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Workshops

Praktische Anwendungen der FEM zur Lösung
von geotechnischen Problemen

M.Sc. Sherif El-Shahid

Die Anwendung numerischer Methoden hat in vielen Bereichen der Geotechnik und Geomechanik zu bedeutenden Fortschritten geführt. Die numerischen Methoden basieren darauf, daß der interessierende Berechnungsausschnitt bzw. dessen Berandung in einer geeigneten Form diskretisiert wird. Die FEM ist das am häufigsten angewendete numerische Verfahren, das auf der Modellvorstellung eines Kontinuums als einer Zusammensetzung von Teilbereichen (Finite Elemente) basiert. Mit der FEM können sowohl lineare als auch nichtlineare Probleme behandelt werden. In der Geotechnik sind oft drei Arten von Nichtlinearität zu berücksichtigen (Nichtlineare Randbedingungen, Materialbedingte bzw. physikalische Nichtlinearität und geometrische Nichtlinearität).

Bei der Lösung eines Randwertproblems mit der FEM stellt das Stoffgesetz neben der gewählten Diskretisierung des Kontinuums den entscheidenden Faktor hinsichtlich der Aussagekraft einer solchen Berechnung dar. Der Boden weist ein ausgeprägt nichtlineares Materialverhalten auf, welches sich zutreffend durch ein elasto-plastisches Stoffgesetz approximieren läßt.

Folgende geotechnische Probleme wurden von KIKO-Team Egypt mit Hilfe der FEM behandelt:

• Einfluß des Ziehens von Verbauplatten auf der Belastung der Abwasserkanäle.
• Untersuchung von Maßstabseffekten beim Erddruck im Sand.
• Modellierung des Vortriebsvorgangs einer Horizontalramme.
• Untersuchung des Tragverhaltens begehbarer Abwasserkanäle.
• Statische Berechnung der Sickerrohre einer Deponie.
• Untersuchung der Stabilität von Denkmälern in Kairo.

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