Das Projekt "Teilprojekt: Berechnung der Standsicherheit und des Verformungsverhaltens von Deponien mittels konventioneller Verfahren und FE-Berechnungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Verkehrswasserbau durchgeführt. Beim Entwurf von Siedlungsabfalldeponien muessen die Standsicherheit der Deponie, die Verschiebungen in Muellkoerper und Untergrund sowie die auf die Abdichtung wirkenden Belastungen untersucht werden. Dazu bieten sich numerische Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode an, die es ermoeglichen, den Einfluss der Muelleigenschaften, der Deponiegeometrie sowie des Aufbaus Dichtungselemente, der Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Abdichtung sowie des Untergrundes zu beruecksichtigen. Siedlungsabfaelle unterscheiden sich in ihrem Spannungs-Verformungsverhalten stark von Lockergesteinen. In diesem Forschungsprojekt werden deshalb verschiedene bodenmechanische Stoffgesetze auf ihre Eignung zur Beschreibung des Spannungdehnungsverhaltens von Siedlungsabfaellen untersucht und neue Ansaetze zu einer verbesserten Beschreibung der inneren Lastabtragung entwickelt. Auf der Basis dieser Stoffgesetze werden in Finite-Elemente- Berechnungen die in Deponiekoerper und Abdichtung entstehenden Spannungen und Verformungen untersucht.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Landespflege durchgeführt. Das Forschungsvorhaben 'Standsicherheits-und Bodeneigenschaften von Rekultivierungssubstraten' (L7515003 und L7515009) beschäftigt sich mit der Herstellung von Deponie-Rekultivierungsschichten als Komponenten des Oberflächenabdichtungssystems unterschiedlicher Deponieklassen. In vorangegangenen Forschungsvorhaben auf der Hausmülldeponie Leonberg wurden mit zwei Großlysimeterfeldern günstigere Eigenschaften einer beispielhaft unverdichtet eingebauten Rekultivierungsschicht aus Lösslehm im Vergleich zu einer konventionell mehrlagig verdichteten Schicht belegt und die Standsicherheit des verwendeten Bodenmaterials exemplarisch für die gegebene Böschungsneigung nachgewiesen. In Baden-Württemberg werden aber aufgrund der komplexen Geologie sehr unterschiedliche Bodenmaterialien für die Herstellung von Rekultivierungsschichten verwendet. Für fast alle dieser Materialien steht der entsprechende Nachweis noch aus. Standsicherheitsfragen sind bei der Deponierekultivierung stets relevant, für den unverdichteten Einbau notwendige Untersuchungen sind aber in der Baupraxis nicht kurzfristig durchführbar. Daher wird das Bodenmaterial aufgrund mangelnder Daten sicherheitshalber meist verdichtet oder zumindest teilweise verdichtet eingebaut. So wird die weitere Übertragung der Ergebnisse der Leonberger Versuche in die Baupraxis durch das Fehlen geeigneter Grundlagen zum Standsicherheitsverhalten unverdichteter Bodenmaterialien erschwert. Anforderungen an Rekultivierungs-oder Wasserhaushaltsschichten nach heutigem Stand der Technik sind aber praktisch nur noch mit unverdichtetem oder gering verdichtetem Einbau zu erfüllen. Ziel des Vorhabens ist es daher, für Deponierekultivierungen in Frage kommende Bodenmaterialien Baden-Württembergs zu ermitteln und an repräsentativen Bodenproben die Parameter für die Standsicherheit der Rekultivierungsschicht (Schereigenschaften) in unverdichtetem Zustand zu erheben. Weiterhin werden die Parameter, welche die Wasser-und Nährstoffversorgung der zukünftiger Vegetation beeinflussen (Bodenart, nutzbare Feldkapazität, pH-Wert und Nährstoffgehalte) ermittelt. Die Ergebnisse werden zu einem Kompendium der rekultivierungsrelevanten Eigenschaften baden-württembergischer Böden verarbeitet und in einer praxisorientierten Handlungshilfe zum Bau unverdichteter Rekultivierungsschichten veröffentlicht.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik durchgeführt. Das Forschungsvorhaben 'Standsicherheits-und Bodeneigenschaften von Rekultivierungssubstraten' (L7515003 und L7515009) beschäftigt sich mit der Herstellung von Deponie-Rekultivierungsschichten als Komponenten des Oberflächenabdichtungssystems unterschiedlicher Deponieklassen. In vorangegangenen Forschungsvorhaben auf der Hausmülldeponie Leonberg wurden mit zwei Großlysimeterfeldern günstigere Eigenschaften einer beispielhaft unverdichtet eingebauten Rekultivierungsschicht aus Lösslehm im Vergleich zu einer konventionell mehrlagig verdichteten Schicht belegt und die Standsicherheit des verwendeten Bodenmaterials exemplarisch für die gegebene Böschungsneigung nachgewiesen. In Baden-Württemberg werden aber aufgrund der komplexen Geologie sehr unterschiedliche Bodenmaterialien für die Herstellung von Rekultivierungsschichten verwendet. Für fast alle dieser Materialien steht der entsprechende Nachweis noch aus. Standsicherheitsfragen sind bei der Deponierekultivierung stets relevant, für den unverdichteten Einbau notwendige Untersuchungen sind aber in der Baupraxis nicht kurzfristig durchführbar. Daher wird das Bodenmaterial aufgrund mangelnder Daten sicherheitshalber meist verdichtet oder zumindest teilweise verdichtet eingebaut. So wird die weitere Übertragung der Ergebnisse der Leonberger Versuche in die Baupraxis durch das Fehlen geeigneter Grundlagen zum Standsicherheitsverhalten unverdichteter Bodenmaterialien erschwert. Anforderungen an Rekultivierungs-oder Wasserhaushaltsschichten nach heutigem Stand der Technik sind aber praktisch nur noch mit unverdichtetem oder gering verdichtetem Einbau zu erfüllen. Ziel des Vorhabens ist es daher, für Deponierekultivierungen in Frage kommende Bodenmaterialien Baden-Württembergs zu ermitteln und an repräsentativen Bodenproben die Parameter für die Standsicherheit der Rekultivierungsschicht (Schereigenschaften) in unverdichtetem Zustand zu erheben. Weiterhin werden die Parameter, welche die Wasser-und Nährstoffversorgung der zukünftiger Vegetation beeinflussen (Bodenart, nutzbare Feldkapazität, pH-Wert und Nährstoffgehalte) ermittelt. Die Ergebnisse werden zu einem Kompendium der rekultivierungsrelevanten Eigenschaften baden-württembergischer Böden verarbeitet und in einer praxisorientierten Handlungshilfe zum Bau unverdichteter Rekultivierungsschichten veröffentlicht.
Das Projekt "Validierung eines Nachweisverfahrens für hochzyklisch beanspruchte Flachgründungen von Offshore-Windenergieanlagen anhand von Messdaten eines Großversuches" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik durchgeführt. Für Offshore-Windenergieanlagen werden, neben Pfahlgründungen, Schwerkraftgründungen als Gründungsstrukturen eingesetzt. Bisher fehlen dafür genormte Nachweise der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit. In BMU-geförderten Vorläuferprojekten (0325175 bzw. 0327618) hat die Ed. Züblin AG in Cuxhaven ein Testfundament im Originalmaßstab offshore-typischen zyklischen Belastungen unterzogen, während das IBF Rechenmodelle entwickelt und durch Modellversuche im kleinen Maßstab gestützt hat. Im aktuellen Verbundprojekt werden die Messdaten aus dem Großversuch ausgewertet, mit den Rechenmodellen verglichen und letztere validiert und weiterentwickelt. Die verifizierten Nachweiskonzepte sollen dazu beitragen, neue Kenntnisse zu erlangen und Hürden bei der Genehmigung solcher Fundamente abzubauen
Das Projekt "Grundwasser- und Wärmetransportmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Zur Beantwortung von Grundwasserfragestellungen im Rahmen der Projektbearbeitung und der normativen Tätigkeiten werden im Referat G3 unterschiedliche Programmsysteme zur numerischen Grundwasserströmungsmodellierung und teilweise auch zur Wärmetransportmodellierung eingesetzt. Die Modellierungen dienen dabei - zur Ermittlung der Auswirkungen von Baumaßnahmen auf die Grundwasserverhältnisse sowie zur Erarbeitung geeigneter Maßnahmen zur Minimierung schädlicher Auswirkungen, - zur Ermittlung der grundwasserhydraulischen Belastung von Bauwerken und Bauhilfseinrichtungen sowie zur Planung geeigneter Maßnahmen zur Durchführung von Baumaßnahmen im grundwasserdurchströmten Untergrund (Abdichtungen und Grundwasserabsenkungen), - zur Ermittlung der Dammdurchströmung als Grundlage für Standsicherheitsberechnungen, insbesondere bei Leckagen in Kanaldichtungen sowie im Bereich von Bauwerken in Dämmen und - zur Beurteilung der Auswirkungen von Dichtungsleckagen mittels Simulation der Grundwasserströmung und Wärmeausbreitung im Untergrund. Das Forschungsvorhaben dient zur Erprobung von Programmsystemen und Berechnungsansätzen für die unterschiedlichen Grundwassermodellierungsaufgaben und zur Festlegung geeigneter Vorgehensweisen. Ziel ist dabei, mit möglichst geringem Modellierungsaufwand eine für die jeweilige Aufgabenstellung ausreichende Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Zur Festlegung geeigneter Vorgehensweisen bei der Grundwassermodellierung werden Berechnungen unter Verwendung verschiedener Programmsysteme und unterschiedlicher Modellansätze (vertikal-eben/dreidimensional, gesättigt/ungesättigt, stationär/instationär) durchgeführt und die Ergebnisse bewertet. Insbesondere wurden Untersuchungen zur Festlegungung einer geeigneten Vorgehensweise bei der Untersuchung der Standsicherheit von Dämmen mit innenliegenden Bauwerken durchgeführt. Die Aufgabe bestand dabei in der Festlegung geeigneter Modellierungsansätze, die eine ausreichende Berücksichtigung von möglichen erhöhten hydraulischen Wegsamkeiten an den Grenzflächen zwischen den Bauwerksteilen und dem Dammmaterial ermöglichen. Die Ergebnisse der Untersuchungen dienten als Grundlage für das Kapitel 7 (Bauwerke in Dämmen) des MSD (2005).
Das Projekt "Geotechnische Robustheit und Selbstheilung bei der Gründung von Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik durchgeführt. Ziel: Beitrag zu einer sicheren, nachhaltigen und ökonomischen Auslegung der Gründung von OWEA-1. Mitbetrachtung relevanter Entfestigungsvorgänge im Baugrund, die durch die derzeitige Bemessungspraxis nicht abgedeckt sind; 2. Entwicklung begründeter numerischer Prognose- und Bemessungskonzepte für die hochzyklische Beanspruchung in der gesamten Lebensdauer der Anlage; 3. Integration bisher nicht qualifizierbarer Selbstheilungsprozesse im Baugrund in die Bemessung. Arbeitsplanung: TP1 - 'Ermüdung und Selbstheilung des Baugrunds durch zyklische Langzeitbeanspruchung insbesondere bei Flachgründungen von OWEA. - 1. Aufarbeitung von Fallstudien, 2. Eigene Modellversuche, 3. Numerische Validierung, 4. Offshore-Feldmessungen, 5. Anleitung zur Nachweisführung. TP 2 - 'Gebrauchstauglichkeit von Monopile-Gründungen für OWEA' - 1. Gezielte Verbesserung des Bochumer Akkumulationsmodells, 2. Verbesserung der Implementierung, 3. Validierung des FE-Modells, 4. FE- Parameterstudien. Ergebnisverwertung: 1. Bemessungsvorschriften/Richtlinien, 2. Richtung 'Sturmbetrieb', 3. Wirtschaftliche Flachgründungen, 4. Langzeitprognosen, 5. Support für Monitoring, 6. Wissensausbau zyklische Bodenmechanik
Das Projekt "Teilvorhaben: Feldlaborexperimente, Modellierung und Simulation von Haldenschwelbränden, Standardsicherheitsanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Fachgruppe für Rohstoffe und Entsorgungstechnik, Lehr- und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe (TEER) durchgeführt. Es soll innerhalb eines interdisziplinären Konsortiums untersucht werden, auf welche Weise Haldenbrände langfristig energetisch sicher genutzt werden können. Die Nutzung solch vorhandener Energiepotenziale trägt aktiv zum nachhaltigen Klimaschutz durch Einsparung von primärer Energie und deren CO2-Kontingenten bei. Der Lehrstuhl für Geotechnik im Bauwesen (GiB) bearbeitet dabei die Aspekte der Standsicherheit der Halde. Dabei wird geprüft, ob durch Arbeiten auf der Halde eine Gefährdung für Bereiche außerhalb der Betriebsfläche besteht und ob die auf der Halde arbeitenden Personen oder Anlagen gefährdet sind. Das Arbeitsgebiet des Lehr- und Forschungsgebietes für Kokereiwesen, kurz KoBrA, umfasst den Aufbau einer numerischen Simulation eines Haldenschwelbrandes zur Berechnung des Brandverhaltens sowie der entnehmbaren Wärmemenge bei einer energetischen Nutzung und die Durchführung von Labor- und Feldversuchen. Die von GiB und KoBrA ermittelten Ergebnisse bilden die Basis zur Entwicklung eines ökologisch und ökonomisch effizienten Konzeptes zur energetischen Nutzung von Haldenschwelbränden in Deutschland und Europa und fügen sich nahtlos in die Arbeitspakete der anderen Partner ein.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von Methoden zur beanspruchungsgerechten Optimierung, Montagesimulation, Best-Fit-Analyse sowie zur Entwicklung eines Structural-Health-Monitoring-Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. Optimierung von Konstruktion und Installation von Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen in tiefem Wasser für eine Multi-Megawatt-Anlage und begleitend die Errichtung eines Prototyps im Raum Bremerhaven und eine Kostenreduktion bis zu 25 Prozent. Entwicklung von Methoden zur Optimierung des Montageablaufs auf See, zur transparenten Prozessvisualisierung, zur innovativen 'Best-Fit-Analyse' für Bauteilanpassung und -paarung, Bauplatzsimulation. Verbesserung der Auslegungsmethodik zur Optimierung des Designs der Struktur, Weiterentwicklung numerischer Werkzeuge zur Beanspruchungssimulation. Auslegung und Bewertung von Gussknoten. Einsatz eines faseroptischen Messsystems, Online-Datenaufbereitung. Entwicklung und eines Structural Health Monitoring Systems zur Zustandsbewertung und Ermittlung der Resttragfähigkeit. Verifikation an der realen Struktur on- und offshore.
Das Projekt "Entwicklung geotechnischer Methoden und eines gewonnenen Modells zur Beurteilung der Standsicherheiten von Kreidesandsteinen bei fortschreitender Verwitterung zur Gewährleistung der öffentlichen Sicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik durchgeführt. Am Beispiel des Felsmassivs 'Großer Wehlturm' in der Sächsischen Schweiz soll eine Methodik entwickelt und getestet werden, die mittels einer geologisch-markscheiderischen Aufnahme, felsmechanische Laboruntersuchungen und eines numerischen Berechnungsmodells die Standsicherheitsanalyse einer Sandsteinformation erlaubt. Dazu wird moderne 3D-Laserscantechnik sowie 3D-Numerik eingesetzt. Ziel ist es ebenfalls, den Verwitterungsprozess als standsicherheitsreduzierenden Prozess im numerischen Berechnungsmodell abzubilden. Die entwickelte Methodik soll auf andere Sandsteinformationen innerhalb und außerhalb der Sächsischen Schweiz übertragbar sein.
Das Projekt "Netzintegration von Offshore Großwindanlagen - Grundlast von der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Fritz-Süchting-Institut für Maschinenwesen durchgeführt. Machbarkeitsstudie zu einem integrierten Einsatz von Windkraft, Kavernenbau, Gaslagerstätten, Schwachgasverstromung und Gaskraftwerk, um eine Energieerzeugung Offshore zu ermöglichen, sodass das Onshore Verbundnetz mit Grundlast von der Nordsee versorgt wird. Die Durchführbarkeit des Konzeptes mit integrativem Einsatz unterschiedlicher Ressourcen soll zunächst im Rahmen einer einjährigen Studie von Partnern der Arbeitsgemeinschaft geprüft werden. Hierzu gehören die Arbeitspunkte: Anwendung von Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerken als Puffer für fluktuierende Windenergie-Produktion, Entwicklung von Schwachgasvorkommen, Verstromung stickstoffreicher Erdgase (Schwachgas), Verminderung des erforderlichen Brennstoffeinsatzes zur Bereitstellung einer vorgegebenen elektrischen Leistung, kompatible Einbindung der Summenleistung durch ein Management-System und Einschätzung ob diese optimierte Art der Stromerzeugung als volkswirtschaftlich rentabel einzuschätzen ist. Da die Rahmenbedingungen für einen solchen Ausbau umwelt- und volkswirtschaftlich verträglich sind, könnte die Windenergie im Falle positiver Ergebnisse längerfristig ohne Subventionen wettbewerbsfähig sein. Ziel Teilprojekt Teilprojekt: Nachweis der Standsicherheit bei thermomechanisch gekoppelter Wechselbeanspruchung: Entsprechend der fluktuierenden Windenergie werden Druckluftspeicher in Zyklen von Tagen bis Wochen umgeschlagen. Erfahrungen über die Auswirkungen einer zyklischen Kavernenfahrweise auf das Tragverhalten stehen nicht zur Verfügung. Durch geeignete Laborversuche und Simulationsberechnungen auf der Basis der aktuellen Continuum-Damage-Methode soll untersucht werden, welche Druckwechselbeanspruchungen vom Gebirge aufgenommen werden können, bzw. welche Druckspiele und Lastwechselfrequenzen zulässig sind. Von besonderer Relevanz hierbei ist insbesondere die thermomechanisch gekoppelte Beanspruchung der Speicherkavernen bei Innendruckabsenkung. Durch die Ausspeicherung komprimierter Druckluft resultiert eine Reduktion des Stützdruckes und in der Konsequenz eine mechanische Beanspruchung des Gebirges. Überlagert wird diese mechanische induzierte Gebirgsbeanspruchung durch Thermospannungen in Folge Abkühlung der Druckluft bei Dekompression. Die Addition der mechanisch und thermisch induzierten Beanspruchungen kann abhängig von der Druckdifferenz, der Speicherrate, der Gebirgstemperatur, der Teufenlage der Kavernen, dem Kriech- und Festigkeitsverhalten des anstehenden Steinsalzgebirges und der Frequenz der Wechselbeanspruchung in einer Überbeanspruchung des konturnahen Gebirges mit der Konsequenz von Konturbrüchen / Abschalungen resultieren.
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| Bund | 23 |
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