Lehrveranstaltung

Numerische Methoden in der Geotechnik

Numerical Methods in Geotechnical Engineering

Stand: 06.09.2018 (hst)

Dozent

Dr.-Ing. Hans Stanford

Teilnehmerinnen und Teilnehmer

  • Studierende des Master-Studiengangs Bauingenieurwesen, 2. Semester, Bestandteil des Pflichtmoduls "Marine Geotechnik und Numerik" für Vertiefung Hafenplanung und Küstenschutzsowie Tiefbau (3 ECTS, 3 SWS
  • Voraussetzung: Erfolreiche Teilnahme an den Lehrveranstaltungen "Bodenmechanik" im Bachelor-Studiengang, Teilnahme an der simultanen Lehrveranstaltung "Ausgewählte Themen der Bodenmechanik" des Master-Studiengangs von Vorteil

Lernziele

  • Erfassung der Grundlagen der numerischen Simulation des Bodens und der Boden-Struktur-Interaktion. Dazu gehören das Erkennen geotechnischer Prozesse, ihre Modellierung basierend auf dem Kontinuumsansatz, die numerische Lösung der entsprechenden Feldgleichungen mit der FEM, die Verifizierung von numerischen Methoden sowie die Validierung von Computersimulationen
  • Vorbereitung auf Projekt- und Masterarbeiten

Vorlesung

  • Einführung in die numerische Simulation (makroskopischer Ansatz basierend auf der Kontinuumsmechanik, Partikel- bzw. Diskontinuumsansatz, meskoskpischer Ansatz basierend auf Boltzmann's kinetischer Theorie, hybride Ansätze) und Lösung der entsprechenden Modellgleichungen mit verschiedenen numerischen Methoden
  • Einführung in die Numerische Mathematik (numerische Differentiation, numerische Integration, numerische Lösung gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen, numerische Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungen und Gleichungssysteme)
  • Einführung in die Finite-Elemente-Methode (Algorithmen, Analyseprozeduren)
  • Anwendung der Finite-Elemente-Methode in der Geotechnik (Projektplanung, Vorbearbeitung, Analyse, Nachbearbeitung)

 Projektorientiertes Lernen (POL)

  • Lösung von Randwertproblemen aus dem Bereich Bodenmechanik und Geotechnik

Eingesetzte Software

  • Abaqus (FEM, SPH, DEM)
  • GGU Stability (LEM)
  • PLAXIS (FEM)
  • Octave (symbolische und numerische Mathematik)
  • Optum (FEM, FELA)

Leistungsnachweis

  • Prüfungsmodus für Studienanfänger vor WiSe 2014/2015: Modulprüfung zusammen mit der LV "Ausgewählte Themen der Bodenmechanik", mündliche Prüfung, Dauer 40 Minuten. Bei der Modulprüfung ergibt sich die Gesamtnote aus den Teilnoten, die anhand der ECTS-Punkte gewichtet werden.Die Modulprüfung ist bestanden, wenn die Gesamtnote mindestens 4,0 ist.
  • Prüfungsmodus für Studienanfänger ab SoSe 2015: Modulprüfung zusammen mit der LV Marine Geotechnik (Klausur), Gewichtung der Modulnote nach Verteilung der ECTS-Punkte, Dauer der Teilprüfung: 60 Minuten, Hilfsmittel zur Prüfung: Skript zur Vorlesung, Taschenrechner

 

 

 

Kommentiertes Literaturverzeichnis 

Lehrstoff:

  • Vorlesungsskript des Dozenten

Vom Dozent empfohlene Lehrbücher:

  • Wriggers P. (2001): Nichtlineare Finite-Elemente-Methoden. Springer 
  • Bathe, K.-J. (2002): Finite-Elemente-Methoden. Springer 
  • Wriggers P. (2008): Nonlinear Finite Element Methods. Springer

Empfehlungen des Arbeitskreises "Numerik in der Geotechnik" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT):

  • EANG (2013): Empfehlungen des Arbeitskreises "Numerik in der Geotechnik". Ernst & Sohn, Hrsg.: DGGT (Anmerkung: Ersetzt frühere Empfehlungen)
  • Schanz T. (2006a): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 4: Aktuelle Entwicklungen bei Standsicherheits- und Verformungsberechnungen in der Geotechnik. In: Geotechnik 29(1):13-27
  • Schanz T. (2006b): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 4: Beiblatt Standsicherheitsberechnungen von Baugruben -- Berechnungsbeispiele. In: Geotechnik 29(4):359-368 
  • Schanz T. (2006c): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 4: Beiblatt Böschungsbruchberechnungen - Berechnungsbeispiele. In: Geotechnik 29(4):369-372
  • Meißner H. (1991): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 1. In: Geotechnik 14:1-10 
  • Meißner H. (1996): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 2: Tunnelbau unter Tage. In: Geotechnik 19:99-108 
  • Meißner H. (2002): Empfehlungen des Arbeitskreises AK 1.6 'Numerik in der Geotechnik' der DGGT - Teil 3: Baugruben. In: Geotechnik 25(1):44-56