Im Tiefbaubereich werden Ramm- und Verdichtungs- (Ruettel-) Arbeiten durchgefuehrt, deren Schwingungsbelastungen sich im Untergrund fortpflanzen und Auswirkungen auf Bauwerke haben. erschuetterungserzeugende Geraete sind vor allem Bodenverdichter sowie Rammen oder Meissel zum Einbringen von Bauteilen oder z.B. zum Brechen von Fahrbahndecken. Fuer erschuetterungsempfindliche Bauwerke wie z.B. fuer erdverlegte Versorgungsleitungen, Gebaeude oder auch Gebaeudeeinrichtungen (z.B. Rechenzentrum) muessen entweder die Emissionen reduziert oder es muss ein ausreichender Immissionsschutz hergestellt werden. Einen gleichen Stellenwert wie der bauliche Erschuetterungsschutz haben Erschuetterungseinwirkungen auf Menschen in Gebaeuden. Die Erschuetterungsausbreitung im Untergrund ist in hohem Masse von den Untergrundverhaeltnissen, den eingesetzten Geraetschaften sowie von der Gelaendegeometrie abhaengig. Speziell fuer erdverlegte Versorgungsleitungen ist der Einfluss der Bettung von Bedeutung. Das Randwertproblem ist in der Fachliteratur bislang nur unter Beruecksichtigung idealisierter Annahmen behandelt. Als Einwirkungen auf den Untergrund wird ein breites Spektrum der Frequenzen sowie wirkenden Energien betrachtet. Die Stoffgesetze fuer die anstehenden Boeden enthalten sowohl die Parameter Saettigungsgrad als auch die hysteretische Daempfung. In Parameterstudien ist ausser einer Variation des Abstandes zwischen Erregerquelle und dem zu beurteilenden Punkt auch eine Variation geometrischer Groessen des Bauwerkes vorgesehen. Zentraler Punkt sind Untersuchungen zum Einfluss der Einbettungs- und Ueberschuettungsbedingungen. Im Hinblick auf Sackungen unterhalb der Rohrleitung sind vor allem auch die Auswirkungen einer Ueberhoehung der Schwingungsamplitude zu untersuchen. Als numerisches Verfahren ist die FEM herangezogen. Die Abbildung des Halbraumes erfolgt mit Hilfe infiniter Elemente. Zur Ueberpruefung der Guete der numerischen Ergebnisse sind fuer einfache, genau definierte Faelle Feldmessungen vorgesehen.
Aufbauend auf Vorarbeiten des Autors und der Gastinstitution sollen Modelle zur Vorhersage von Offshore Rammschall beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen und anderen impulshaltigen Unterwasserschallsignalen in beliebigen Umgebungen ermöglicht werden. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines Ausbreitungsmodells für komplexe Umgebungen, welches die gleichzeitige Berücksichtigung von starken Bathymetrieänderungen (sowohl in zwei wie auch in drei Dimensionen) und Böden mit hohen Scheer Geschwindigkeiten ermöglicht. Hauptanwendungsgebiet soll zunächst die Akustik von Offshore Pfahlrammungen sein, bei der vor allem die Entwicklung von geeigneten Modellen zur Verwendung von Schallschutzsystemen im Vordergrund steht. Aufgrund der in weiten Teilen nur sehr ungefähr bekannten Eingangsparameter für die entsprechenden Modelle, vor allem in Bezug auf die Bodenparameter, soll außerdem die Abschätzung der Vorhersagegenauigkeit unter Berücksichtigung weiterer Parameter vertieft werden. Für alle Teilpakete existieren bereits Messdaten, die für eine entsprechende Validierung genutzt werden sollen.
Bei Gründungsarbeiten von Offshore-WEA werden häufig hydraulische Schlagrammen eingesetzt, die zu einem starken Schalleintrag in das umgebende Wasser führen und Schweinswale und andere marine Säuger gefährden. Die von den Schlagrammen in den Pfahl eingebrachte Energie wird dabei zum Teil direkt in das umgebende Wasser emittiert und zum Teil in den Boden eingeleitet. Über Erschütterungen im Boden wiederum wird auch in einiger Entfernung zum Pfahl Schall ins Wasser eingeleitet. Zur Verminderung des Rammschalls werden verschiedene Schallschutzsysteme entwickelt und eingesetzt, die über verschiedene Mechanismen und an verschiedenen Stellen die Schallausbreitung im Wasser abmindern. Die genauen Mechanismen der Schallübertragung zwischen Pfahl und Wasser, Pfahl und Boden sowie Boden und Wasser sind noch nicht genau bekannt. Für die Auswahl und Weiterentwicklung geeigneter Schallminderungssysteme sind jedoch genauere Kenntnisse der Wellenausbreitung und der Interaktionen in diesem komplexen System notwendig. Ziel des Vorhabens ist es, neue Erkenntnisse über die Schallübertragung und -ausbreitung im Umfeld von Offshore-Rammungen zu gewinnen. Dazu sollen bei drei Pfahlrammungen offshore umfangreiche Messkampagnen zur Untersuchung der Wellenausbreitung im Pfahl, im Boden sowie im Wasser durchgeführt werden. Anschließend erfolgt eine detaillierte Auswertung unter Berücksichtigung der Baugrundverhältnisse, der Pfahlgeometrie und der verwendeten Schallminderungssysteme.
Ziel des Forschungsvorhabens der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, gemeinsam mit der TU Berlin, dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) und Industriepartnern, ist es, die Tragfähigkeit von Pfahlgründungen mit dynamischen Pfahlprobebelastungen in Abhängigkeit des Pfahleinbringverfahrens, der Pfahlstandzeit sowie zyklischer Einwirkungen zu ermitteln. Folgende Aufgaben sollen bearbeitet werden: Entwicklung von Rechen- und Bemessungsmodellen; Modellversuche zum Einbringverfahren; In-situ-Versuche zum Einbringverfahren; In-situ-Versuche zu Langzeit- und zyklischen Effekten; Demonstration und Validierung an einem Feldobjekt; Ableitung eines Nachweiskonzeptes. Die Ergebnisse führen zu verbesserten Berechnungsvorschriften und werden auch in Richtlinien des BSH verankert.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die NO DIG 2004, unterstützt von der UNEP, befasste sich mit neuesten wissenschaftlichen und zum Teil bereits in der Praxis erprobten Erkenntnissen auf dem Gebiet der Trenchless Technology, einer innovativen Technik für das grabenlose, ohne Grundwasserabsenkung durchzuführende umweltschonende unterirdische Bauen und Instandhalten von Ver- und Entsorgungsleitungen. An der Leitkonferenz für diese Technik waren über 25 Länder mit Teilnehmern aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik, Schulen und Hochschulen vertreten. In 10 Plenarsitzungen, 18 Workshops, 4 Posterpräsentationen, Live-Demonstrationen, einer Ausstellung von ca. 1.500 m Netto-Ausstellungsfläche und einem Tag der Jugend zum Thema 'Faszination Technik' gaben international anerkannte Experten Antworten auf Qualitätsfragen des Marktes und der technischen Machbarkeit. Insbesondere für ausländische Teilnehmer aus den EU-Beitrittsstaaten, aber auch für Nachwuchswissenschaftler, Doktoranden und Studenten war die Teilnahme nur schwer oder gar nicht finanzierbar. Für diesen 'wirtschaftlich schwachen Personenkreis' erfolgte eine Unterstützung durch die DBU und die GSTT. Des Weiteren wurde der 'Tag der Jugend' zum Thema: 'Faszination Technik' im Rahmen der Internationalen NO DIG Conference unterstützt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: 1. Einladung: Der für die Teilnahmegebühr ausgewählte zu fördernde Personenkreis kam aus den Ländern Ägypten, Australien, Belgien, China, Deutschland, England, Frankreich, Indien, Italien, Japan, Nordirland, Österreich, Polen, Russland, Saudi-Arabien, Schweiz, Slowakei, Tschechien, Ukraine und USA. Die Schülerinnen und Schüler kamen vorwiegend aus dem Umkreis von Hamburg und wurden durch den Veranstalter (GSTT) schriftlich zur Teilnahme eingeladen. 2. Durchführung der Veranstaltung und 3. Abrechnung sowie Publikation. Fazit: Die Konferenz konnte insbesondere für den Mittelstand in einer baukonjunkturschwachen Zeit zukunftsweisende umweltschonende Entwicklungen für den Bau und die Instandhaltung der unterirdischen Infrastruktur aufzeigen. Sie hat darüber hinaus der Wirtschaft im besonderen Maße internationale Kontakte vermittelt und die Fachwelt weltweit zu gemeinsamen Entwicklungen angeregt. Die Zielrichtung der Konferenz, Nachwuchskräften die Chance zu geben, sich auf internationaler Bühne zu präsentieren, wurde voll erfüllt. Die Jugend konnte auf dem Gebiet der Naturwissenschaften neue umfassende Eindrücke für ihre spätere Berufswahl gewinnen. Der hierbei durchgeführte 'Quiz für schnelle technische Denker' wurde mit Begeisterung aufgenommen. Der Ablauf der Konferenz kann für weitere technische Großveranstaltungen empfohlen werden.
Optimaler Rammfortschritt durch Fuzzy-Regelung bei gleichzeitiger Beachtung von Erschuetterungsgrenzwerten in der Umgebung.
1 Problemstellung und Ziel, 1.1 Ingenieurwissenschaftliche Fragestellung und Stand des Wissens: Messergebnisse von sachgemäß und im erforderlichen Umfang durchgeführten Erschütterungsmessungen stellen bei Kenntnis der eingesetzten Technik und Energie der Erschütterungsquellen ähnlich wertvolle Aufschlüsse wie Bohrungen oder Sondierungen für die untersuchten Baugrundbereiche dar. Diese Ergebnisse gilt es für weitere Aufgaben der WSV zu nutzen. Nutzbare Veröffentlichungen darüber sind kaum vorhanden, da diese Kenntnisse einen Teil des 'Know-how' der einschlägigen Institutionen ausmachen. Die BAW verfügt inzwischen über große Datenmengen von Erschütterungsmessungen bei Baumaßnahmen an Wasserstraßen. 1.2 Bedeutung für die WSV: Auf Baustellen der WSV ist die Nutzung erschütterungsintensiver Bauverfahren wie Rammen, Vibrationsrammen, Vibrationsverdichten, Sprengen, Meißeln u. ä. nach wie vor unverzichtbar. Auf Grund der z. T. anzutreffenden Erschütterungsempfindlichkeit moderner Produktionsanlagen und zunehmender Sensibilität von Menschen in Wohngebäuden gegenüber Erschütterungen sind in der Vorbereitung von Baumaßnahmen immer häufiger auch erschütterungsärmere Schwingungsquellen wie z.B. Schiffs-, Baustellen- und Straßenverkehr zu berücksichtigen. Zuverlässige Erschütterungsprognosen können entscheidende Hinweise für die Auswahl zulässiger Bauverfahren, für die Fahrweise (z.B. Drehzahl von Vibrationsrammen) von Baumaschinen sowie für Art und Umfang von Beweissicherungsmaßnahmen bei erschütterungsintensiven Baumaßnahmen liefern. Untersuchungsmethoden: Die gesammelten Erschütterungsmessdaten von Rammungen, Sprengungen, Meißel- und Verdichtungsarbeiten u. a. werden in Abhängigkeit vom Abstand zur Erschütterungsquelle, von der eingesetzten Energie, von Boden- und Bauwerkseigenschaften sowie gegebenenfalls von weiteren Einflussgrößen, wie z. B. Bohlenlänge und Rüttelfrequenz statistisch ausgewertet. Die vorliegenden Messdaten werden zusammen mit den vorhandenen Angaben aller relevanten Parameter elektronisch archiviert, systematisiert und statistisch ausgewertet. Das Problem der Erschütterungsausbreitung wird dabei in drei Teilkomplexen untersucht, der Erschütterungserzeugung (System Baumaschine- Boden), der Erschütterungsausbreitung (System Boden-Boden) und der Erschütterungsübertragung (System Boden-Bauwerk-Bauteil). Dabei sollen sowohl allgemeine Zusammenhänge (z. B. Bauwerkserschütterungen pro eingesetztem Energiebetrag in Abhängigkeit vom Abstand, unabhängig von Bauwerksart und Baugrund) als auch detaillierte Zusammenhänge (z. B. Erschütterung je Energiebetrag in Abhängigkeit vom Abstand für schwere massive Bauwerke in Sandböden) herausgearbeitet werden. Im ersten Fall erhält man über den Mittelwert und die Standardabweichung einen schnellen Überblick über die im Mittel und mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit (z. B. 95 Prozent und 99 Prozent) maximal möglichen Erschütterungen auch ohne Kenntnis des aktuell vorhandenen Baugrundes. usw.
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