Offshore-Windenergie: Berechnungsmethode für festen Stand im Meeresboden
Anna Katharina Weber, M. Sc.
"Der Boden um Offshore-Gründungen, darunter Offshore-Windkraftanlagen, erfährt unter zyklischer Belastung eine Akkumulation an Porenwasserüberdrücken. Die Bodenfestigkeit nimmt dadurch ab und daraus folgend auch die Tragfähigkeit.
Eine Option das Bodenverhalten unter solchen Bedingungen zu berechnen, ist die explizite Excess-Pore-Pressure-Estimation-Methode, ein gekoppeltes Modell aus numerischer Modellierung und qualitativen Laborversuchen. Die Methode ist modular und erlaubt daher Variationen in jedem Schritt, die die Genauigkeit verbessern oder Rechenzeit verkürzen können.
In meiner Arbeit stelle ich diese Methode vor, vergleiche verschiedene Variationen der Methode und zeige Unterschiede und potentielle praktische Nutzen auf, bezogen auf eine Beispielinstallation. Ich ziehe dann einen Vergleich zu einem impliziten Rechenverfahren und teste die Grenzen des Modells mittels einer Parameterstudie."
Anna Katharina Weber arbeitet jetzt in einem Ingenieurbüro, bei dem sie Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen plant.
Nachhaltiges Bauen: Natürliche Bewehrung in Beton
Can Mark Bittner, M. Sc.
„Die aktuelle Klimakrise und der unverantwortliche Raubbau an den Ressourcen sind eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Die Bauindustrie ist für etwa 40% aller Treibhausgasemissionen und 50% des weltweiten Ressourcenverbrauchs verantwortlich.
Insbesondere Stahlbeton, das weltweit am häufigsten verwendete Baumaterial, ist in seiner Herstellung äußerst ressourcenintensiv und umweltschädlich. Aufgrund des Bevölkerungswachstums und des prognostizierten Bedarfs der Industrie wird die Nachfrage nach neuen Gebäuden drastisch ansteigen, was radikale neue Ansätze für Stahlbeton für die Zukunft des nachhaltigen Bauens erforderlich macht.
Ein vielversprechender Weg ist es, die Stahlbewehrung durch eine umweltfreundliche, ressourcenschonende und kostengünstige Bewehrung aus natürlichen Pflanzenmaterialien zu ersetzen.
Unter anderem aufgrund der hohen Zugfestigkeit, der weltweiten Verfügbarkeit sowie dem langen geraden Halm eignet sich insbesondere Bambus als natürliche Bewehrung im Beton. Auch wenn das Tragverhalten von Betonbauteilen aus normalfestem Beton durch den Einsatz einer Bambusbewehrung verbessert werden konnte, begrenzen zwei Faktoren das Potential einer Bambusbewehrung bis heute: der schlechte Verbund mit der umgebenden Betonmatrix und die unzureichende Dauerhaftigkeit. Dies ist hauptsächlich auf das hygroskopische Verhalten des Bambus und auf die alkalische Umgebung des Betons zurückzuführen, da diese den Bambus angreift.
Trotz erheblicher Forschungsanstrengungen sind diese beiden Haupthindernisse nach wie vor ungelöst. In meiner Arbeit bin ich diese bestehenden Hindernisse durch die Verwendung eines ultrahochfesten Betons (UHPC) angegangen. Durch seinen geringen Wasseranteil und die schnelle Hydratation kann die Wasseraufnahme auf ein Minimum begrenzt werden, durch den Einsatz von Puzzolanen die Alkalität auf ein unschädliches Maß abgesenkt werden und durch die optimierte Zusammensetzung der Verbund erheblich verbessert werden.“
Can Mark Bittner forscht am Institut für Massivbau weiter an diesem zukunftsträchtigen Thema.
Publikation zum Thema:
Bittner, C.; Oettel, V. (2022): Fiber Reinforced Concrete with Natural Plant Fibers—Investigations on the Application of Bamboo Fibers in Ultra-High Performance Concrete, Sustainability 14 (2022), Issue 19, 12011. DOI: 10.3390/su141912011
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