Solver

Die Verbesserung des Baugrundes auf sehr großen Flächen ist häufig Bestandteil großer Wohnbau- und Infrastrukturprojekte. Die dynamische Bodenverdichtung, speziell die Fallgewichtsverdichtung (FGV), ist dafür ein etabliertes Verfahren. Bei internationalen Großprojekten mit vielen Millionen Quadratmetern müssen regelmäßig zehntausende einzelner Punkte verdichtet werden. Eine Möglichkeit, den Verdichtungsfortschritt auf der gesamten Fläche baubegleitend und in Echtzeit zu bewerten, existiert für die FGV derzeit allerdings nicht. Der Stand der Technik ist eine punktuelle Kontrolle nach Abschluss der Verdichtung, wodurch eine effiziente energetische Steuerung am Einzelpunkt unmöglich und häufig „Zuviel“ oder „Zuwenig“ verdichtet wird. Das primäre Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung eines Verfahrens zur integrierten Kontrolle des Verdichtungserfolgs bei der FGV. Gelingt dies mit diesem Forschungsvorhaben, können angesichts der riesigen Verdichtungsvolumina bereits kleinste Änderungen eine riesige Hebelwirkung in Richtung Zeit, Geld und Qualität entfalten – Die FGV wird dann zu einer ressourcen- und kosteneffizienten Technologie mit gleichzeitig hoher Verfahrenssicherheit.

Die Entwicklung basiert auf der Verknüpfung optischer Informationen aus digitalen Oberflächenmodellen sowie sensorisch erfassten Messdaten.

Im angestrebten Lösungsansatz verbinden sich Laserscans der Bodenoberfläche mit Beschleunigungsmessungen am Fallgewicht. Forschungsseitig ist zu klären, wie sich die geometrischen und geotechnischen Eigenschaften in der Verdichtungszone in Abhängigkeit der relevanten Einflussfaktoren von Boden und Verfahrenstechnik im Verdichtungsverlauf verändern. Dafür werden skalierte 1g-Modellversuche durchgeführt, in denen die geotechnischen Kennwertänderungen den sensorischen sowie optischen Messdaten gegenübergestellt werden. Die auf Basis der Modellphänomenologie entwickelte Nachweismethodik wird mittels numerischer Modellierungen (Finite-Elemente-Methode mit gekoppelten Euler-Langrange-Ansatz) sowie in Großversuchen validiert. Im Ergebnis soll durch die Zuordnung funktionaler Abhängigkeiten eine Bewertung der geotechnischen Kennwertänderung und deren räumlicher Ausdehnung aus den Messdaten möglich sein.

Zur Webseite der Forschungsgruppe G2 Gruppe Geotechnik.