Materialverhalten
Für die erforderlichen Nachweise von Gründungskonstruktionen müssen die bodenmechanischen Eigenschaften der relevanten Baugrundschichten an Laborproben bestimmt werden.
Standardlaboruntersuchungen
Das IBF verfügt über alle gängigen boden-und felsmechanischen Standard-Laborversuche, darüber hinaus über eine breite Palette an spezieller bodenmechanischer Versuchstechnik (Ringscherversuch und Zugversuch, Biaxialgerät, Großödometer bis 500 mm, Großtriaxialzelle bis 800 mm, Resonanzsäulenversuche bis 1000 mm, Frostlabor, Durchlässigkeit von Schütt- und Dichtungsmaterialien bis 1200 mm, Saugspannungsmesstechnik). Zur Untersuchung von Felsmaterialien steht die deutschlandweit umfangreichste Versuchseinrichtung zur Verfügung (Hochdruck-Triaxialversuch, Großtriaxialzelle bis 600 mm, direkter Scherversuch, Kriech-, Relaxations- und Schwellversuche). Die Untersuchungstechnik dient in erster Linie zur Ermittlung der Festigkeitskenngrößen von Kontinua und Diskontinua in Abhängigkeit von Dichte, Spannungzustand, Feuchtezustand und Chemismus bzw. zur Ermittlung der Materialparameter für Stoffgesetze.
Zyklische Triaxialversuchstechnik
Kennzeichnend für Windenergieanlagen sind die hohen zyklischen Lastanteile mit großen Zyklenzahlen. Die akkumulierten Verformungen des Baugrunds im Laufe der Lebensdauer bestimmen die Nachweise der Gebrauchstauglichkeit. Das Zyklik-Labor am IBF verfügt über hochgenaue zyklische Triaxialgeräte mit Spannungs- und Dehnungssteuerung für verschiedene Spannungsbereiche. Mit ihrer Hilfe lassen sich zyklische Materialparameter bestimmen, die für entsprechende Stoffgesetze benötigt werden. Besondere, WEA-typische Beanspruchungspfade können nachgefahren werden. Zyklische Laborversuche geben auch Auskunft über die Verflüssigungsanfälligkeit von Lockerböden. Mit ihrer Hilfe muss beurteilt werden, ob unter bestimmten Beanspruchungszyklen Porenwasserüberdrücke im Baugrund generiert werden, die die Standsicherheit der Anlage gefährden.
- „Entwicklung eines anwendungsorientierten Bemessungs- und Überwachungsmodells für Offshore Gründungskonstruktionen unter zyklischer Belastung“ (BMU 0327618, 2006-2011)
- „Validierung eines Nachweisverfahrens für hochzyklisch beanspruchte Flachgründungen von Offshore-Windenergieanlagen anhand von Messdaten eines Großversuches“ (BMU/BMWi 0325405, 2012-2015)
- „KonTest – Erstellung einer Konzeption eines Windenergie-Testgeländes in bergig komplexem Terrain“ (BMU/BMWi 0325656C, 2013-2015)
- „TremAc – Objektive Kriterien zu Erschütterungs- und Schallemissionen durch Windenergieanlagen im Binnenland, Teilprojekt Wellenausbreitung und dynamische Baugrund-Bauwerks-Interaktion“ (BMWi 0325839A, Antrag vor Bewilligung, ab 2015)
- „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“, TP „Nachgiebigkeit des Schottergleis-Oberbaus“ (DFG-SPP 1015, 1996-2002)
- „Starkbeben: Von geowissenschaftlichen Grundlagen zu Ingenieurmaßnahmen“, TP „Nichtlineare Wellenphänomene in feinst- und weichkörnigen Lockergesteinen“ (DFG-SFB 461, 1996-2007)
- „Einfluß der Strukturveränderungen im Boden auf die Lebensdauer von Bauwerken“, TP „Gleichgewichtsverlust gesättigter und trockener granularer Körper“ (DFG-SFB 398, 1999-2007)
- „Entwicklung von Methoden zur Bemessung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit duktiler geotechnischer Tragwerke bei Beanspruchung durch starke Erdbeben“ (DFG, 2003-2010)
- „Evolution und Auswirkung von Grenzschichten an Wänden und Säulen in körnigen Böden“ (DFG, 2003-2008)
- „Innotrack – Innovative Track Systems”, SP2 “Track Support Structure“ (EU, 2006 – 2010)
- „GeoTech – Modellierung von geotechnischen Herstellungsvorgängen mit ganzheitlicher Erfassung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens im Boden“, TP „Bodenverformungen an Stützwänden infolge von Erschütterungen“, „Neo-Hypoplastizität“ und „Zentralprojekt mit experimentellem Demonstrator“ (DFG-FOR 1136, seit 2009)