| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B | Bio-Cementation in Sand: Untersuchung der Effektivität von Mikroorganismen bei der Festigung von Sand | Literatur/Laborversuche | hka |
| Das grundlegende Prinzip der Bio Cementation besteht darin, spezifische Mikroorganismen (in der Regel Bakterien) in den Sand einzubringen. Diese Mikroorganismen produzieren biochemische Verbindungen, wie beispielsweise Calciumcarbonat oder andere bindende Stoffe, als Teil ihrer natürlichen Stoffwechselprozesse. Diese Verbindungen wirken als Bindemittel, haften an den Sandpartikeln und bilden eine feste Masse. Das Ergebnis ist eine stabilere und haltbarere Struktur im Vergleich zu lockerem Sand. Diese innovative Technik zeigt Potenzial für verschiedene Anwendungen in der Bauindustrie, darunter Bodenstabilisierung, umweltfreundliche Baustoffe und Erosionsschutz. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, die Effektivität von Bio-Cementation in Sand zu untersuchen und ihr Anwendungspotenzial kritisch zu bewerten. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Anwendung von Bildkorrelationsverfahren auf computertomografische Bilddaten | Numerik (Python) | dhe |
| Dreidimensionale digitale Abbilder von Laborversuchen erlauben einen zerstörungsfreien Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Werden zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten Bilddaten mithilfe der Computertomografie aufgezeichnet, wird auch von 4D-Versuchen gesprochen (3D+Zeit). Die Änderungen innerhalb der Bodenmatrix können mithilfe von Bildkorrelationsverfahren herausgearbeitet werden und so der Versagenmechanismus visualisiert werden, noch bevor das menschliche Auge Risse oder Scherfugen erkennen kann. Mithilfe des Python Frameworks SPAM sollen Analysen an vorhandenen Bilddaten durchgeführt werden. Stichworte: #computertomografie #python #bildkorrelation #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Anwendung automatisierter Workflows zur Messung von Kontaktwinkeln auf Basis computertomografischer Bilddaten | Numerik (Python) | dhe / cto |
| Die Computertomografie ist ein populäres Verfahren, um bodenmechanische Zusammenhänge zu untersuchen. Dreidimensionale digitale Abbilder des Laborversuches erlauben einen Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Je nach Fragestellungen müssen spezielle Auswerteprozeduren gefunden werden, um verwertbare Informationen aus den Bilddaten herauszuarbeiten. So auch bei der Untersuchung des Kontaktwinkels zwischen Wasser und Sandpartikeln. Eine Auswertung dessen auf Basis zweidimensionaler Schnittbilder ist möglich, jedoch in ungenauer Größenordnung vom Faktor Mensch beeinflusst. Eine Automatisierung auf dreidimensionaler Ebene ist daher aus Gründen der Effizienz aber auch Fehlerminimierung erstrebenswert. Hier setzt die Masterarbeit an. Auf Basis vorliegender Literatur und CT Daten sollen systematisch Kontaktwinkelmessungen für verschiedene Materialien vorgenommen und analysiert werden. Stichworte: #computertomografie #python #kontaktwinkel #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B/P | Entwicklung eines Workflows zur Berechnung von Phasengrenzflächen mithilfe frei zugänglicher Softwarelösungen | Numerik (Python) | dhe |
| Die Computertomografie ist heutzutage ein populäres Verfahren, um bodenmechanische Zusammenhänge zu untersuchen. Dreidimensionale digitale Abbilder des Laborversuches erlauben einen Einblick in das Innenleben der untersuchten Versuchsproben. Je nach Fragestellungen müssen spezielle Auswerteprozeduren gefunden werden, um verwertbare Informationen aus den Bilddaten herauszuarbeiten. Ein etabliertes Hilfsmittel zur Auswertung der Bilddaten ist das Softwareprodukt "Avizo" des Hersteller Thermo Fisher Scientific. Allerdings existieren auch Open Source Lösungen wie die Auswertebibliothek "CGAL". Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines geeigneten Workflows zur Berechnung von Phasengrenzflächen auf Basis computertomografischer Bilddaten. #computertomografie #avizo #cgal #python #bodenmechanik |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Untersuchungen zum Einfluss vom Wellenauflauf auf die Deichstandsicherheit | Literatur / Numerik (Plaxis/Python) | kce |
| Im Rahmen der Arbeit soll ein Programm mit Python zur Berechnung von Wellenauflauf auf Deichbauwerken im Tidebereich mit verschiedenen Böschungsneigungen erstellt werden. Mit Plaxis soll eine Parameterstudie hinsichtlich Einflusses von der Deichgeometrie auf den Wellenauflauf und die Standsicherheit des Bauwerkes durchgeführt werden. Es soll ein Parametersatz mit verschiedenen Wellenparamater in den Berechnungen angesetzt werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Einsatz von Geotextilien im Deichbau | Literatur / Numerik (Plaxis/Python) | kce |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der Geotextilien im Deichbau als Erhöhungsmaßnahmen befassen. Erst soll Literaturrecherche hinsichtlich der Marktprodukten und deren Eigenschaftsparameter durchgeführt werden. Für einen Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden. Es ist dabei ein Python-Code zu entwickeln. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Untersuchungen zur Wahl des Versuchstyps auf die Parameter des HCA-Modells | Kalibrierung eines Stoffmodells anhand von experimentellen Daten, Numerik | ast |
| Das hochzyklische Akkumulationsmodell (HCA-Modell) wurde auf Basis von zyklischen Triaxialversuchen entwickelt und wird an derartigen Versuchsdaten kalibriert. Im Rahmen der Masterarbeit soll untersucht werden inwieweit die Wahl des Versuchstyps Einfluss auf die Parameter des HCA-Modells hat. Entsprechende Versuchsdaten aus einer Reihe an Einfachscherversuchen stehen für die Arbeit zur Verfügung. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B/P/M | Untersuchung des Einflusses verschiedener Membranmaterialien auf das Scherverhalten von granularen oder kohäsiven Böden im Triaxialversuch | Laborversuche | pka |
| Das Spannungs-Dehnungsverhalten von Böden kann unter anderem im Triaxialversuch untersucht werden. Für einen reibungsfreien Versuchsablauf muss die zu untersuchende Bodenprobe dicht von einer Membran umhüllt werden. Diese Membran beeinflusst jedoch das Bodenverhalten. Standardmäßig werden für Normversuche Latexmembranen mit geringer Steifigkeit verwendet, um diesen Einfluss zu minimieren. Hierfür sind in der Normung auch Korrekturfaktoren genannt, um den Membraneinfluss in den Versuchsdaten zu bereinigen. Für bestimmte Forschungsversuche muss jedoch auf andere Membranmaterialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften zurückgegriffen werden. Der Einfluss andersartiger Membrane als in der Norm vorgesehen muss experimentell bestimmt werden. Hierfür soll im Rahmen einer studentischen Arbeit eine Versuchsreihe mit unterschiedlichen Triaxialversuchen durchgeführt und in Hinblick auf den Membraneinfluss ausgewertet werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Entwurf eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung von gashaltigen Böden mittels Computertomografie | Laborversuche/Konstruktion | pka |
| Im marinen Bereich enthalten nahezu alle Böden geringe Mengen an Gas, das durch bakteriellen Stoffwechsel entsteht. In einigen Gebieten sind auch größere Mengen thermogener Gase (meist Methan, also allgemein gesagt „Erdgas“) in tiefen Schichten vorhanden. Alle theoretischen Ansätze, die die Mechanik gashaltiger Böden beschreiben, verlassen sich jedoch auf spezielle Charakteristika der Gasphase; bspw. das Vorkommen des Gases in kleinen Bläschen ohne Kontakt zu den Bodenpartikeln. Wie eine Gasphase im Boden mit dem Porenwasser und den Bodenpartikeln interagiert, ist jedoch zum aktuellen Stand der Forschung nicht abschließend geklärt. Um diese Fragestellung weiter zu untersuchen, bieten bildgebende Verfahren wie die Computertomografie eine mögliche Lösung. Im Rahmen einer Masterarbeit soll ein Versuchsaufbau entwickelt werden, mit dem Proben unterschiedlicher Sättigungsgrade im CT gescannt und das Zusammenspiel der verschiedenen Phasen analysiert werden kann. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Automatische Aufbereitung von Sandbetten durch Fluidisierung | Laborversuche | fwr / dvd |
| Bei geotechnischen Modellversuchen ist die Vorbereitung von Sandbetten auf eine gewünschte Lagerungsdichte von wesentlicher Bedeutung. Traditionell wird die Verdichtung trockener Sandproben durch Stampfen, Rütteln und verschiedene Pluviationstechniken erreicht. Obwohl diese Methoden im Labor weit verbreitet sind, lassen sie sich nur schwer automatisieren. Die fehlende Automatisierung führt zu Zeit- und Personalkosten, da der Sand zunächst im Bett entleert und dann erneut geschüttet werden muss. Darüber hinaus ist es schwierig, bei der Pluviation gleichmäßige Proben mit geringer Dichte zu erhalten. Die Oberfläche einer durch Pluviation erzeugten Probe ist in der Regel uneben und muss nach der Ablagerung durch zeitaufwändiges Absaugen geebnet werden, was die Probe stören kann. Aus diesen Gründen soll in dieser Arbeit ein automatisiertes Sandbettpräparationsgerät unter Verwendung eines Wirbelbetts gebaut werden. Der Fluidisierungsprozess ähnelt der Verflüssigung, bei der körniges Material von einem statischen, feststoffähnlichen Zustand in einen dynamischen, fluidähnlichen Zustand umgewandelt wird, wenn ein Fluid nach oben durch das körnige Material strömt. Die Fluidisierung wird in der chemischen Verarbeitungsindustrie häufig für Trennungen, Wärmeübertragungsvorgänge und katalytische Reaktionen eingesetzt. Mit solchen Geräten können Lagerungsdichten von 10 % bis 92 % gezielt erreicht werden. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Prototyp eines automatisierten Sandbettaufbereitungsgeräts gebaut. Der Prototyp wird sich auf die Steuerung der Veränderung der Entfluidisierungsrate beschränken, um unterschiedliche Lagerungsdichten zu erreichen. Die Steuerung des Rotors erfolgt über Matlab/Simulink. Weiterhin soll eine Konzeptstudie für einen größeren Versuchsstand geprüft werden und entsprechende Berechnungen zur benötigten Hardware skizziert werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Numerische Simulation der Spannungsverteilung unterhalb des Kettenfahrwerks einer Rammmaschine | Numerik | fwr / dvd |
| Baumaschinen, insbesondere im Tiefbau, sind aufgrund ihres hochliegenden Massenschwerpunkts kippgefährdet. Eine der Ursachen für das Umkippen dieser Maschinen ist das Versagen des Untergrundes unterhalb des Kettenlaufwerks. Die derzeitigen Normen gehen von vereinfachten Modellen zur Berechnung der Spannungsverteilung bei einer rein statischen Analyse unter der Annahme einer starren Kette und eines starren Untergrundes aus. Eine genauere Spannungsverteilung unter der Maschinenkette kann mit Hilfe numerischer Methoden bestimmt werden. Im Rahmen der Arbeit sind zwei bestehende dynamische Mehrkörpermodelle in der kommerziellen FE-Software Abaqus zusammenzuführen. Anschließend ist die Spannungsverteilung unter dem Kettenlaufwerk der Maschine unter vordefinierten Betriebsbedingungen zu untersuchen, um Erkenntnisse über die Beziehungen zwischen der Maschinenkonfiguration und den resultierenden Spannungen im Boden zu gewinnen. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Experimental investigation of water jet induced erosion in saturated sand | Laboratory experiment / collection and analysis of measurement data | rso |
| The jet grouting technology is frequently used in geotechnical engineering for the construction of underpinnings and piles, reducing settlements of new and existing foundations, supporting open and underground excavations, and creating water cut-offs for dams. As a part of this project work, high velocity water jetting through a nozzle into saturated Hamburger sand is to be carried out in a cylindrical test stand. Experimental data like change in pore-water pressure, total pressure, etc are to be collected and analysed. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B/P | Numerical study of critical-mass fluctuations in an evolving sandpile | DEM (Musen) | ast |
| Gegenstand der Arbeit ist die numerische Modellierung eines Schüttkegelversuchs mittels der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) mit dem Ziel experimentell zu beobachtende Massenfluktuationen numerisch abzubilden und diese im Frequenzbereich auszuwerten. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Umschreibung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung unter Verwendung bestehender Optimierungstoolboxen innerhalb von Matlab | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit sind bestehende Matlabroutinen, denen eine Optimierungsaufgabe innerhalb der Topologieoptimierung der Geotechnik zugrunde liegt, umzuschreiben. Die bestehenden Routinen basieren dabei auf manuell definierten Optimierungsfunktionen in Matlab und sollen nun unter Verwendung der bestehenden Optimierungstoolboxen in Matlab umgeschrieben werden. Die numerischen Ergebnisse unter Verwendung der Optimierungstoolbox sind anschließend mit den bestehenden Ergebnissen auf Basis der manuellen Definition der Optimierungsfunktionen u.a. in Bezug auf Qualität, Effizienz und Rechenzeit verglichen werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Multi-body simulation (MBS) in Matlab/Simulink of the vibrodriving process and a fuzzy logic controller implementation to reduce the installation time | MBS/Control | fwr |
| In vibrodriving, a harmonic excitation force generated by an unbalance vibrator coupled to the pile is used to induce temporal local soil liquefaction around the pile. Vibrodriving requires smaller loads to penetrate the soil and, in general, allows for a faster penetration rate. The vibrators generally consist of an array of eccentric masses rotating in opposite directions. On the one hand, this project aims to construct an MBS in the Simscape Multibody of Matlab/Simulink software and implement the soil reaction forces. On the other hand, a fuzzy logic controller should be implemented. Variation of parameters in the simulation with different soil conditions should be presented. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Anpassung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung und Anwendung auf vielfältige geotechnische Konstruktionen in Abaqus | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit soll eine bestehende Matlabroutine zur Topologieoptimierung geotechnischer Konstruktionen, die auf dem sogenannten SIMP-Ansatz (Solid Isotropic Material with Penalization) beruht, angewendet werden. Dazu müssen einige Anpassungen in der Routine vorgenommen werden, um die Routine mit vielfältigen geotechnischen Modellen verbinden zu können. Die Modelle sind im FE-Programm Abaqus zu erstellen. Es sollten je nach Komplexität in etwa zwei bis drei verschiedene geotechnische Konstruktionen im Rahmen dieser Arbeit modelliert und entsprechend in der Routine angepasst werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Energiespundwände - Untersuchungen zum Einsatzmöglichkeiten des Hinterfüllungsmaterials einer Spundwandvorsetze als oberflächennahe Geothermie | Literaturrecherche / Numerik | kce |
| Eine Spundwandvorsetze ist eine häufig gewählte Lösung bei der Sanierungsarbeiten der historischen Kaimauer. Dabei wird eine Spundwand im Abstand zur alten Uferlinie eingebracht und der verbleibende Bereich mit einem geeigneten Material hinterfüllt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Untersuchungen verschiedener Materialien hinsichtlich Ihrer Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherfähigkeit und Einsetzbarkeit als Hinterfüllungsmaterial durchgeführt werden. Dabei sind Literaturrecherche vorzunehmen, um ein möglichst optimales Material zu finden. Weiterhin werden Berechnungen in Matlab/Simulink durchgeführt, um eventuelle Energiegewinn zu ermitteln. Ziel dieser Arbeit ist die Einschätzung des Wärmepotenzials von Energiespundwände bei der Anwendung vom optimalen Hinterfüllungsmaterial. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Deichanpassung - Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Stützbauwerke im Deichbau. | Literaturrecherche / FEM | kce |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der HWS-Wände und anderer Stützbauwerke als Deicherhöhungsmaßnahmen befassen. Für einen bestehende Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Deichanpassung – Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Baugrundverbesserungsmaßnahmen im Deichbau. | Literaturrecherche / FEM | |
| Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Ziel der Arbeit sind Recherche nach geeigneten Baugrundverbesserungsmaßnahmen, die im Deichbau hinsichtlich der Ausführbarkeit/Effektivität/Kosten/CO2-Fußabdruck qualitativ und quantitativ bewertet werden sollten. Weiterhin sind die gewählten Baugrundverbesserungsmaßnahmen mittels eines numerischen Modells nachzuweisen. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| B/P | Experimentelle Untersuchungen am Schneebelimodel | Experimentell | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit soll das bekannte Schneebelimodel in Kombination angewendet werden und mit einer modifizierten Form eines Schneebelimodels verglichen und ausgewertet werden. Das Schneebelimodel dient zur Visualisierung von Bruchfiguren in der Geotechnik im 2D Modell. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| M | Anwendung und Vergleich verschiedener Kontakttypen in Abaqus/Standard bzw. Explicit | Numerik | eha |
| Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst auf Basis einer tiefgründigen Literaturrecherche aufgezeigt werden, welche Kontakttypen es in Abaqus/Standard bzw. Abaqus/Explicit programmintern gibt. Diese sollen beschrieben und erklärt werden. Anschließend sind im Rahmen von numerischen Untersuchungen für ein Fundament bzw. Streifenfundament eine Bandbreite von vorhandenen Kontakttypen sowohl in A/Standard als auch in A/Explicit anzuwenden. Die Ergebnisse sollen sowohl qualitativ als auch quantitativ ausgewertet und verglichen werden. Es soll geschlussfolgert werden, welche Kontakttypen sich Sicht festzulegender Vergleichskriterien am günstigsten Verhalten, wo die Anwendungsgrenzen der Kontaktmodellierung in Abaqus liegen und, wie groß der Einfluss des Kontakttyps auf die Ergebnisse ist. |
| Arbeitstyp | Titel | Methode | Betreuer_In |
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| P/M | Experimentelle Untersuchungen zur Kontaktreibung zwischen Stahl und Sand | Laborversuche | dal |
| Bei Zugbelastung von Pfählen, ist die Kontaktreibung zwischen der Stahloberfläche und dem umgebenden Boden von besonderer Bedeutung für die Tragfähigkeit. Dies soll im Rahmen dieser Arbeit experimentell im Ringschergerät untersucht werden. Im Rahmen der Arbeit sollen ausführliche Parametervariationen (Vorscherung, Drehrichtung, Rauheit, Lagerungsdichte, Kornverteilung) durchgeführt werden. Eine Masterarbeit im Rahmenschergerät wurde bereits als Vorarbeit durchgeführt. |