Institute of Geotechnical Engineering and Construction Management

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ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MAnalyse des Optimierungspotentials in der Herstellung von StabilisierungssäulenLiteratur / traditionelle Bemessung / ggf. Numerikpka
Linienbauwerke können bei schlechten Baugrundverhältnissen auf einem kombinierten Gründungssystem aus Stabilisierungssäulen und Lastverteilungsschicht gegründet werden. Dabei werden die Stabilisierungssäulen in einem vorgeplanten Raster basierend auf der vorhergehenden Baugrunderkundung hergestellt. Der Bauablauf wird in der Praxis nicht im laufenden Betrieb an neue Erkenntnisse über den Baugrund, die bspw. durch die Herstellung der Einzelsäulen gewonnen werden können, angepasst. Solch eine Echtzeitanpassung birgt Optimierungspotential für den Materialverbrauch, die Bauzeit und die Kosten. Um eine Anpassung bspw. des Rasters vorzunehmen, muss der Einfluss des Rasters auf die Tragfähigkeit bekannt sein. Dies soll neben anderen möglichen Parametern im Rahmen einer Masterarbeit untersucht werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
B/P/M[reserviert] Entwicklung eines Konzeptes für Modellversuche an StabilisierungssäulenLiteratur / Laborversuchepka
Im Rahmen einer Abschlussarbeit soll ein Konzept entwickelt werden, um ein Gründungssystem bestehend aus Stabilisierungssäulen und Lastverteilungsschicht näher zu untersuchen.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
B/P[reserviert] Untersuchung des Herstelleinflusses von Stabilisierungssäulen auf das Tragverhalten des GesamtsystemsLiteratur / Numerik (Plaxis)pka
In einem Gründungssystem bestehend aus Stabilisierungssäulen und Lastverteilungsschicht werden die Bauwerkslasten sowohl über die Säulen als auch über die zwischenliegende Bodenschicht in den Baugrund eingetragen. Die Herstellung der Säulen beeinflusst den Lastabtrag. Die Herstellung von Säulen zu simulieren ist jedoch komplex. Im Rahmen einer Bachelor- oder Projektarbeit soll eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden, wie der Herstelleinfluss mit einfachen Mitteln in einer numerischen Simulation abgebildet werden kann.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
B/P[reserviert] Analyse der Eignung von Large Language Models zum Einsatz in geotechnischen ArbeitskontextenLiteratur / Befragung / Datenanalysepka
Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll der Einsatz von textgenerierender KI für geotechnische Anwendungen untersucht werden. Dabei sollen unterschiedliche Nutzungsverhalten, bspw. von Lernenden, Lehrenden, Forschenden und praktizierenden Ingenieuren, in den Fokus genommen werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MUntersuchungen zum Einfluss vom Wellenauflauf auf die DeichstandsicherheitLiteratur / Numerik (Plaxis/Python)kce
Im Rahmen der Arbeit soll ein Programm mit Python zur Berechnung von Wellenauflauf auf Deichbauwerken im Tidebereich mit verschiedenen Böschungsneigungen erstellt werden. Mit Plaxis soll eine Parameterstudie hinsichtlich Einflusses von der Deichgeometrie auf den Wellenauflauf und die Standsicherheit des Bauwerkes durchgeführt werden. Es soll ein Parametersatz mit verschiedenen Wellenparamater in den Berechnungen angesetzt werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MEinsatz von Geotextilien im DeichbauLiteratur / Numerik (Plaxis/Python)kce
Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der Geotextilien im Deichbau als Erhöhungsmaßnahmen befassen. Erst soll Literaturrecherche hinsichtlich der Marktprodukten und deren Eigenschaftsparameter durchgeführt werden. Für einen Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden. Es ist dabei ein Python-Code zu entwickeln.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P[reserviert] Literaturanalyse zur Erfassung des Forschungsstandes zum Trag- und Interaktionsverhalten von Nassmörtelsäulen und granularen Lasttransferschichten in kombinierten Tragsystemen (Schreibbeginn frühestens im Juli 2024)Literaturrecherchepka
Ein kombiniertes System aus Stabilisierungssäulen (pfahlartigen Gründungselementen), einer Lasttransferschicht und einer Flachgründung kann ein alternatives Gründungskonzept zu herkömmlichen Tiefgründungen oder Kombinierten Pfahl-Platten-Gründungen (KPP) darstellen. Essentiell ist hierbei die Lasttransferschicht, die für eine gleichmäßige Verteilung der Bauwerkslasten auf die Säulenelement sowie den zwischenliegenden Boden sorgt. Die Kontakt- und Interaktionsmechanismen zwischen der Lasttransferschicht und den Säulen sind nicht trivial und sollen weitergehend untersucht werden. Zu diesem Zweck muss zunächst der aktuelle Stand der Wissenschaft erarbeitet werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MAutomatische Aufbereitung von Sandbetten durch FluidisierungLaborversuchefwr / dvd
Bei geotechnischen Modellversuchen ist die Vorbereitung von Sandbetten auf eine gewünschte Lagerungsdichte von wesentlicher Bedeutung. Traditionell wird die Verdichtung trockener Sandproben durch Stampfen, Rütteln und verschiedene Pluviationstechniken erreicht. Obwohl diese Methoden im Labor weit verbreitet sind, lassen sie sich nur schwer automatisieren. Die fehlende Automatisierung führt zu Zeit- und Personalkosten, da der Sand zunächst im Bett entleert und dann erneut geschüttet werden muss. Darüber hinaus ist es schwierig, bei der Pluviation gleichmäßige Proben mit geringer Dichte zu erhalten. Die Oberfläche einer durch Pluviation erzeugten Probe ist in der Regel uneben und muss nach der Ablagerung durch zeitaufwändiges Absaugen geebnet werden, was die Probe stören kann. Aus diesen Gründen soll in dieser Arbeit ein automatisiertes Sandbettpräparationsgerät unter Verwendung eines Wirbelbetts gebaut werden. Der Fluidisierungsprozess ähnelt der Verflüssigung, bei der körniges Material von einem statischen, feststoffähnlichen Zustand in einen dynamischen, fluidähnlichen Zustand umgewandelt wird, wenn ein Fluid nach oben durch das körnige Material strömt. Die Fluidisierung wird in der chemischen Verarbeitungsindustrie häufig für Trennungen, Wärmeübertragungsvorgänge und katalytische Reaktionen eingesetzt. Mit solchen Geräten können Lagerungsdichten von 10 % bis 92 % gezielt erreicht werden. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Prototyp eines automatisierten Sandbettaufbereitungsgeräts gebaut. Der Prototyp wird sich auf die Steuerung der Veränderung der Entfluidisierungsrate beschränken, um unterschiedliche Lagerungsdichten zu erreichen. Die Steuerung des Rotors erfolgt über Matlab/Simulink. Weiterhin soll eine Konzeptstudie für einen größeren Versuchsstand geprüft werden und entsprechende Berechnungen zur benötigten Hardware skizziert werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MNumerische Simulation der Spannungsverteilung unterhalb des Kettenfahrwerks einer RammmaschineNumerikfwr / dvd
Baumaschinen, insbesondere im Tiefbau, sind aufgrund ihres hochliegenden Massenschwerpunkts kippgefährdet. Eine der Ursachen für das Umkippen dieser Maschinen ist das Versagen des Untergrundes unterhalb des Kettenlaufwerks. Die derzeitigen Normen gehen von vereinfachten Modellen zur Berechnung der Spannungsverteilung bei einer rein statischen Analyse unter der Annahme einer starren Kette und eines starren Untergrundes aus. Eine genauere Spannungsverteilung unter der Maschinenkette kann mit Hilfe numerischer Methoden bestimmt werden. Im Rahmen der Arbeit sind zwei bestehende dynamische Mehrkörpermodelle in der kommerziellen FE-Software Abaqus zusammenzuführen. Anschließend ist die Spannungsverteilung unter dem Kettenlaufwerk der Maschine unter vordefinierten Betriebsbedingungen zu untersuchen, um Erkenntnisse über die Beziehungen zwischen der Maschinenkonfiguration und den resultierenden Spannungen im Boden zu gewinnen.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MExperimental investigation of water jet induced erosion in saturated sandLaboratory experiment / collection and analysis of measurement datarso
The jet grouting technology is frequently used in geotechnical engineering for the construction of underpinnings and piles, reducing settlements of new and existing foundations, supporting open and underground excavations, and creating water cut-offs for dams. As a part of this project work, high velocity water jetting through a nozzle into saturated Hamburger sand is to be carried out in a cylindrical test stand. Experimental data like change in pore-water pressure, total pressure, etc are to be collected and analysed.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MUmschreibung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung unter Verwendung bestehender Optimierungstoolboxen innerhalb von MatlabNumerikeha
Im Rahmen dieser Arbeit sind bestehende Matlabroutinen, denen eine Optimierungsaufgabe innerhalb der Topologieoptimierung der Geotechnik zugrunde liegt, umzuschreiben. Die bestehenden Routinen basieren dabei auf manuell definierten Optimierungsfunktionen in Matlab und sollen nun unter Verwendung der bestehenden Optimierungstoolboxen in Matlab umgeschrieben werden. Die numerischen Ergebnisse unter Verwendung der Optimierungstoolbox sind anschließend mit den bestehenden Ergebnissen auf Basis der manuellen Definition der Optimierungsfunktionen u.a. in Bezug auf Qualität, Effizienz und Rechenzeit verglichen werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MMulti-body simulation (MBS) in Matlab/Simulink of the vibrodriving process and a fuzzy logic controller implementation to reduce the installation timeMBS/Controlfwr
In vibrodriving, a harmonic excitation force generated by an unbalance vibrator coupled to the pile is used to induce temporal local soil liquefaction around the pile. Vibrodriving requires smaller loads to penetrate the soil and, in general, allows for a faster penetration rate. The vibrators generally consist of an array of eccentric masses rotating in opposite directions. On the one hand, this project aims to construct an MBS in the Simscape Multibody of Matlab/Simulink software and implement the soil reaction forces. On the other hand, a fuzzy logic controller should be implemented. Variation of parameters in the simulation with different soil conditions should be presented.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MAnpassung bestehender Matlabroutinen zur Topologieoptimierung und Anwendung auf vielfältige geotechnische Konstruktionen in AbaqusNumerik eha
Im Rahmen dieser Arbeit soll eine bestehende Matlabroutine zur Topologieoptimierung geotechnischer Konstruktionen, die auf dem sogenannten SIMP-Ansatz (Solid Isotropic Material with Penalization) beruht, angewendet werden. Dazu müssen einige Anpassungen in der Routine vorgenommen werden, um die Routine mit vielfältigen geotechnischen Modellen verbinden zu können. Die Modelle sind im FE-Programm Abaqus zu erstellen. Es sollten je nach Komplexität in etwa zwei bis drei verschiedene geotechnische Konstruktionen im Rahmen dieser Arbeit modelliert und entsprechend in der Routine angepasst werden. Erste Matlaberfahrungen sind empfehlenswert.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MEnergiespundwände - Untersuchungen zum Einsatzmöglichkeiten des Hinterfüllungsmaterials einer Spundwandvorsetze als oberflächennahe GeothermieLiteraturrecherche / Numerikkce
Eine Spundwandvorsetze ist eine häufig gewählte Lösung bei der Sanierungsarbeiten der historischen Kaimauer. Dabei wird eine Spundwand im Abstand zur alten Uferlinie eingebracht und der verbleibende Bereich mit einem geeigneten Material hinterfüllt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Untersuchungen verschiedener Materialien hinsichtlich Ihrer Wärmeleitfähigkeit, Wärmespeicherfähigkeit und Einsetzbarkeit als Hinterfüllungsmaterial durchgeführt werden. Dabei sind Literaturrecherche vorzunehmen, um ein möglichst optimales Material zu finden. Weiterhin werden Berechnungen in Matlab/Simulink durchgeführt, um eventuelle Energiegewinn zu ermitteln. Ziel dieser Arbeit ist die Einschätzung des Wärmepotenzials von Energiespundwände bei der Anwendung vom optimalen Hinterfüllungsmaterial.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MDeichanpassung - Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Stützbauwerke im Deichbau.Literaturrecherche / FEMkce
Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Die Arbeit soll sich mit der Einsatzmöglichkeit der HWS-Wände und anderer Stützbauwerke als Deicherhöhungsmaßnahmen befassen. Für einen bestehende Deichquerschnitt sollen verschiedene Variante mittels FEM untersucht werden.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
P/MDeichanpassung – Untersuchung zur Einsatzmöglichkeit der Baugrundverbesserungsmaßnahmen im Deichbau.Literaturrecherche / FEM
Aufgrund von steigenden Wasserständen müssen die bestehenden Deiche in kommenden Jahren angepasst werden. Ziel der Arbeit sind Recherche nach geeigneten Baugrundverbesserungsmaßnahmen, die im Deichbau hinsichtlich der Ausführbarkeit/Effektivität/Kosten/CO2-Fußabdruck qualitativ und quantitativ bewertet werden sollten. Weiterhin sind die gewählten Baugrundverbesserungsmaßnahmen mittels eines numerischen Modells nachzuweisen.
ArbeitstypTitelMethodeBetreuer_In
MAnwendung und Vergleich verschiedener Kontakttypen in Abaqus/Standard bzw. Explicit Numerikeha
Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst auf Basis einer tiefgründigen Literaturrecherche aufgezeigt werden, welche Kontakttypen es in Abaqus/Standard bzw. Abaqus/Explicit programmintern gibt. Diese sollen beschrieben und erklärt werden. Anschließend sind im Rahmen von numerischen Untersuchungen für ein Fundament bzw. Streifenfundament eine Bandbreite von vorhandenen Kontakttypen sowohl in A/Standard als auch in A/Explicit anzuwenden. Die Ergebnisse sollen sowohl qualitativ als auch quantitativ ausgewertet und verglichen werden. Es soll geschlussfolgert werden, welche Kontakttypen sich Sicht festzulegender Vergleichskriterien am günstigsten Verhalten, wo die Anwendungsgrenzen der Kontaktmodellierung in Abaqus liegen und, wie groß der Einfluss des Kontakttyps auf die Ergebnisse ist.