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Geothermal activation of geotechnical construction elements facilitates the storage of renewable energy. During summer, solar energy is captured, stored underground, and subsequently utilized for winter building heating. In addition, the sustainable approach by using the mixed-in-place (MIP) method reduces carbon emissions and transportation burdens already during construction phase. The method‘s granular interlocking ensures efficient heat transfer to geothermal probes. Integrating geothermal activation right from the planning phase into building technology enables seamless incorporation. The synergy of geothermal activation and the MIP technique not only cultivates eco-friendly building concepts but also mitigates environmental impact across the entirety of a building‘s lifecycle. Geothermal activation and MIP can be applied to large-scale infrastructure projects, enhancing sustainability.

Zum Titelbild: Die KSI-Mischfräsen des Herstellers KEMROC finden ihre Anwendungen im Spezialtiefbau. Sie durchmischen den Boden mit einer Bindemittel-Suspension. Nach dem Aushärten verbleiben im Boden stabile Erdbetonwände mit genau definierter Größe und Formgebung, Tragfähigkeit und Dichtigkeit. KEMROC fokussiert in seiner Sparte KEMSOLID auf die Herstellung solcher Erdbetonwände gemäß dem etablierten FMI-Verfahren zur Baugrundabdichtung und Bodenverbesserung. Damit lassen sich Baugruben oder Schadstoffe umschließen, Dämme und Deiche abdichten oder Körperschall eindämmen. Das Verfahren schont Ressourcen, denn der Transport von Aushub und Verfüllmaterial wird auf ein Mindestmaß verringert. Zudem benötigen die KSI-Mischfräsen keine kostspieligen Spezial-Trägergeräte, sondern funktionieren an Standardbaggern. (Foto: KEMROC)

Beitrag siehe S. A4f

Das Durchstanzen von Fundamenten auf einer Sandschicht über Ton ist für die Tragfähigkeit von Arbeitsplattformen sowie die Standsicherheit von Fundamenten von Relevanz. In der Praxis wird bisher vornehmlich das analytische Modell nach Meyerhof und Hanna mit einem quaderförmigen Bruchkörper in der Sandschicht angewandt. Der dafür erforderliche Durchstanzbeiwert wird aus empirischen, schwer nachvollziehbaren Diagrammen abgeschätzt. In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Alternativen vorgeschlagen, teilweise unter Ansatz von geneigten Gleitflächen im Sand. Eine Übersicht hierzu wird im ersten Teil dieser Arbeit erstellt. Darauf aufbauend wird eine ausführliche numerische Parameterstudie durchgeführt. Die Finite Elemente Methode in Verbindung mit einem elastoplastischen Stoffmodell wird zur Berechnung des Durchstanzwiderstands eingesetzt. Zur Identifikation der Kinematik der Bruchvorgänge wird die Methode der zusammengesetzten Starrkörperbruchmechanismen verwendet. Aus einer Synthese wird daraus ein analytisches Verfahren zur Berechnung der Bruchspannung von Streifen- und Rechteckfundamenten entwickelt, das den für die Praxis relevanten Wertebereich der Eingangsparameter abdeckt.

Das Phänomen des Durchstanzens eines Fundaments, welches auf einer Tragschicht über einer wenig tragfähigen wassergesättigten Weichschicht steht, wird definiert und beschrieben und die Mechanik erklärt. Dazu wird ein Berechnungsverfahren entwickelt. Dieses beruht auf einer in Modellversuchen beobachteten Bruchkinematik und einer statischen Annahme bezüglich der Spannungsverteilung in horizontalen Schnitten durch den Stanzkörper, die durch einen Verhältniswert zum Ausdruck kommt. Dieser statische Verhältniswert wurde für verschiedene Verteilungen der Oberflächenbelastung mittels Berechnungen nach der Methode der finiten Elemente ermittelt und in einer Tabelle angegeben. Das Berechnungsverfahren ist als Lamellenverfahren mit horizontalen Lamellen formuliert und kann in einfacher Handrechnung durchgeführt werden. Zwei reale, gut dokumentierte Beispiele werden ausführlich vorgerechnet und bestätigen die Genauigkeit des Verfahrens.