Boden-Bauwerk Interaktion im Zeitbereich mit der BEM

Die Ergebnisse dieses Projekts liefern einen wesentlichen Beitrag mittels numerischer Simulation zur Voraussage der Auswirkungen von Erdbeben auf Bauwerke. Bei den Bauwerken kann es sich entweder um Dämme handeln, wo die Interaktion zwischen Boden, Bauwerk und Flüssigkeit eine Rolle spielt oder um Hochbauten, wo die Interaktion zwischen Bauwerk und Boden wichtig ist. Die Ergebnisse haben auch eine Auswirkung auf die Arbeit des Instituts für Baustatik im EU Project TUNCONSTRUCT (6. Rahmenprogramm) wo schnelle, effiziente Methoden für den Tunnelbau entwickelt werden. Die entwickelte Methode eignet sich ideal für den Einsatz in der geologischen Erkundung durch die Reflektion von Wellen welche von einer Quelle (Hammerschlag oder kleine Explosion) verursacht werden. Eine weitere Anwendung ist die Simulation der Auswirkung einer Explosion im Tunnel. Die wissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts liefern einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von innovativen Koppelungsstrategien welche es Ingenieuren erlauben effiziente und robuste Simulationen von zeitabhängigen Interaktionen zwischen Bauwerk und Boden bzw. Flüssigkeit durchzuführen. Das Hauptaugenmerk ist es, diese Simulationen so einfach und realistisch wie möglich zu gestalten. Klassische derzeit angewendete Verfahren sind zu kompliziert und die Ergebnisse sind oft nicht realistisch. Derzeit in Verwendung befindliche Methoden für die Simulation der Interaktion zwischen Bauwerk und Boden wir z.B. die Methode der Finiten Elemente und die Methode der Finiten Differenzen haben wesentliche Nachteile im Bezug auf Benützerfreundlichkeit und Effizienz. Der derzeitige Stand der Wissenschaft ist dass sowohl 2-D als auch 3-D Simulationen dieser Probleme einen wesentlichen Aufwand verursachen, da der praktisch unendliche Raum diskretisiert werden muss und es Probleme mit einer Reflektion der Wellen am abgeschnittenen Rand gibt (Einhaltung der Abstrahlbedingung) . Eine Alternative ist die Methode der Randelemente da die Abstrahlbedingung implizit durch die Greensche Funktion erfüllt wird. Allerdings ist die Methode nicht sehr weit verbreitet und die Anzahl der Forscher welche auf diesem Gebiet arbeiten klein. Daher ist der Stand der Entwicklung weit hinter dem der Methode der Finiten Elemente. Die wesentlichen wissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts beziehen sich daher auf die Weiterentwicklung der Methode der Randelemente im Bezug auf die Anwendung auf Bauwerk-Boden Interaktionsprobleme. Das westliche Charakteristikum der im Projekt entwickelten Methode ist, dass nur Unbekannte an den Koppelungsflächen berücksichtigt werden, welches eine Erhöhung der Effizienz verglichen mit derzeit verwendeten Methoden bedeutet.