Beim Entwurf von Siedlungsabfalldeponien muessen die Standsicherheit der Deponie, die Verschiebungen in Muellkoerper und Untergrund sowie die auf die Abdichtung wirkenden Belastungen untersucht werden. Dazu bieten sich numerische Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode an, die es ermoeglichen, den Einfluss der Muelleigenschaften, der Deponiegeometrie sowie des Aufbaus Dichtungselemente, der Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Abdichtung sowie des Untergrundes zu beruecksichtigen. Siedlungsabfaelle unterscheiden sich in ihrem Spannungs-Verformungsverhalten stark von Lockergesteinen. In diesem Forschungsprojekt werden deshalb verschiedene bodenmechanische Stoffgesetze auf ihre Eignung zur Beschreibung des Spannungdehnungsverhaltens von Siedlungsabfaellen untersucht und neue Ansaetze zu einer verbesserten Beschreibung der inneren Lastabtragung entwickelt. Auf der Basis dieser Stoffgesetze werden in Finite-Elemente- Berechnungen die in Deponiekoerper und Abdichtung entstehenden Spannungen und Verformungen untersucht.
Das Forschungsvorhaben 'Standsicherheits-und Bodeneigenschaften von Rekultivierungssubstraten' (L7515003 und L7515009) beschäftigt sich mit der Herstellung von Deponie-Rekultivierungsschichten als Komponenten des Oberflächenabdichtungssystems unterschiedlicher Deponieklassen. In vorangegangenen Forschungsvorhaben auf der Hausmülldeponie Leonberg wurden mit zwei Großlysimeterfeldern günstigere Eigenschaften einer beispielhaft unverdichtet eingebauten Rekultivierungsschicht aus Lösslehm im Vergleich zu einer konventionell mehrlagig verdichteten Schicht belegt und die Standsicherheit des verwendeten Bodenmaterials exemplarisch für die gegebene Böschungsneigung nachgewiesen. In Baden-Württemberg werden aber aufgrund der komplexen Geologie sehr unterschiedliche Bodenmaterialien für die Herstellung von Rekultivierungsschichten verwendet. Für fast alle dieser Materialien steht der entsprechende Nachweis noch aus. Standsicherheitsfragen sind bei der Deponierekultivierung stets relevant, für den unverdichteten Einbau notwendige Untersuchungen sind aber in der Baupraxis nicht kurzfristig durchführbar. Daher wird das Bodenmaterial aufgrund mangelnder Daten sicherheitshalber meist verdichtet oder zumindest teilweise verdichtet eingebaut. So wird die weitere Übertragung der Ergebnisse der Leonberger Versuche in die Baupraxis durch das Fehlen geeigneter Grundlagen zum Standsicherheitsverhalten unverdichteter Bodenmaterialien erschwert. Anforderungen an Rekultivierungs-oder Wasserhaushaltsschichten nach heutigem Stand der Technik sind aber praktisch nur noch mit unverdichtetem oder gering verdichtetem Einbau zu erfüllen. Ziel des Vorhabens ist es daher, für Deponierekultivierungen in Frage kommende Bodenmaterialien Baden-Württembergs zu ermitteln und an repräsentativen Bodenproben die Parameter für die Standsicherheit der Rekultivierungsschicht (Schereigenschaften) in unverdichtetem Zustand zu erheben. Weiterhin werden die Parameter, welche die Wasser-und Nährstoffversorgung der zukünftiger Vegetation beeinflussen (Bodenart, nutzbare Feldkapazität, pH-Wert und Nährstoffgehalte) ermittelt. Die Ergebnisse werden zu einem Kompendium der rekultivierungsrelevanten Eigenschaften baden-württembergischer Böden verarbeitet und in einer praxisorientierten Handlungshilfe zum Bau unverdichteter Rekultivierungsschichten veröffentlicht.
Das Forschungsvorhaben 'Standsicherheits-und Bodeneigenschaften von Rekultivierungssubstraten' (L7515003 und L7515009) beschäftigt sich mit der Herstellung von Deponie-Rekultivierungsschichten als Komponenten des Oberflächenabdichtungssystems unterschiedlicher Deponieklassen. In vorangegangenen Forschungsvorhaben auf der Hausmülldeponie Leonberg wurden mit zwei Großlysimeterfeldern günstigere Eigenschaften einer beispielhaft unverdichtet eingebauten Rekultivierungsschicht aus Lösslehm im Vergleich zu einer konventionell mehrlagig verdichteten Schicht belegt und die Standsicherheit des verwendeten Bodenmaterials exemplarisch für die gegebene Böschungsneigung nachgewiesen. In Baden-Württemberg werden aber aufgrund der komplexen Geologie sehr unterschiedliche Bodenmaterialien für die Herstellung von Rekultivierungsschichten verwendet. Für fast alle dieser Materialien steht der entsprechende Nachweis noch aus. Standsicherheitsfragen sind bei der Deponierekultivierung stets relevant, für den unverdichteten Einbau notwendige Untersuchungen sind aber in der Baupraxis nicht kurzfristig durchführbar. Daher wird das Bodenmaterial aufgrund mangelnder Daten sicherheitshalber meist verdichtet oder zumindest teilweise verdichtet eingebaut. So wird die weitere Übertragung der Ergebnisse der Leonberger Versuche in die Baupraxis durch das Fehlen geeigneter Grundlagen zum Standsicherheitsverhalten unverdichteter Bodenmaterialien erschwert. Anforderungen an Rekultivierungs-oder Wasserhaushaltsschichten nach heutigem Stand der Technik sind aber praktisch nur noch mit unverdichtetem oder gering verdichtetem Einbau zu erfüllen. Ziel des Vorhabens ist es daher, für Deponierekultivierungen in Frage kommende Bodenmaterialien Baden-Württembergs zu ermitteln und an repräsentativen Bodenproben die Parameter für die Standsicherheit der Rekultivierungsschicht (Schereigenschaften) in unverdichtetem Zustand zu erheben. Weiterhin werden die Parameter, welche die Wasser-und Nährstoffversorgung der zukünftiger Vegetation beeinflussen (Bodenart, nutzbare Feldkapazität, pH-Wert und Nährstoffgehalte) ermittelt. Die Ergebnisse werden zu einem Kompendium der rekultivierungsrelevanten Eigenschaften baden-württembergischer Böden verarbeitet und in einer praxisorientierten Handlungshilfe zum Bau unverdichteter Rekultivierungsschichten veröffentlicht.
Der Rueckbau groesserer baulicher Anlagen muss zukuenftig systematisch geplant werden. Hierzu gehoert eine umfassende Analyse des abzubrechenden Gebaeudes hinsichtlich der aus dem Abbruch resultierenden Konsequenzen fuer die Umweltbeeintraechtigung und eine sorgfaeltige Planung des technischen Abbruchs einschliesslich der Vorbereitung selbst muessen von Standsicherheitsnachweisen zu den einzelnen Abbruchphasen begleitet werden. Im Rahmen des Vorhabens soll daher ein Katalog von vor dem Bauwerksabbruch durchzufuehrender Analysen in Form einer 'Check'-Liste erarbeitet werden. Neben Hinweisen fuer die Behandlung 'alter Baumaterialien' sind spezielle Methoden fuer Tragfaehigkeisnachweise beim Rueckbau zu entwickeln und entsprechende Nachweisgrundlagen zur Verfuegung zu stellen. Das Vorgehen beim Abbruch von Tragsystemen in Abhaengigkeit von der Abbruchtechnik ist darzustellen. Damit soll schliesslich ein 'Handbuch zum Sicherheitsnachweis bei Rueckbauarbeiten' fuer Ingenieure geschaffen werden.
Kanalisationen unterliegen dauernd oder zeitweise unterschiedlichen Beanspruchungen. Sie fuehren in Abhaengigkeit von Art und dauer der Nutzung mehr oder weniger schnell zum Abbau des urspruenglich vorhandenen Abnutzungsvorrates von 100 Prozent bis die Schadensgrenze erreicht ist bzw ein Schaden Eintritt, der eine im Hinblick auf die Verwendung unzulaessige Beeintraechtigung der Funktionsfaehigkeit und Standsicherheit bedingt. Die Kenntnisse ueber den Zustand unserer Kanalnetze sind gering. Systematische Untersuchungen liegen in der Regel nicht vor. Ein Bewertungsmodell ist nicht verfuegbar. Den zustaendigen Stellen fehlt ausserdem ein Bewertungsmasstab zur Erarbeitung von Instandhaltungsplaenen undichter Kanaele nach Dringlichkeit in Abhaengigkeit des Schadens und des Gefaehrdungspotentials hinsichtlich der Standsicherheit und Funktionfaehigkeit. Mit dem vorliegenden Vorhaben soll diese Luecke in Form eines Leitfadens geschlossen werden, der den zustaendigen Stellen als fundierte Hilfestellung zur Verfuegung gestellt werden kann.
Die Speicherung von Kohlenwasserstoffen in kavernenfoermigen Hohlraeumen hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Durch das Bestreben des Gebirges, einen neuen Gleichgewichtszustand herzustellen, haben die untertaegigen Hohlraeume zwangslaeufig die Eigenschaft zu konvergieren, was im Salzgebirge zur Schliessung der Hohlraeume fuehren kann. Bei der Ueberwachung derartiger Hohlraeume ergeben sich u.a. folgende Probleme, wie 1. Vorausberechnung moeglicher Auswirkungen auf die Tagesoberflaeche; 2. Vorausberechnung und Bestimmung moeglicher Konvergenzen; 3. Einschaetzung der Standsicherheit. - Die Erstellung eines Rechenkonzeptes, das mit Hilfe markscheiderischer Messungen und anderen betrieblichen Daten diese Ueberwachung ermoeglicht, hat im praktischen und theoretischen Sinne grosse Bedeutung.
Für Offshore-Windenergieanlagen werden, neben Pfahlgründungen, Schwerkraftgründungen als Gründungsstrukturen eingesetzt. Bisher fehlen dafür genormte Nachweise der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit. In BMU-geförderten Vorläuferprojekten (0325175 bzw. 0327618) hat die Ed. Züblin AG in Cuxhaven ein Testfundament im Originalmaßstab offshore-typischen zyklischen Belastungen unterzogen, während das IBF Rechenmodelle entwickelt und durch Modellversuche im kleinen Maßstab gestützt hat. Im aktuellen Verbundprojekt werden die Messdaten aus dem Großversuch ausgewertet, mit den Rechenmodellen verglichen und letztere validiert und weiterentwickelt. Die verifizierten Nachweiskonzepte sollen dazu beitragen, neue Kenntnisse zu erlangen und Hürden bei der Genehmigung solcher Fundamente abzubauen
Zur Beantwortung von Grundwasserfragestellungen im Rahmen der Projektbearbeitung und der normativen Tätigkeiten werden im Referat G3 unterschiedliche Programmsysteme zur numerischen Grundwasserströmungsmodellierung und teilweise auch zur Wärmetransportmodellierung eingesetzt. Die Modellierungen dienen dabei - zur Ermittlung der Auswirkungen von Baumaßnahmen auf die Grundwasserverhältnisse sowie zur Erarbeitung geeigneter Maßnahmen zur Minimierung schädlicher Auswirkungen, - zur Ermittlung der grundwasserhydraulischen Belastung von Bauwerken und Bauhilfseinrichtungen sowie zur Planung geeigneter Maßnahmen zur Durchführung von Baumaßnahmen im grundwasserdurchströmten Untergrund (Abdichtungen und Grundwasserabsenkungen), - zur Ermittlung der Dammdurchströmung als Grundlage für Standsicherheitsberechnungen, insbesondere bei Leckagen in Kanaldichtungen sowie im Bereich von Bauwerken in Dämmen und - zur Beurteilung der Auswirkungen von Dichtungsleckagen mittels Simulation der Grundwasserströmung und Wärmeausbreitung im Untergrund. Das Forschungsvorhaben dient zur Erprobung von Programmsystemen und Berechnungsansätzen für die unterschiedlichen Grundwassermodellierungsaufgaben und zur Festlegung geeigneter Vorgehensweisen. Ziel ist dabei, mit möglichst geringem Modellierungsaufwand eine für die jeweilige Aufgabenstellung ausreichende Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Zur Festlegung geeigneter Vorgehensweisen bei der Grundwassermodellierung werden Berechnungen unter Verwendung verschiedener Programmsysteme und unterschiedlicher Modellansätze (vertikal-eben/dreidimensional, gesättigt/ungesättigt, stationär/instationär) durchgeführt und die Ergebnisse bewertet. Insbesondere wurden Untersuchungen zur Festlegungung einer geeigneten Vorgehensweise bei der Untersuchung der Standsicherheit von Dämmen mit innenliegenden Bauwerken durchgeführt. Die Aufgabe bestand dabei in der Festlegung geeigneter Modellierungsansätze, die eine ausreichende Berücksichtigung von möglichen erhöhten hydraulischen Wegsamkeiten an den Grenzflächen zwischen den Bauwerksteilen und dem Dammmaterial ermöglichen. Die Ergebnisse der Untersuchungen dienten als Grundlage für das Kapitel 7 (Bauwerke in Dämmen) des MSD (2005).
Ziel: Beitrag zu einer sicheren, nachhaltigen und ökonomischen Auslegung der Gründung von OWEA-1. Mitbetrachtung relevanter Entfestigungsvorgänge im Baugrund, die durch die derzeitige Bemessungspraxis nicht abgedeckt sind; 2. Entwicklung begründeter numerischer Prognose- und Bemessungskonzepte für die hochzyklische Beanspruchung in der gesamten Lebensdauer der Anlage; 3. Integration bisher nicht qualifizierbarer Selbstheilungsprozesse im Baugrund in die Bemessung. Arbeitsplanung: TP1 - 'Ermüdung und Selbstheilung des Baugrunds durch zyklische Langzeitbeanspruchung insbesondere bei Flachgründungen von OWEA. - 1. Aufarbeitung von Fallstudien, 2. Eigene Modellversuche, 3. Numerische Validierung, 4. Offshore-Feldmessungen, 5. Anleitung zur Nachweisführung. TP 2 - 'Gebrauchstauglichkeit von Monopile-Gründungen für OWEA' - 1. Gezielte Verbesserung des Bochumer Akkumulationsmodells, 2. Verbesserung der Implementierung, 3. Validierung des FE-Modells, 4. FE- Parameterstudien. Ergebnisverwertung: 1. Bemessungsvorschriften/Richtlinien, 2. Richtung 'Sturmbetrieb', 3. Wirtschaftliche Flachgründungen, 4. Langzeitprognosen, 5. Support für Monitoring, 6. Wissensausbau zyklische Bodenmechanik
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