Masterarbeit (laufend)

Ben Eric Jacob

Kalibrierung und Validierung fortgeschrittener Stoffmodelle anhand von Elementversuchen an Bodenmaterialien aus jungen Tagebaukippen und Nachrechnung eines Feldversuchs

Ehemalige Braunkohletagebaue bieten aufgrund ihrer Größe und der Entfernung zu Wohnbebauung großes Potenzial für Windenergieanlagen. Der Baugrund besteht dort jedoch aus jungen, künstlich verkippten und stark inhomogenen Böden. Bereiche mit unterschiedlicher Steifigkeit und Festigkeit können unter Last zu ungleichmäßigen Setzungen führen. Im Forschungsprojekt GrünWinT wurde im Tagebau Inden ein großmaßstäblicher Feldversuch errichtet, bei dem eine Aufschüttung die Belastung einer Windenergieanlage abbildet und Setzungen sowie Spannungen im Boden gemessen werden.
Die Masterarbeit untersucht, wie gut sich dieses Verhalten numerisch vorhersagen lässt. Dazu werden fortgeschrittene Stoffmodelle, die das Bodenverhalten deutlich realistischer abbilden als einfache Ansätze, anhand von Laborversuchen kalibriert. Betrachtet werden sowohl ein sandiges als auch ein feinkörniges Kippenmaterial, ergänzend werden eigene zyklische Triaxialversuche durchgeführt. Parallel dazu wird der Bodenaufbau mithilfe eines automatisierten Workflows aus Bohrungen und Drucksondierungen in ein räumliches Baugrundmodell überführt. Indem die Anzahl der berücksichtigten Erkundungspunkte variiert wird, lässt sich abschätzen, wie viel Baugrunderkundung für eine verlässliche Prognose nötig ist. Abschließend werden die Berechnungsergebnisse mit den Messdaten des Feldversuchs verglichen. Daraus werden Empfehlungen abgeleitet, wie Gründungen von Windenergieanlagen auf Tagebaukippen künftig zuverlässiger berechnet werden können.