodens werden die Simulationen mit der gekoppelten Euler‐Lagrangeschen Methode in Abaqus/Explizit durchgeführt. Das viskohypoplastische Stoffmodell wird eingesetzt, um das viskose Verhalten des bindigen Bodens zu modellieren. Die Implementierung des Runge‐Kutta‐Fehlberg 4/5 Integrationsverfahrens hat die Effizienz und die Genauigkeit der FE‐Berechnung erhöht. In den numerischen Simulationen werden typische Ankerverhalten beobachtet und der Eindringmechanismus wird analysiert. Variationen der Simulationsparameter deuten auf wichtige Einflussfaktoren (Ankergröße, Bodenfestigkeit und Ziehgeschwindigkeit des Schiffes) der Penetrationstiefe hin.
      PubDate: 2016-03-24T06:40:09.452162-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500028
  • Numerical investigation of the influence of the driving frequency during
           pile installation of tubular piles
    • Abstract: Numerical investigation of the influence of the driving frequency during pile installation of tubular piles: Offshore and Nearshore structures are predominantly founded by use of open ended profiles. The installation of open ended profiles into the subsoil is usually done using the impact pile driving technique. To make the installation process more efficient, especially when considering the penetration velocity of the pile and the noise level, a new pile driving method was developed by IHC IQIP, formerly known as IHC Hydrohammer B.V. The influence of the standard driving method in comparison to the new driving technique is investigated in this contribution. This is done using the Finite Element Method (FEM) including a two phase model for fully saturated soil. Numerische Untersuchung zum Einfluss der Schlagfrequenz beim Einbringen von Rohrpfählen: Für die Gründung von Offshore und Nearshore Anlagen werden vorwiegend offene Profile verwendet. Die Einbringung der offenen Profile in den anstehenden Boden erfolgt meist schlagend. Um den Pfahlinstallationsprozess insbesondere hinsichtlich Einbringgeschwindigkeit und Schallemission effizienter zu gestalten, wurde von IHC IQIP, früher bekannt als IHC Hydrohammer B.V., eine neue Schnellschlagramme entwickelt. In diesem Beitrag soll der Einfluss der Standardramme im Vergleich zur Schnellschlagramme untersucht werden. Dies geschieht mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) unter Berücksichtigung eines Zweiphasenmodells für den wassergesättigten Boden.
      PubDate: 2016-03-23T04:10:03.89249-05:0
      DOI: 10.1002/gete.201500014
  • Das Wasserableitvermögen in den Querstößen von
    • Abstract: Bei den von der Bundesanstalt für Materialforschung und ‐prüfung (BAM) zugelassenen Kunststoff‐Dränelementen sind drei verschiedene Varianten von überlappenden Querstößen nach den Einbauanleitungen zulässig. Das Wasserableitvermögen innerhalb dieser Querstöße wurde vom SKZ ‐ Das Kunststoffzentrum und von der KIWA Deutschland GmbH in Abstimmung mit der BAM gemessen. Dabei zeigte sich bei den gewählten Prüfbedingungen (einem hydraulischer Gradienten i = 1, Auflasten von 20 und 50 kPa sowie den Bettungen hart/weich und weich/weich) praktisch keine Verringerung gegenüber dem Wasserableitvermögen im Kunststoff‐Dränelement selbst. Eine solche war insbesondere dann nicht zu beobachten, wenn die Dränkerne im Überlappungsbereich direkt aufeinander gelegt wurden (Variante A). Werden die Kunststoff‐Dränelemente als Ganzes entweder “dachschindelartig” hinsichtlich der Strömungsrichtung (Variante B) oder in einer gerade umgekehrten Anordnung (Variante C) übereinander gelegt, so genügt dabei eine Überlappungslänge von 20 cm, damit ausreichend Wasser durch die zwischen den Dränkernen liegende Trennschicht aus Filter‐ und Trägergeotextil strömt. Der bisher in der GDA‐ Empfehlung E2‐20 für die Bemessung angesetzte Abminderungsfaktor von 1,2 für Querstöße kann daher für die hier untersuchten, zugelassenen Produkte bei einer genügend großen Überlappung entfallen. Entsprechende Hinweise werden zukünftig in den Zulassungsscheinen gegeben. Water flow capacity in transversal joints of geocomposite drains. Three variants of overlapping transversal joints of geocomposite drains may be realized according to the construction guidelines for the geocomposite drains, which have been certified by the Federal Institute of Materials Research and Testing (BAM) for landfill capping systems. Water flow capacity within these different joints was measured by the SKZ‐ German Plastic Center und the KIWA Deutschland GmbH in accordance with BAM. For the given test conditions (hydraulic gradient equal to 1, 20 and 50 kPa loading pressure as well as bedding soft/rigid and soft/soft) actually no reduction of water flow capacity within the joints compared to the water flow capacity of the geocomposite drain itself was found. This especially applied to variant A, where the drain cores themselves were overlapped in the area of the joint. If the whole geocomposite drains were overlapped, either in a roofing shingle arrangement with respect to flow direction (variant B) or a reversed roofing shingle arrangement (variant C) a length of the overlapping area of 20 cm was sufficient to have a large enough water flow through the layer of carrier‐ and filter‐geotextile between the two drain cores. The factor of reduction of 1.2, which is recommended by the German Geotechnical Society (DGGT, GDA‐recommendation E2‐20) for the design and use of geocomposite drains in landfill cappings because of the possible effects of joints may therefore be neglected for transversal joints of sufficient overlapping length. Respective advice will be given in the certification documents of the products.
      PubDate: 2016-03-03T05:15:58.252872-05:
      DOI: 10.1002/gete.201600001
  • Trogbaugruben ‐ Anforderungen an die Dichtigkeit
    • Authors: Arne Kindler
      Abstract: Entsprechend der gesetzlichen Vorgaben nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) zum Schutz des Grundwassers hat die Bundesrepublik Deutschland festgeschrieben, dass das Grundwasser flächendeckend vor jeglicher Verunreinigung und anderen nachteiligen Veränderungen seiner Eigenschaften zu schützen ist. Aus diesem Grund dürfen bei Baumaßnahmen im Grundwasser keine Materialien eingesetzt werden, welche eine nachteilige Veränderung desselben verursachen können. Darüber hinaus ist bei Baumaßnahmen im Grundwasser sicherzustellen, dass es durch die Eingriffe zu keinen nachteiligen Veränderungen von angrenzenden Bauwerken oder der Vegetation kommt. In diesem Zusammenhang ist die Wasserrechtlichen Erlaubnis (WE) der einzelnen Landesbehörden zu sehen, in welcher unter anderem maximale Restwasserraten bei geplanten Trogbaugruben vorgeschrieben bzw. bestätigt werden. In Berlin resultiert die Vorgabe von qR = 1,5 l/s je 1000 m2 benetzter Fläche aus 3D‐Grundwassersimulationen der 90‐iger Jahre für verschiedene Bauszenarien rund um den Potsdamer Platz und dem Stadtpark Großer Tiergarten in Berlin‐Mitte für die seinerzeit geplanten Bauvorhaben. Die damals ermittelte zulässige Restwasserrate galt als Maximalwert zur Vermeidung von Umweltauswirkungen auf den Großen Tiergarten. Das heißt, bei Berücksichtigung aller möglichen gleichzeitig auszuführenden Bauvorhaben der 90‐Jahre konnte bei der o.g. Restwasserrate davon ausgegangen werden, dass der Große Tiergarten als Gartendenkmal nicht trocken fällt. Über diese maximale Restwasserrate “entbrennen” immer wieder Diskussionen zwischen Planern, Bauwirtschaft und Umweltbehörden, ob dieses “Ziel” auch heute unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch erstrebenswert erscheint oder ob ein Umdenken hinsichtlich dieser restriktiven Vorgabe nicht sinnvoll wäre. In einem ersten Schritt werden kurz die technischen Qualitätssicherungsmaßnahmen der Firma Stump Spezialtiefbau GmbH beschrieben, unter welchen die Randbedingungen die vorzustellenden Ergebnisse erzielt wurden. In einem weiteren Schritt werden die Ergebnisse bisherigen maßgebenden Veröffentlichungen gegenübergestellt um einige Auswertungen erweitert und diskutiert. Abschließend wird ein Statement zur Ermittlung einer angemessen Restwasserrate unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten gegeben. Trough pits ‐ requirements regarding their impermeability In accordance with the legal requirements under the Clean Water Act (CWA) for the protection of groundwater, the Federal Republic of Germany defined that groundwater is to be protected from any contamination and other adverse changes in its properties. Thus, no materials are allowed to be used at construction sites affecting the groundwater, which may cause harm to the groundwater. Furthermore, at construction sites influencing the groundwater no negative influence on adjacent buildings or vegetation is allowed. In this context, the “Wasserrechtliche Erlaubnis” (WE) given by the individual national authorities has to be taken into account, which regulates the maximum residual water rates at planned trough pits. In Berlin, the specification of a maximum qR = 1.5 l / s per 1,000 m2 of wetted surface results from 3D groundwater simulations carried out in the 90s of the last century for various building scenarios around the Potsdamer Platz and the city park Großer Tiergarten. The former determined permissible residual water rate was considered a maximum value in order to avoid environmental impacts to the Tiergarten. Therefore, under consideration of all construction work simultaneously executed in the 90s it was concluded that the Großer Tiergarten does not fall dry. Regarding this maximum residual water rate discussions between designers, construction industry and environmental authorities break out repeatedly. It is controversially discussed, whether this target remains desirable with respect to economic aspects. In a first step, the technical quality assurances of the company Stump Spezialtiefbau GmbH that are the basis of the described results in this paper are described. In a further step, the results in this paper are compared to results found in recent relevant publications. Further interpretation of the results is done and the results are discussed in detail. Finally, a statement in order to determine a reasonable rate of residual water is determined that also takes into account economic aspects.
      PubDate: 2016-03-02T08:10:16.953909-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500034
  • Analytisch formulierte Näherungslösungen zur
           Grundwasserströmung bei einer Restwasserhaltung
    • Authors: Eugen Perau; Nils Meteling
      Abstract: Bei der Erstellung von Baugruben im Grundwasser ist es sinnvoll, die Verbauwände in eine schwächer durchlässige Bodenschicht einzubinden und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Da bei einer solchen Konstruktion die Verbauwände unterströmt werden, entsteht ein Strömungsfeld, das für verschiedene Berechnungen und Standsicherheitsnachweise ermittelt werden muss. So müssen zum Beispiel hydraulische Gradienten, Filtergeschwindigkeiten sowie Potenziale und Porenwasserdrücke bestimmt werden. Diese werden zur Ermittlung der Wandbelastung aus Erd‐ und Wasserdruck, bei den Nachweisen gegen hydraulischen Grundbruch, gegen innere Erosion, gegen Versagen des Erdwiderlagers sowie zur Bestimmung des Grundwasserzuflusses verwendet. Mit der Finite‐Elemente‐Methode (FEM) wird für derartige Strömungsprobleme eine systematische Parameterstudie durchgeführt, auf deren Basis analytische Näherungslösungen unter Einbeziehung theoretischer Grenzfälle formuliert werden. Eine Optimierung der durchgeführten Parameterstudie sowohl für den ebenen als auch für den rotationssymmetrischen Strömungszustand mit isotropem und anisotropem Baugrund ist möglich, indem das Strömungsproblem zunächst als parametrisiertes Randwertproblem definiert wird. Eine Auswertung der mathematischen Eigenschaften des Randwertproblems sowie der Dimensionsanalyse ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der Parameter. Analytical approximate solution for ground water flow at a residual water drainage system If excavations are conducted which go below the groundwater table, it makes sense to embed the pit wall in a less permeable soil stratum and to operate a residual water drainage system. With such a construction water flows under the pit walls and so a flow field arises which has to be determined for various calculations and stability verifications. For instance, hydraulic gradients, discharge velocities as well as potential heads and pore‐water pressures have to be calculated. These values are needed to determine the earth and water pressure distribution. They can also be used for verifications in relation to hydraulic failure, internal erosion and failure of the earth support, and also for the calculation of groundwater influx. Using the Finite Element Method (FEM) a systematic parameter study is conducted as the basis for formulating analytical approximation solutions, including theoretical boundary cases. It is possible to optimize the parametric study for both plane and axis‐symmetrical states with isotropic and anisotropic subsoil and to do this by defining the hydraulic problem as a parameterized boundary value problem. By evaluating the mathematical characteristics of the boundary value problem and conducting a dimensional analysis it is possible to reduce the number of parameters considerably.
      PubDate: 2016-03-02T08:10:15.958856-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500032
  • Jahresinhaltsverzeichnis geotechnik 2015
    • PubDate: 2016-03-01T08:01:57.29504-05:0
      DOI: 10.1002/gete.201690013
  • Themen Heft 2/2016
    • PubDate: 2016-03-01T08:01:57.240095-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690010
  • Inhalt: geotechnik 1/2016
    • PubDate: 2016-03-01T08:01:57.038248-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690011
  • Titelbild: geotechnik 1/2016
    • Abstract: Bei der Planung des neuen Südflügels des Wittenberger Schlosses wurden die historischen Baukanten des Schlossensembles aufgegriffen und wiederhergestellt. Die Aufgabenstellung für die beteiligten Bauunternehmen lautete, die alten Fundamente nicht zu zerstören, sondern sie weiterhin sichtbar in den Neubau zu integrieren. Um die alten Grundmauern ausreichend tragfähig für die neuen Fundamente zu machen, mussten sie zur Einleitung der Druckbelastungen in den darunterliegenden Boden nachgegründet werden. Hierzu war erforderlich, sie möglichst erschütterungsarm und schonend zu durchbohren. Dies Durchbohren musste mit kleinem und leichtem Bohrgerät erfolgen, zumal die räumlichen Verhältnisse auf der Baustelle wegen der alten Mauern sehr beengt waren. (Foto: Friedr. Ischebeck GmbH)
      PubDate: 2016-03-01T08:01:55.844685-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690000
  • Tonstein als Wirtsgestein: Ein geomechanischer Beitrag über
    • Authors: Christof Lempp; Flora Menezes, Simon Sachwitz
      Abstract: Der Opalinuston ist ein prominenter Vertreter der Organik‐haltigen Tonsteine oder Schiefertone, die in der Schichtenfolge aus Trias und Jura regional ein mehrere 10er Meter mächtiges, relativ homogenes Schichtpaket bildet. In Abhängigkeit vom Verfestigungsgrad der Pelitgesteine variieren die geomechanischen Parameter Scherfestigkeit, Zugfestigkeit und Durchlässigkeit, die bei einer zu diskutierenden Nutzung als Wirtsgestein für die Lagerung radioaktiver Abfälle auch bautechnische Bedeutung erlangen. Ein Tunnelvortrieb im Opalinuston bot die eher seltene Gelegenheit, Proben aus unverwittert frischen Schiefertonen in größerem Umfang als bei üblichen Bohrungen zu gewinnen. Es werden geomechanische Laborversuche, insbesondere mehrstufige, triaxiale Kompressionsversuche und hydraulic‐fracturing‐Versuche an definiert räumlich eingespannten Quaderproben ausgewertet, um Scherfestigkeit, hydraulische Zugfestigkeit sowie Durchlässigkeits‐ bzw. Abdichtungseigenschaften des Opalinustons zu charakterisieren. Einführend wird in diesem Kontext die Bedeutung des Sättigungszustandes und dessen Veränderlichkeit diskutiert. Die ermittelten geomechanischen Parameter werden verglichen mit vormals höher und mit ähnlich beanspruchten, äußerlich gleich erscheinenden Pelitgesteinen aus Japan und aus der Schweiz.
      PubDate: 2016-01-14T02:41:44.810632-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500025
  • Prüfung der Oxidationsbeständigkeit von
           Kunststoffdichtungsbahnen im Autoklav
    • Abstract: Das Oxidationsverhalten von chemisch mit Phenolen und Phosphiten stabilisierten Kunststoffdichtungsbahnen aus Polyethylen mit unterschiedlichen Additivkonzentrationen wurde bei hohen und niedrigen Sauerstoffdrucken mittels Autoklaventest untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Einfluss der chemischen Stabilisierung bei einem Sauerstoffdruck von 50 bar stark unterdrückt wird und mit einer zufriedenstellenden Auflösung nicht erfasst werden kann. Der Einfluss der chemischen Stabilisierung auf das Oxidationsverhalten der Kunststoffdichtungsbahnen bei niedrigeren Sauerstoffdrucken bis zu 5 bar lässt sich dagegen erfassen und evaluieren. Die effektive Geschwindigkeitskonstante des Stabilisatorverbrauches folgt einem Potenzgesetz über dem Sauerstoffdruck.
      PubDate: 2016-01-14T02:41:43.779137-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500020
  • Zur Rolle der Materialmodelle beim Standsicherheitsnachweis
    • Abstract: Die Ansicht, dass für die numerische Simulation von geotechnischem Versagen das Materialmodell keine wesentliche Rolle spielt, wird kritisch erörtert. Auf Grund von Literaturhinweisen und eigenen Untersuchungen wird gezeigt, dass das Materialmodell durchaus eine Rolle spielen kann. Es ist daher fundiertes Fachwissen über die Materialmodelle erforderlich. Eine a priori Außerachtlassung von Materialmodellen bei Standsicherheitsnachweisen sollte vermieden werden.
      PubDate: 2016-01-14T02:41:42.775205-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500017
  • Nachhaltig experimentieren
    • Authors: Christos Vrettos
      Pages: 1 - 1
      PubDate: 2016-03-01T08:01:55.769581-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690014
  • Ein thermisch‐mechanisches Stoffmodell für Steinsalz mit
           Berücksichtigung von Schädigung, Bruch und Verheilung
    • Pages: 2 - 17
      Abstract: Aktuell werden Grubengebäude im Steinsalz für die Endlagerung von schwach‐ und mittelradioaktiven oder chemotoxischen Abfällen genutzt. Um für diese Grubengebäude Aussagen zur Integrität der Barriere zu machen oder um geotechnische Abdichtungsbauwerke zu bemessen, sind numerische Werkzeuge erforderlich. Am Institut für Grundbau und Bodenmechanik der Technischen Universität Braunschweig ist für Prognoseberechnungen das Stoffmodell TUBSsalt entwickelt worden. Die Formulierung des Stoffmodells erlaubt die Abbildung der wesentlichen Kriechvorgänge sowie der Phänomene Schädigung, Bruch und Verheilung. Ebenso wird der Einfluss der Temperatur auf das mechanische Verhalten berücksichtigt. Die erforderlichen Parameter können anhand von Laborversuchen bestimmt werden. Die Implementierung des Stoffmodells erfolgte in zwei unterschiedlichen numerischen Programmsystemen der Methode der Finiten Elemente und der Methode der Finiten Differenzen. Mit einem einheitlichen Parametersatz für einen Salztyp kann eine gute Übereinstimmung zwischen den berechneten Daten und den Versuchsergebnissen erzielt werden. Um ein vielseitiges und zuverlässiges Werkzeug zur Bemessung von Hohlräumen im Salzgebirge zu erhalten, wird die Validierung des Stoffmodells auch an komplexeren Strukturen fortgesetzt. A thermal‐mechanical constitutive model for rock salt with consideration of damage, failure and healing. Numerous mine workings in rock salt are used in the present for the disposal of low and intermediate level radioactive waste or chemo‐toxic waste. In order to get information about the integrity of the mine workings' barrier or to calculate geotechnical sealing structures, numerical tools are necessary. For this purpose, the constitutive model TUBSsalt was developed at the Institute for Soil Mechanics and Foundation Engineering of the Technische Universität Braunschweig. The constitutive model's formulation enables the simulation of the significant creeping mechanisms as well as damage, failure and healing. The influence of the temperature on the mechanical behavior is also considered. The parameters can be determined by laboratory tests. The implementation of the constitutive model is realized in two different numerical program systems. By using a uniform set of parameters for a type of salt a good match between the calculated data and the measured data can be achieved. In order to get a versatile and reliable tool for the calculation of cavities in rock salt, the validation of the constitutive model will be continued with more complex structures.
      PubDate: 2016-03-01T08:01:56.226212-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500010
  • Topologieoptimierung in der Geotechnik: Anwendung auf
           Gründungsstrukturen und Validierung
    • Pages: 18 - 28
      Abstract: Die Anwendung von Strukturoptimierung im Bereich der Geotechnik wird in diesem Artikel vorgestellt. Der generelle strukturelle Aufbau (Topologie) eines Streifenfundaments wird hinsichtlich des Verformungsverhaltens optimiert. Zur Topologieoptimierung wird die Solid‐Isotropic‐Material‐with‐Penalization‐(SIMP)‐Methode angewendet. In diesem Artikel wird dafür eine Finite‐Elemente‐Analyse mit einem entsprechendem Optimierungsalgorithmus gekoppelt. Für die FE‐Analyse wird ein hypoplastisches Stoffmodell zur Modellierung von Materialübergängen angewendet. Untersucht werden vier ebene Lastfälle. In einer anschließenden Validierung mit physikalischen 1‐g‐Modellversuchen werden nachgebildete optimierte Gründungsstrukturen belastet und mit alternativen volumengleichen Fundamenten hinsichtlich ihres Last‐Verformungs‐Verhaltens verglichen. Die präsentierte Untersuchung zeigt sowohl die Anwendbarkeit als auch das Potenzial der Topologieoptimierung in der Geotechnik. Topology optimization in geotechnical engineering: application to foundations and validation. This article presents the application of structural optimization in geotechnical engineering. The general design (topology) of a foundation strip is optimized with respect to its deformation behaviour within the service limit state. The SIMP‐method is applied for the topology optimization. Hence, a finite element analysis with Abaqus is combined with an adequate optimization algorithm. A hypoplastic constitutive model for modeling material transitions is used for finite element analysis. Four load cases will be examined. The optimized topology design will be reproduced for the following validation with 1 g physical models. A comparison of the load deformation behavior with non optimized foundations with equal volume is carried out. The presented study shows the applicability and potential of topology optimization in geotechnical engineering.
      PubDate: 2016-03-01T08:01:55.374456-05:
      DOI: 10.1002/gete.201400031
  • Auswertung von Setzungsmessungen an Brückenbauwerken am Berliner Ring
    • Pages: 29 - 39
      Abstract: Seit 1996 wurden sieben Autobahndreiecke am Berliner Ring umgestaltet. Hierzu erfolgte der Neubau von Großbrücken mit Gesamtlängen bis 200 m. Die Gründung der Pfeiler und Widerlager wurde ausnahmslos als Flachgründung ausgeführt. Nach DIN 4019 sind für Setzungsberechnungen vorzugsweise Rechenmoduln E* durch Rückrechnung von Setzungsbeobachtungen zu gewinnen. Die an den Bauwerken ausgeführten Setzungsmessungen wurden ausgewertet. Mit den vorliegenden Messergebnissen konnten durch Rückrechnung für Sand und Geschiebemergel Rechenmoduln E* ermittelt werden. Durch Vergleichsrechnungen fanden diese Bestätigung und können für zukünftige Setzungsprognosen an Brückenbauwerken in gleichartigen Böden Verwendung finden. Evaluation of settlement measurements at bridge constructions along highway Berliner Ring. Seven highway interchanges along highway A 10 Berliner Ring have been reconstructed since 1996. Large new bridges with length of up to 200 m were built in the frame of that projects. The foundations of the piers and abutments are designed and constructed as shallow foundations on sand and boulder clay. Settlement prediction was done by means of back calculated modulus of elasticity E* based on measured settlements. The main project details, subsoil conditions and results from measurements as well as back calculations are presented in the paper. The results are shown to be in good agreement and can be used for settlement prediction of shallow foundations on similar subsoil conditions.
      PubDate: 2016-03-01T08:01:55.882759-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500006
  • Die Methode der kinematischen Elemente in der Geotechnik – aktuelle
           Entwicklungen und Anwendungen
    • Pages: 40 - 53
      Abstract: Die Berechnung von Grenzzuständen in Böden und Fels im Hinblick auf die Tragfähigkeitsbestimmung und Standsicherheitsanalysen ist eine klassische Aufgabe des Grundbaus. Eine leistungs‐ und anpassungsfähige Methode zur Lösung solcher Probleme ist die Kinematische‐Element‐Methode (KEM), welche vom ersten Verfasser vor etwa 30 Jahren vorgestellt wurde. Diese wurde seitdem kontinuierlich weiterentwickelt und auf ein immer breiteres Aufgabenfeld angewendet. Nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der KEM wird in diesem Beitrag deren Anwendung auf komplexe Fragestellungen anhand von Beispielen vorgestellt und diskutiert. Behandelt werden die Bestimmung von Grundbruchlasten bei tief liegender Fundamentsohle und benachbarten Fundamenten, das Trapdoor‐Problem und die Berechnung der Tragfähigkeit von Plattenankern. Die Möglichkeit der Optimierung einer Böschungsgeometrie wird aufgezeigt sowie ein Konzept zur Berücksichtigung teilgesättigter Bodenverhältnisse und räumlicher Einflüsse beschrieben. The method of kinematical elements in geotechnics – new developments and applications. The prediction of limit states in soils and rocks is a classical task in foundation engineering. An efficient and adaptable tool to solve such problems is the kinematical element method (KEM), which has been presented by the first author nearly 30 years ago. This method has been improved continuously and has been applied to a more and more broad field of problems. Following a short introduction to the basic principles of the method a number of applications of KEM to complex topics is presented and discussed. Bearing capacity of deep footings and of two adjacent interfering footings, the trap door problem and the ultimate load of plate anchors are studied. The potential of optimizing the geometry of a slope is demonstrated and approaches to take into account unsaturated soil conditions as well as three dimensional effects are shown.
      PubDate: 2016-03-01T08:01:54.471764-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500007
  • Modelling of surface settlements induced by a non‐uniformly
           deforming tunnel
    • Authors: Jinyang Fu; Herbert Klapperich, Rafig Azzam, Junsheng Yang
      Pages: 54 - 65
      Abstract: The design of tunnels requires the proper prediction of surface settlements for estimating the potential impact on adjacent structures. In computational methods, accurate prediction of the tunnelling‐induced surface settlements should consider the features of the non‐linear elastic soil behaviour, the tunnel deformation boundary condition and the tunnelling details. In this paper the tunnel‐deforming mechanism is modelled by an analytical approach to account for the three different tunnel‐deforming components, i.e. ground loss, ovalization and vertical translation. The deformation around the tunnel profile was shown to be highly non‐uniform. Such a tunnel deformation model was then integrated into the numerical analysis to investigate how the influences affect the predicted surface settlement profile. The capacity and applicability of the proposed procedure were explored by means of a parametric study. Results indicate that a realistic tunnel‐deforming pattern combined with a soil model that can take account of stiffness decay at small strains can lead to a more accurate prediction of tunnelling‐induced settlement profiles. Modellierung von Oberflächensenkungen durch ungleichmäßige Verformungen eines Tunnels. Der Entwurf von Tunneln erfordert eine genaue Vorhersage von Oberflächensenkungen zur Abschätzung der möglichen Auswirkungen auf angrenzende Bauwerke. Im Rechenverfahren sollte eine genaue Vorhersage der durch den Tunnelbau hervorgerufenen Oberflächensenkungen die Eigenschaften des nichtlinearen, elastischen Bodenverhaltens, die Randbedingungen der Tunneldeformation und Einzelheiten des Tunnelbaus berücksichtigen. In dieser Arbeit wurde der Tunnelverformungsmechanismus durch eine analytische Herangehensweise dargestellt, um drei verschiedene Tunnelverformungskomponenten, d. h. Masseverlust, Ovalisierung und vertikale Translation, zu berücksichtigen. Die Verformung rund um das Tunnelprofil erwies sich als höchst uneinheitlich. Ein solches Tunnelverformungsmodell wurde dann in der numerischen Analyse angewandt, um die Auswirkungen der Einflussfaktoren auf das vorhergesagte Profil der Oberflächensenkung zu erforschen. Die Kapazität und die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens wurden von einer Parameterstudie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein realistisches Tunneldeformationsmuster zusammen mit einem Bodenmodell, welches Festigkeitsverlust bei kleiner Belastung berücksichtigen konnte, zu einer genaueren Vorhersage des durch den Tunnelbau verursachten Bodensenkungsprofils führen können.
      PubDate: 2016-03-01T08:01:57.795845-05:
      DOI: 10.1002/gete.201400033
  • DGGT‐Mitteilungen: geotechnik 1/2016
    • Pages: 66 - 69
      PubDate: 2016-03-01T08:01:57.599231-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690001
  • Persönliches: geotechnik 1/2016
    • Pages: 69 - 71
      Abstract: In memoriam Em. Univ.‐Prof. Dipl.‐Ing. Martin Fuchsberger M.Sc. In memoriam Prof. Dr. Edmund Krauter Paul von Soos, Leitender Akademischer Direktor i. R., wurde 90
      PubDate: 2016-03-01T08:01:54.951427-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690002
  • 15. Altbergbau‐Kolloquium in Leoben
    • Pages: 71 - 71
      PubDate: 2016-03-01T08:01:54.368294-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690003
  • CBTR‐Nachrichten: geotechnik 1/2016
    • Pages: 72 - 74
      PubDate: 2016-03-01T08:01:56.869592-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690004
  • Dissertationen: geotechnik 1/2016
    • Pages: 74 - 79
      PubDate: 2016-03-01T08:01:55.087504-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690005
  • Über Bauwerkssetzungen. Von Manfred Fross
    • Pages: 79 - 80
      PubDate: 2016-03-01T08:01:58.190959-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690012
  • Geotechnische Nachweise und Bemessung nach EC 7 und DIN 1054 –
           Grundlagen und Beispiele. Von Conrad Boley
    • Pages: 79 - 79
      PubDate: 2016-03-01T08:01:56.702633-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690006
  • Berufliche Weiterbildung am BSZ “Julius Weisbach”
    • Pages: 80 - 81
      PubDate: 2016-03-01T08:01:56.786398-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690007
  • Zuschrift zum Beitrag “Zur lateralen Bettungssteifigkeit von
    • Pages: 81 - 82
      PubDate: 2016-03-01T08:01:57.462136-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690008
  • Termine: geotechnik 1/2016
    • Pages: 83 - 84
      PubDate: 2016-03-01T08:01:57.089755-05:
      DOI: 10.1002/gete.201690009
  • Stability of infinite slopes investigated with elastoplasticity and
    • Authors: Fabian Schranz; Wolfgang Fellin
      Abstract: It is commonly assumed that the maximum slope angle β of an infinite cohesionless slope is equal to the friction angle of the soil ϕ. However, this relation holds only for a dilatancy angle ψ equal to the friction angle if the Mohr‐Coulomb failure criterion is employed. This article demonstrates that the increase of the soil strength due to the plain‐strain conditions in an infinite slope allows for using β = ϕ as a conservative approximation for ϕ < 35° and ψ > ϕ/3. Further, the presented calculations support the common practice in geotechnical engineering of using the strength parameters obtained from triaxial tests in limit state calculations like the Bishop's method without further consideration of the dilatancy. However, it seems to be more appropriate to use direct shear tests when possible, i.e. for fine grained soils. Standsicherheit unendlich langer Böschungen untersucht mit Elastoplastizität und Hypoplastiztät Es wird üblicherweise angenommen, dass die maximale Neigung β einer unendlich langen, kohäsionslosen Böschung dem Reibungswinkel ϕ des Materials entspricht. Bei der Verwendung des Versagenskriteriums nach Mohr‐Coulomb ist das jedoch nur korrekt für Böden mit Dilatanzwinkel ψ gleich dem Reibungswinkel. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass in Folge des ebenen Verzerrungszustandes β = ϕ als konservative Schätzung verwendet werden kann wenn ϕ < 35° und ψ > ϕ/3 gilt. Außerdem bestätigen die angestellten Berechnungen die übliche Vorgehensweise in der Geotechnik Standsicherheitsuntersuchungen, wie zum Beispiel das Lamel lenverfahren nach Bishop, mit Festigkeitsparameter aus dem Triaxialversuch ohne Berücksichtigung der Dilatanz durchzuführen. Es scheint jedoch angemessener, wenn möglich Rahmenscherversuche durchzuführen, um die erforderlichen Parameter zu erhalten.
      PubDate: 2015-12-10T05:30:13.497851-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500021
  • Empfehlungen zur Verwertung von Baggergut im Deichbau
    • Abstract: Herkömmliche Deichbaumaterialien wie Mergel (Ostsee) oder Klei (Nordsee) werden zunehmend knapp und müssen für Neubauten und die Ertüchtigung von Landesschutzdeichen häufig unter erheblichen Eingriffen in die Natur gewonnen und über größere Strecken transportiert werden. (Nass‐)Baggergut fällt dagegen regelmäßig in großen Mengen bei der Unterhaltung von Häfen und Wasserstraßen an und kann nach materialabhängiger Aufbereitung abfallrechtlich verwertet werden – auch als Ersatzbaustoff im Deichbau. Im Projekt DredgDikes wurden über einen Zeitraum von fast fünf Jahren verschiedene Chargen Baggergut auf ihre Eignung als Deichersatzbaustoff untersucht. Dazu wurden ein umfangreiches Laborprogramm durchgeführt und zwei Forschungsdeiche in Rostock und Umgebung mit Baggergut hergestellt, an denen eine Vielzahl an Feldversuchen durchgeführt wurden. Diese Forschungsbauwerke bleiben auch weiterhin instrumentiert, um langfristige Erkenntnisse zu gewinnen. Als Ergebnis dieser Untersuchungen entstanden Empfehlungen für die Planung, die Herstellung und die Pflege von Deichen aus Baggergut sowie zum genehmigungsrechtlichen Umgang mit Baggergut im Deichbau und zum notwendigen Untersuchungsumfang, die es zukünftig ermöglichen, geeignete Materialien auszuwählen und zum Einsatz zu bringen. Recommendations for the recovery of dredged material in dike construction. Conventional dike construction materials such as boulder clay / marl (Baltic) or marsh clay (North Sea) are becoming increasingly scarce. They are often mined in environmentally sensitive areas and transported over considerable distances to the site of dike (re)construction. On the other hand large quantities of dredged material regularly incur during the maintenance of ports and waterways, which can be recovered after a material dependent treatment according to waste legislation – e.g. as replacement construction material for dikes. In the project DredgDikes over a period of almost five years, several batches of dredged material were tested for their suitability as replacement dike construction material. For this purpose, an extensive laboratory programme was carried out and two research dikes in Rostock and the surrounding area were built with dredged materials, where a variety of field tests were carried out. These research installations shall stay instrumented to attract long‐term findings. As a result, recommendations were developed for the design, construction and maintenance of dikes made with dredged materials. Also, recommendations regarding the legal handling of dredged material in the context of dikes and the necessary scope of investigation could be derived. These recommendations will enable selecting suitable materials and bringing them to use.
      PubDate: 2015-12-10T05:30:12.31735-05:0
      DOI: 10.1002/gete.201500027
  • Einfluss der Überkonsolidation auf das Sekundärsetzungsverhalten
           von Klei bei Wiederbelastung
    • Authors: Christopher Tinat; Matthias Rosenberg
      Abstract: Das Sekundärsetzungsverhalten von weichen bindigen Böden stellt eine große Herausforderung für die moderne Baupraxis dar. Das Ziel von Vorbelastungsmaßnahmen ist neben der Vorwegnahme der Lastsetzungen des Bauwerkes die bestmögliche Reduzierung der langfristig andauernden Sekundärsetzungen. Auf Grundlage der durchgeführten eindimensionalen Kompressionsversuche an Klei wurde der Einfluss einer Vorbelastung auf das Sekundärsetzungsverhalten bei Wiederbelastung belegt. Die Sekundärsetzungen eines Bodens können durch Überkonsolidation maßgeblich verringert werden. Dabei ist nicht nur das Überkonsolidationsverhältnis, sondern vielmehr das Differenzmaß der auf die Entlastung folgenden Wiederbelastungsspannung eine entscheidende Größe. Im Gegensatz zur Erstbelastung ist der Sekundärsetzungsbeiwert des Bodens bei einer Wiederbelastung spannungs‐ und zeitabhängig. Die Ergebnisse konnten anhand des Cα/Cc – Konzepts von MESRI unter Berücksichtigung des Prinzips der äquivalenten Spannung belegt werden. Influence of the overconsolidation on the secondary settlement behavior in the recompression range of organic clay. The secondary settlement behavior of soft cohesive soils is a particular challenge for the modern civil engineering. Apart from anticipating the load ratios of the building the aim of preloading the soil is to reduce at its best the postconstruction secondary settlements to acceptable limits. Based on the one‐dimensional compression tests on clay, the influence of preloading on the secondary settlement could be proved. The secondary settlement of soils can be significantly reduced by overconsolidation. Not only the overconsolidation ratio, but rather the difference between discharge and reloading is a decisive factor. In contrast to the initial loading the secondary compression index of the soil depends on stress and time when reloaded. The results could be retraced on the bases of the Cα/Cc concept of compressibility developed by MESRI by taking the equivalent stress into account.
      PubDate: 2015-11-27T04:20:09.554426-05:
      DOI: 10.1002/gete.201500022
School of Mathematical and Computer Sciences
Heriot-Watt University
Edinburgh, EH14 4AS, UK
Tel: +00 44 (0)131 4513762
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