Lehrveranstaltung

Ausgewählte Themen der Bodenmechanik
Selected Topics in Soil Mechanics

Stand: 27.10.2022 (Stanford)

Dozent

Dr.-Ing. Hans Stanford

Teilnehmer/innen

  • Studierende des Master-Studiengangs Bauingenieurwesen, 2. Semester (Sommersemester), Pflichtmodul "Bodenmechanik und Bodendynamik" für Vertiefung Tiefbau, Vertiefung Tragwerke und Wahlpflichtmodul für Vertiefung Hafenbau und Küstenschutz
  • Voraussetzung: Erfolgreiche Teilnahme an der Lehrveranstaltung "Bodenmechanik" im Bachelor-Studiengang, erfolgreiche Teilnahme an der Lehrveranstaltung "Bodenmechanisches Praktikum" im Master-Studiengang

Lernziele

  • Vertiefung in ausgewählte Themen der Bodenmechanik zur Vorbereitung auf Projekt- und Masterarbeiten
  • Erlernen verschiedener Modellierungskonzepte der Bodenmechanik sowie Bewertung ihrer Bedeutung für die Baupraxis

Inhalt

Der Vorlesungsinhalt umfasst wechselnde Themen aus folgenden Gebieten:

  • Stoffmodelle für Böden: Kompressionsmodelle für Bodenbestandteile, Spannungs-Dehnungs-Modelle für die Verformung des Korngerüsts, hydraulische Modelle für die Porenfluidströmung durch das Korngerüst
  • Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Bodens: Experimente, Stoffmodelle, Rechnen mit Stoffmodellen
  • Physikalische Modellierung: Ähnlichkeitstheorie, 1g-Modellversuche, ng-Modellversuch in der Zentrifuge
  • Porenfluidströmung: Experimente, hydraulische Modelle für gesättigte, trockene und teilgesättigte Böden
  • Traglast- und Standsicherheitsanalyse: Grenzgleichgewichtsmethoden, Kollapstheoreme der Plastizitätstheorie inklusive Unterschrankenanalyse (Charakteristikenverfahren) und Oberschrankenanalyse: Kinematische-Elemente-Methode (KEM), Discontinuous Layout Optimization (DLO) und numerische Methoden wie Finite Element Analysis (FEA), Shear Reduction Finite Element Analysis (SRFEA) und Finite Element Limit Analysis (FELA)

  • Kontinuumsmechanik: Konzept der Volumenanteile, Prinzip der effektiven Spannung, Kinematik, Bilanzgleichungen, Stoffgleichungen, Randwertprobleme

  • Wärmetransport im Boden: Wärmeleitung, konvektiver Wärmetransport, Phasenübergang, thermische Eigenschaften der Bodenbestandteile und der Bodenmischung

Projektorientiertes Lernen (POL) 

  • Stoffliche Modellierung (Entwicklung eines Stoffmodells für die eindimensionale Kompression von Sand)
  • Physikalische Modellierung (Planung eines Modellversuchs)

Digitale Angebote

  • Lehrmaterial über Stud.IP (Dateien: Skriptum zur VL und HÜ, Addon's zum Skriptum)
  • Wöchentliche Sprechstunde als Webmeeting per Zoom
  • Selbsttest zur Überprüfung des Vorwissens über Stud.IP (Vips)
  • Selbsttest zur Überprüfung des Vorlesungsstoffs über Stud.IP (Vips)

Prüfung

  • Klausur im Rahmen der Modulprüfung "Bodenmechanik und Bodendynamik" (Dauer: 45 Minuten, Wichtung gemäß den ECTS-Punkten im Modul, Hilfsmittel: Skript zur Vorlesung und Taschenrechner)