LFU:online

Nach erfolgreichem Abschluss dieser Lehrveranstaltung (LV) sind die Studierenden in der Lage, numerische Festigkeitsberechnungen mit einfachen elasto-plastischen Materialmodellen für aus mehreren Phasen bestehenden Materialien, wie etwa mit Fluiden gesättigte poröse Medien, unter Verwendung eines FE-Programmsystems durchzuführen.

Im Allgemeinen ist es im Bauwesen ausreichend in Festigkeitsanalysen das Materialverhalten durch geeignete Spannungs-Dehnungsbeziehungen zu beschreiben. In manchen Fällen müssen aber zusätzliche physikalische Einflüsse, die z.B. durch Änderungen der Temperatur oder des Feuchtigkeitsgehalts oder durch chemische Prozesse bedingt sind, sowie Wechselwirkungen zwischen solchen Einflüssen berücksichtigt werden.

Solche Modelle, die Kopplungseffekte zwischen verschiedenen Prozessen berücksichtigen, werden als Mehrphasenmodelle bezeichnet. In der LV werden insbesondere Mehrphasenmodelle mit Anwendungen für wassergesättigte und teilgesättigte Böden und für Beton behandelt. Sowohl Böden als auch Beton werden dabei als poröse Materialien, die aus einer festen, flüssigen und gasförmigen Phase bestehen, modelliert. Anwendungen umfassen z.B. die numerische Berechnung von Setzungen zufolge Absenkens des Grundwasserspiegels oder die Prognose der Rissbildung in Beton zufolge Hydratation und/oder Trocknungsschwindens.

Im Vorlesungsteil der LV werden anhand des zur Verfügung gestellten Skriptums die theoretischen Grundlagen zur Erfassung des Primärzustandes und zur Berechnung von Mehrfeldproblemen (MFP) mit der FEM erläutert. Besonderheiten von porösen Mehrphasenmaterialien werden diskutiert und elasto-plastische Materialmodelle, die zur mechanischen Modellierung des Werkstoffverhaltens dieser Materialien Anwendung finden, werden eingehend behandelt. Im Übungsteil wird der in der Vorlesung behandelte Stoff an praktischen Problemstellungen vertieft. Dazu werden Beispiele in Form von Übungsprogrammen mittels eines FE-Programms in Kleingruppen bearbeitet. Die Berechnungsergebnisse werden in einem Bericht dokumentiert und interpretiert. Die Themen der Übungsbeispiele beziehen sich auf Festigkeitsprobleme wie sie häufig bei geotechnischen Aufgabenstellungen auftreten (z.B. Grundwasserabsenkung, Aushub und Sicherung einer Baugrube, Stabilitätsuntersuchung einer Böschung, Traglastberechnung eines Fundaments, numerische Simulation eines Tunnelausbruchs und dessen Sicherung etc.).

Vorlesungsteil: Schriftliche Prüfung. Übungsteil: Beurteilung der technischen Berichte und der Präsentationen.

Skriptum; R. Stark: Festigkeitslehre - Aufgaben und Lösungen, Springer Verlag, 2006

Es wird dringend empfohlen, vor dem Besuch dieser LV (oder parallel dazu) die VO und UE aus „FEM – lineare Festigkeitsanalysen“ zu absolvieren.