Modellierung der induzierten und inhärenten Anisotropie von Sand

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Theodoros Triantafyllidis
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244922809

Das Spannungs-Verformungsverhalten nichtbindiger Böden wird durch zwei Arten der Anisotropie entscheidend beeinflusst: die inhärente Anisotropie, d.h. die Anfangsstruktur des Korngerüstes, die sich bereits bei der Ablagerung des Bodens einstellt, und die induzierte Anisotropie, die durch eine Belastung in den Boden eingetragen wird. Unterschiedliche Entstehungsgeschichten des Bodens ( z.B. das Einspülen von Sand mit Wasser und unter Wasser Sedimentation zur Landgewinnung oder das Abwerfen feuchten Materials aus größerer Höhe in Kippen ) führen zu einer unterschiedlichen inhärenten Anisotropie. Laborversuche zeigen insbesondere bei einer sehr lockeren Lagerung des Bodens, wie sie in Kippen oder in aufgespültem Sand in der Regel vorliegt, eine starke Abhängigkeit des Materialverhaltens von der inhärenten und der induzierten Anisotropie, welche bei Standsicherheitsberechnungen oder Verformungsbetrachtungen nicht mehr vernachlässigt werden kann. Leider berücksichtigen die zurzeit verwendeten Stoffmodelle Struktureffekte nicht. Ziel dieses Projektes ist es daher, ein bereits vorliegendes, neues hypoplastisches Stoffmodell für granulare Böden derart zu erweitern, dass Effekte sowohl der inhärenten als auch der induzierten Anisotropie abgebildet werden. Für diesen Zweck, beinhaltet das Modell zwei verschiedene Tensoren die die inhärente und die induzierte Anisotropie beschreiben. Das erweiterte Stoffmodell soll anhand von Laborversuchen an Sandproben modifiziert und kalibriert werden, die mit Hilfe verschiedener Präparationsmethoden hergestellt werden und hierdurch eine unterschiedliche inhärente Anisotropie aufweisen. Mit dem im Rahmen des Projektes entwickelten Stoffmodell soll es mög-lich sein, Randwertprobleme zu lösen, bei denen Struktureffekte oder eine Vorbelastung des nichtbindigen Bodens von großer Bedeutung sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozent Dr.-Ing. Andrzej Niemunis; Professor Dr.-Ing. Torsten Wichtmann