Ausgangssituation

Im Rahmen des Graduiertenkollegs "Seehäfen für Containerschiffe zukünftiger Generationen" soll im vorlie- genden Projekt ein Rechenmodell 'Struktur-Wasser-Untergrund' zur numerischen Berechnung diverser Belastungssituationen auf Bauwerke im Hafenbereich erstellt werden. Neben einer realitätsnahen Modellie- rung der Hafenanlage (Hafenbecken und Kaianlage) liegt das besondere Augenmerk auf der Beschreibung des Verformungsverhaltens des wassergesättigten Mediums Baugrund. Hierbei soll dessen nichtlineares Materialverhalten unter Einbeziehung der Mehrphasen-Charakteristik Berücksichtigung finden.

Vorgehensweise

Die betrachtete Hafenanlage inklusive des Baugrundes soll mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) untersucht werden. Dabei kann für die Modellierung der Hafenanlage auf verschiedene Vorarbeiten zurückgegriffen werden. Zunächst steht die Implementierung eines geeigneten Materialgesetzes für die nichtlineare Berechnung des 2-Phasen-Mediums Boden im Vordergrund. Anschließend wird das numerische Modell für dynamische Analysen (z.B. Schiffsstoß oder Pfahlrammung) erweitert. Dabei soll die Wellenabstrahlung ins Unendliche sowohl im Boden als auch im Wasser mit einer möglichst realitätsnahen Modellierung des Fernfeldes erfolgen. Es ist der Einsatz von halbunendlichen Elementen oder Boundary-Elementen geplant.

Ausblick

Mit dem entwickelten Rechenmodell wird es beispielsweise möglich sein, dynamische Effekte wie die Bodenverflüssigung von Sanden oder die Ausbildung der sekundären Kompressionswelle infolge der interaktion des Festkörperskeletts mit der Fluidphase des Bodens in die Standsicherheitsanalyse von Kaianlagen oder die Untersuchung von Erschütterungsausbreitungen mit einzubeziehen.