Naturgefahren, Geotechnik und Laserscanning

Schutzdamm gegen Felslawinen und Steinschläge.

Foto: R. Hofmann

Hier die Übersicht der wissenschaftlich begutachteten und freigegebenen Fachaufsätze („reviewed papers“) aus dem Bauingenieur 12|2023, jeweils mit einer Zusammenfassung und Stichworten sowie DOI-Link.

Übrigens finden Sie eine Liste mit zahlreichen nützlichen Abkürzungen aus der Baubranche (samt Erklärungen) zum Nachschlagen und Ausdrucken in unserer Online-Rubrik Wissen.

Naturgefahren

R. Hofmann, S. Berger

Einwirkungen auf Schutzdämme durch fließähnliche gravitative Massenbewegungen – Felslawinen

In den letzten Jahren kommt es durch Temperaturerhöhung, Temperaturschwankungen und Starkregenereignissen vermehrt zu Extremereignissen bei Felslawinen und Bergstürzen. Diese führen in deren Auslaufbereichen zu fließähnlichen Massenbewegungen, die Siedlungsräume und Infrastrukturbauwerke im alpinen Raum gefährden. Bei den klimawandelinduzierten Beeinflussungen des Lebensraumes ist eine deutliche Zunahme in den Alpen zu registrieren. Die Zunahme der Intensitäten der Gefährdungen aus diesen Prozessen im alpinen Raum führt zur Notwendigkeit der Errichtung von nachhaltigen und zuverlässigen Schutzbauwerken. Dabei stellen die Schutzdämme gegenüber starren Bauwerken eine wirksame, umwelt- und ressourcenschonende und rasch umsetzbare Bauweise dar. Bei den Dammbauwerken handelt es sich hauptsächlich um Erddämme mit Geogittern und Steinschlichtungen. Zur Beobachtung der Ablagerungsformen sowie der Bestimmung der Einwirkungen auf Schutzbauwerke wurden am Arbeitsbereich für Geotechnik an der Universität Innsbruck Modellversuche und DEM (Diskrete Element Methode) Simulationen durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, empirische Formeln auf Basis der pseudo statischen Methode, auf Grundlage der Erdrucktheorie und der Kriechdrucktheorie, zur Abschätzung der Einwirkungen aus gravitativen Massenbewegungen auf Schutzdämme anzugeben.

Naturgefahren, Felslawinen, Schutzdämme

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-12-31

Geotechnik

A. Dziwok, A. Brunner, M. Hayden, D. Adam

Großmaßstäbliche Versuche zum Last-Verformungsverhalten an Duktilpfählen im Wiener Donauschotter

Im Jahr 2019 wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Unteres Hausfeld 2“ die Tragfähigkeit von mantelverpressten Duktilpfählen in typischem Wiener Baugrund, den quartären Sedimenten, anhand ihres Last-Verformungsverhaltens untersucht. Die großmaßstäblichen Versuche erfolgten an zwei Pfählen mit dem Pile HAY-Proof-System, einem bi-direktionalen Pfahlprüfsystem sowie teilweise mit faseroptischen Dehnungsmessungen. Die Duktilpfähle folgen damit einer Vielzahl anderer häufig eingesetzter Tiefgründungselemente in Wien, deren Tragverhalten bereits im Jahr 2017 im Zuge des Forschungsprojekts „Unteres Hausfeld“ der Magistratsabteilung für Brücken- und Grundbau (MA29) der Stadt Wien und der TU Wien unter vergleichbaren Bedingungen systematisch untersucht wurde. Die bi-direktionalen Versuche ermöglichen getrennte Aussagen zu den Pfahlfuß- und Pfahlmantelwiderständen. Die Auswertungen der Dehnungsmessungen liefern darüber hinaus Mantelreibungsverläufe und damit eine qualitative Aussage zur Lastabtragung entlang des Pfahls. Vergleiche mit Bodenaufschlüssen ermöglichen eine Interpretation der Ergebnisse und zeigen qualitativ aufschlussreiche Ergebnisse.

Geotechnik, Verformungsverhalten, Duktilpfähle

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-12-44

Versuchstechnik und Numerik

Z. Li, Q. L. Zhang, R. Erlemann, K. Geißler, H. Pasternak

Von der Punktwolke zum numerischen Modell – Laserscanning von Stahlbauteilen

Für Laboruntersuchungen kann heute die Technologie des 3D-Laserscannings zur gezielteren Untersuchung von Stahlbauteilen eingesetzt werden. Das Prinzip des 3D-Laserscannings besteht darin, dass ein Laserstrahl von einem Scanner auf eine Oberfläche projiziert und die reflektierten Strahlen erfasst werden. Durch Messung der Entfernung und des Winkels des projizierten und reflektierten Laserstrahls wird eine dreidimensionale Punktwolke erzeugt. Diese Punktwolke stellt die Form und die exakten geometríschen Abmessungen der gescannten Probe dar. Die Ergebnisse der 3D-Laserscannertechnologie können mit der Finite-Elemente-Methode oder auch analytischen Lösungen kombiniert werden. Daher kann mit den genauen geometrischen Abmessungen der Prüfkörper die Streuung der experimentellen Ergebnisse erheblich reduziert und das physikalische Modell verbessert werden. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie die geometrischen Eigenschaften verschiedener stählerner Prüfkörper inklusive Schweißdetails mittels eines 3D-Scanners erfasst werden. Die jeweils aufgenommene Punktewolke kann mit dem entwickelten Algorithmus automatisch verarbeitet und korrigiert werden und die Scanergebnisse können mit den verschiedenen Mapping-Algorithmen entsprechend der unterschiedlichen geometrischen Eigenschaften der Probekörper in das numerische Modell eingegeben werden.

Laserscanning, Stahlbauteile, numerisches Modell

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-12-54

BIM

T. Neuhäuser, L. T. Lenz, S. F. Schäfer, A. Hohmann, R. Daub

Anwendung des Level of Coordination in der Fabrikplanung

In 72 % der Fabrikplanungsprojekte werden die Kostenziele verfehlt und die Zeitziele in 60 %. Dies ist vor allem auf eine mangelhafte Kommunikation und Koordination zwischen den Planungsbeteiligten zurückzuführen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden zunehmend neue Methoden und Werkzeuge in der Fabrikplanung eingesetzt. Eine solche Methode ist das Building Information Modeling (BIM) aus der Bauwirtschaft. Ein Element von BIM stellt das Level of Coordination (LOC) dar, welches die phasenbezogene Ausprägung der geometrischen Kollisionsprüfungen und alphanumerischen Qualitätsprüfungen abbildet. Dieses wurde in einem ersten Beitrag (Teil 1: Level of Coordination in der Fabrikplanung) konzeptionell entworfen und auf die Fabrikplanung übertragen. Der vorliegende Beitrag stellt Teil 2 dar, in welchem das Konzept zunächst nochmals erläutert wird und auf ein reales, repräsentatives Projekt angewendet wird. Die anschließende Bewertung zeigt, dass die Nutzung des LOC zu einer Erhöhung der Kosten- und Terminsicherheit in Fabrikplanungsprojekten führen kann.

Fabrikplanung, BIM, Level of Coordination

doi.org/10.37544/0005-6650-2023-12-65

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