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Einerseits ist bei vielen in der Ingenieurpraxis auftretenden Festigkeitsproblemen neben der rein mechanischen Beanspruchung auch die thermische oder chemische Wirkung zu berücksichtigen, andererseits bestehen viele in der Ingenieurpraxis zum Einsatz kommende Materialien aus mehreren Phasen. Insbesondere ist ein mit Wasser ganz oder teilweise gesättigter Boden eine Problemstellung der Baupraxis, die in mechanischer Hinsicht ein Mehrfeldproblem darstellt. Durch Verwendung der Methode der finiten Elemente (FEM) und bei physikalisch adäquater Modellierung des nichtlinearen Materialverhaltens lassen sich Strukturen mit komplexer Geometrie, komplizierten Randbedingungen und Werkstoffeigenschaften realitätsnah beschreiben und komplexe sowie sich ändernde Bauzustände numerisch simulieren. Für die zuverlässige Anwendung moderner FE-Programmsysteme und für die Interpretation der damit erhaltenen Berechnungsergebnisse sind ausreichende Kenntnisse der fachspezifischen theoretischen Grundlagen unerlässlich. Unter anderem werden die Themen „Primärzustand“, „Mehrphasenmaterial“ und „verbesserte elasto-plastische Materialmodelle für Böden“ behandelt.

Im Vorlesungsteil der LV werden anhand des zur Verfügung gestellten Skriptums die theoretischen Grundlagen zur Erfassung des Primärzustandes und zur Berechnung von Mehrfeldproblemen (MFP) mit der FEM erläutert. Besonderheiten von porösen Mehrphasenmaterialien werden diskutiert und elasto-plastische Materialmodelle, die zur mechanischen Modellierung des Werkstoffverhaltens dieser Materialien Anwendung finden, werden eingehend behandelt. Im Übungsteil wird der in der Vorlesung behandelte Stoff an praktischen Problemstellungen vertieft. Dazu werden Beispiele in Form von Übungsprogrammen mittels eines kommerziellen FE-Programms in Kleingruppen bearbeitet. Die Berechnungsergebnisse werden in einem Bericht dokumentiert und interpretiert. Die Themen der Übungsbeispiele beziehen sich auf Festigkeitsprobleme wie sie häufig bei geotechnischen Aufgabenstellungen auftreten (z.B. Grundwasserabsenkung, Aushub und Sicherung einer Baugrube, Stabilitätsuntersuchung einer Böschung, Traglastberechnung eines Fundaments, numerische Simulation eines Tunnelausbruchs und dessen Sicherung etc.).

Vorlesungsteil: Schriftliche Prüfung. Übungsteil: Beurteilung der technischen Berichte und der Präsentationen.

Skriptum; R. Stark: Festigkeitslehre - Aufgaben und Lösungen, Springer Verlag, 2006

Vorbesprechung am 03.10.