Traglaststeigerung von geotechnischen Konstruktionen durch Scherfugenverfestigung (TGTSV)

Im Rahmen des Forschungsprojekts wird die Steigerung der Traglast geotechnischer Konstruktionen durch künstliche Verfestigung von Scherzonen im Boden. Ausgehend von der Vorstellung eines maßgebenden Bruchmechanismus mit der dazugehörenden Traglast kann die Traglast gesteigert werden, wenn die vollständige Ausbildung des Mechanismus durch gezielte Verfestigung des Bodens im Bereich der Scherzonen behindert wird. Mit Hilfe der numerischen Simulation basierend auf unterschiedlichen numerischen Methoden werden der Bruchmechanismus und die Traglast einer geotechnischen Konstruktion untersucht. Es wird eine Methode erarbeitet, die eine numerische Simulation der Scherfugenverfestigung automatisiert ermöglicht. Diese Methode baut auf am Institut entwickelten Konzepten zur numerischen Optimierung geotechnischer Strukturen im Gebrauchszustand auf. Hiermit kann die Traglaststeigerung und die mechanische Beanspruchung des verfestigten Bodens ermittelt werden. Anschließend werden 1g-Modellversuche hierzu durchgeführt. Dabei werden in Vorversuchen geeignete Materialien ausgewählt und eine versuchstechnische Methode zur Scherfugenverfestigung für physische Modelle entwickelt. Die qualitativen Erkenntnisse werden durch anspruchsvoll ng-Modellversuche in der geotechnischen Zentrifuge am Center for Offshore Foundation Systems (COFS) der University of Western Australia quantifiziert.

Stichworte

• 1g-Modellversuche
• FEM
• Optimierung
• Strukturoptimierung
• Topologieoptimierung
• Verfahrensoptimierung
• Zentrifugenversuche

Publikationen

• Seitz, K.-F.; Grabe, J., A. McNamara et al.: 1g-modelling of limit load increase due to shear band enhancement. In Proceedings of 9th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics (ICPMG) in London/UK, S. 1451, 2018.
• Seitz, K.-F.; Grabe, J.; Köhne, T.: A three-dimensional typology optimization model for tooth-root morphology. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 21(2): S. 177-185, 2018. , DOI: 10.1080/10255842.2018.1431778
• Seitz, K.-F.; Grabe, J.: Einsatzmöglichkeiten der multikriteriellen Optimierung im digitalen Bauen. In Digitale Infrastruktur und Geotechnik 2018, Jg. 42 von Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik und Baubetrieb der Technischen Universität Hamburg, S. 169-181, 2018.
• Seitz, K.-F.; Grabe, J., A.S. Cardose et al.: Numerical modelling of limit load increase due to shear band enhancement. In Proceedings of 9th European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering (NUMGE) in Porto/Portugal, Jg. 2, S. 1391-1398, 2018.
• Seitz, Karlotta; Grabe, Jürgen: Three-dimensional topology optimization for geotechnical foundations in granular soil. Computers and Geotechnics, 80(6): S. 41-48, 2016.
• Seitz, K.-F., Osman, A.S.; Toll, D.F.: Topology optimization for the design of geotechnical structures. In Proceedings of 24th European Young Geotechnical Engineers Conference (EYGEC), 2015.electronicall published.