@phdthesis{ScholzSolbach2004, author = {Scholz-Solbach, Kai}, title = {Thermische Effekte der tiefgr{\"u}ndigen Bodenstabilisierung mit Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.416}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050307-3972}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen auftretenden thermischen Effekte und ihres Einflusses auf Wasser- und Wasserdampftransporte im Boden. Die Erw{\"a}rmung beruht vorrangig auf einer chemischen Reaktion, bei der das dem Boden zugemischte Calciumoxid mit Bodenwasser unter Freisetzung von W{\"a}rmeenergie zu Calciumhydroxid reagiert. Hierzu wurden zun{\"a}chst die thermischen Eigenschaften feink{\"o}rniger B{\"o}den und ihre Beeinflussung durch das Herstellen des Bindemittel-Boden-Gemisches in situ untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungen zum zeitlichen Verlauf der chemischen Reaktion und zur Gr{\"o}ße der dabei freigesetzten Reaktionsw{\"a}rme vorgenommen. Mit dem Vorhaben, die mit der S{\"a}ulenherstellung einhergehenden Temperaturfeld{\"a}nderungen zu erfassen, wurden danach die thermischen Anfangs- und Randbedingungen des Bodens und der Bodenoberfl{\"a}che untersucht und festgelegt. Anschließend wurden die zeitabh{\"a}ngigen Temperaturfeld{\"a}nderungen auf der Grundlage der W{\"a}rme{\"u}bertragung durch W{\"a}rmeleitung mit Hilfe des Finite-Elemente-Methode Programms Ansys® 6.1 numerisch simuliert. Das Finite-Elemente-Modell wurde durch die Nachrechnung von Feldversuchen verifiziert. Im Rahmen der Finite-Elemente-Berechnungen wurde die infolge der Hydratation des Branntkalkes stattfindende Erw{\"a}rmung des Bindemittel-Boden-Gemisches und des angrenzenden Bodens simuliert und hinsichtlich relevanter Einflussgr{\"o}ßen {\"u}berpr{\"u}ft. Untersucht wurde der Einfluss herstellungsbedingter Faktoren wie Bindemittelkonzentration, S{\"a}ulendurchmesser und S{\"a}ulenanordnung sowie der Einfluss nat{\"u}rlicher Faktoren wie Trockendichte und S{\"a}ttigungsgrad des Bodens. Die mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode ermittelten zeitabh{\"a}ngigen, im Boden auftretenden Temperaturgef{\"a}lle bilden die Grundlage f{\"u}r die Untersuchung der thermisch bedingten Wassertransportvorg{\"a}nge in der Stabilisierungss{\"a}ule und deren Umfeld. Zu diesem Zweck wurde die durch die Temperaturfeldbeeinflussung ge{\"a}nderte energetische Situation des Bodenwassers analysiert. Auch nicht-thermische, infolge der S{\"a}ulenherstellung auftretende Effekte wie die durch den >Stopfeffekt< bedingte lokale S{\"a}ttigungs{\"a}nderung und die Beeinflussung des osmotischen Potentials einschließlich der daraus resultierenden Wasserbewegungen wurden ber{\"u}cksichtigt. Alle thermisch verursachten Wasser- und Dampffl{\"u}sse bewirken ein Abstr{\"o}men von Porenwasser aus dem stabilisierten Erdk{\"o}rper in den umliegenden Boden. Baupraktisch bleiben die durch thermische Einfl{\"u}sse hervorgerufenen Wassertransportvorg{\"a}nge aufgrund ihres geringen Betrages jedoch unbedeutend. In abschließenden Temperaturfeldberechnungen wurden die thermischen Bodenkennwerte an die sich zeitlich ver{\"a}ndernde Wassers{\"a}ttigung des Bodens angepasst. Anhand der ermittelten Temperaturverl{\"a}ufe wurde aufgezeigt, dass der Einfluss der S{\"a}ttigungs{\"a}nderung auf die Berechnungsergebnisse sehr gering ist, und damit die Voraussetzung f{\"u}r die vorangegangene entkoppelte Betrachtung des W{\"a}rme- und Massestromes erf{\"u}llt ist. Aufgrund dieser Ergebnisse muss der mehrfach in der Literatur zitierte, auch mit der tiefgr{\"u}ndigen Bodenstabilisierung in Zusammenhang gebrachte, Einfluss der Erw{\"a}rmung auf die Verdunstung des Bodenwassers kritisch betrachtet und in Frage gestellt werden. Voraussetzung hierf{\"u}r ist der Transport von Wasser an die Bodenoberfl{\"a}che. Nennenswerte, auf Temperatureinfl{\"u}ssen beruhende Wasserbewegungen sind, wie die Berechnungsergebnisse gezeigt haben, nicht zu erwarten. Weitere Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen und deren Vorhersage sollten sich daher auf die mechanischen Effekte und auf die mineralogisch-chemischen Prozesse, wie die puzzolanischen Reaktionen, und die M{\"o}glichkeiten ihrer Prognose konzentrieren. Die Berechnungen haben gezeigt, dass die Temperaturentwicklung in der Stabilisierungss{\"a}ule im Wesentlichen durch die Bindemittelkonzentration, und ihr Ausk{\"u}hlungsverhalten vorrangig durch ihre geometrischen Abmessungen bestimmt wird. Diese Sachverhalte sind von den Bodenparametern, der f{\"u}r die Stabilisierung in Frage kommenden B{\"o}den, weitestgehend unabh{\"a}ngig. Temperaturmessungen stellen daher ein geeignetes Mittel zur Qualit{\"a}tssicherung bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen dar, mit deren Hilfe sich Inhomogenit{\"a}ten bei der Bindemittelverteilung oder St{\"o}rungen beim Hydratationsvorgang (Abl{\"o}schen des Branntkalkes) nachweisen lassen. Entsprechende Hilfsmittel wurden angegeben.}, subject = {Bodenverbesserung }, language = {de} } @misc{Lehmer2004, type = {Master Thesis}, author = {Lehmer, Babett}, title = {Wechselwirkung zwischen Baugrundmodell und Gr{\"u}ndungsentwurf am Beispiel eines Maschinenfundaments}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.563}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5636}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die Beschreibung und Modellierung des Baugrundes erweist sich aufgrund seiner Genese als schwierig. Diese Tatsache soll am Beispiel eines Gr{\"u}ndungsentwurfs, durch die Gegen{\"u}berstellung zweier unterschiedlicher Modellans{\"a}tze demonstriert werden. In diese Betrachtung gehen zum einen "Subjektive Sch{\"a}tzungen" und zum anderen "[Geo]Statistische Baugrundmodelle" ein. Die Bemessung erfolgt anhand einer identischen Ausgangsdatenbasis. Im Ergebnis zeigen sich große Abweichungen zwischen beiden Modellans{\"a}tzen, die sich auf unterschiedlichen Umgang mit den streuenden Baugrundkenngr{\"o}ßen zur{\"u}ckf{\"u}hren lassen. Die streuenden Baugrundkenngr{\"o}ßen werden bei den "Subjektiven Sch{\"a}tzungen" durch einen einzigen, ung{\"u}nstig wirkenden Kennwert repr{\"a}sentiert, der die Eigenschaften eines Homogenbereichs beschreibt. Bei den "[Geo]Statistischen Baugrundmodellen" werden die Baugrundkenngr{\"o}ßen in ihrer Streubreite erfasst, ausgewertet und mit der Monte-Carlo-Simulation in der Grenzzustandsfunktion ber{\"u}cksichtigt.}, subject = {Baugrundmodell}, language = {de} } @misc{Woehlecke2004, type = {Master Thesis}, author = {W{\"o}hlecke, Guido}, title = {Numerische Auswertung des Einflusses von Baugrundkenngr{\"o}ßen auf die Erstellung von Baugrundmodellen f{\"u}r ein Linienbauwerk}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.673}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6732}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die Entstehung des Baugrundes ist gepr{\"a}gt durch die Genese und von anthropogenen Einfl{\"u}ssen. In der Arbeit werden auf der Grundlage isotroper Betrachtungen im Halbraum Prognosen f{\"u}r unbeprobte Bereiche eines linienf{\"o}rmigen Bauwerkes erstellt. Aufbauend auf dem bekannten Algorithmus der Geostatistik werden Berechnungen mit deterministischen Eingangsgr{\"o}ßen durchgef{\"u}hrt. Diese sind in einem Datensatz zusammengefasst und gehen ohne Unterteilung bzw. Bildung von (Homogen)Bereichen in die Sch{\"a}tzungen ein. Zur Anwendung kam dabei die an der Professur Grundbau der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar entwickelte Software GeoStat. Nach der Variogrammanalyse folgten geostatistische Berechnungen mit dem Ordinary und dem Universal Kriging. Der genutzte Datensatz unterlag dabei mehrfachen Modifikationen, um Unterschiede in der Ergebnisbildung beobachten zu k{\"o}nnen. Die Krigingsch{\"a}tzungen wurden f{\"u}r subjektiv ausgew{\"a}hlte Beprobungspunkte erstellt, die mit Referenzprofilen verglichen werden konnten. Im Ergebnis traten f{\"u}r alle durchgef{\"u}hrten Simulationen erhebliche Abweichungen der berechneten Werte zu den Referenzprofilen auf. Die Verwendung von Datens{\"a}tzen ohne eine vorherige Bearbeitung und Unterteilung in Homogenbereiche erweist sich als nicht ratsam. Vielmehr ist es notwendig kompliziertere Krigingvarianten einzusetzen bzw. die benutzten Methoden mit anderen Verfahren zu kombinieren.}, subject = {Geostatistik}, language = {de} } @phdthesis{Wuttke2004, author = {Wuttke, Frank}, title = {Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberfl{\"a}chenwellen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.653}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6874}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberfl{\"a}chenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberfl{\"a}chenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit k{\"o}nnen wie folgt definiert werden: a) Die Entwicklung eines geeigneten theoretischen Modells als Grundlage zur Untersuchung des Standortes hinsichtlich vorhandener Bodensteifigkeiten. b) Die Entwicklung einer neuen Inversionsmethodik unter Ber{\"u}cksichtigung aller auftretenden Moden im Oberfl{\"a}chenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs f{\"u}r beliebig geschichtete B{\"o}den, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenit{\"a}t approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgef{\"u}hrt. Die L{\"o}sung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden L{\"o}sung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums {\"u}bertragen. Die daraus sich ergebende L{\"o}sung ist in ein K{\"o}rperwellen- und ein Oberfl{\"a}chenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsm{\"o}glichkeit der erhaltenen L{\"o}sungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische L{\"o}sungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden m{\"u}ssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten B{\"o}den bei durchlaufenden Oberfl{\"a}chenwellenfeldern simuliert und untersucht. F{\"u}r die Untersuchung der Profile wurde haupts{\"a}chlich die Modale Superposition von Oberfl{\"a}chenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberfl{\"a}chenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den {\"u}blichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchf{\"u}hrung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschr{\"a}nkten Aussagef{\"a}higkeit dieses Verfahrens zu auftretenden h{\"o}heren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das r{\"a}umlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. F{\"u}r die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gew{\"a}hlt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik {\"u}berwiegt den Nachteil der lokalen Suche nach dem Fehlerminimum. Zum Erreichen der stabilen und zielgerichteten Inversion wird der Levenberg-Marquardt Algorithmus, zusammen mit der Wichtung der Dispersions{\"a}ste entsprechend ihres Anregungsverhaltens in den Dispersionsspektren, eingesetzt. Von Vorteil hat sich innerhalb der Arbeit die gleichzeitige Behandlung von theoretischen und experimentellen Parameterstudien erwiesen, da sich Ergebnisse und Erkenntnisse beider Seiten erg{\"a}nzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgef{\"u}hrt werden. Zus{\"a}tzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig {\"u}berpr{\"u}ft werden.}, subject = {Inversionsalgorithmus}, language = {de} }