Beitrag zur dreidimensionalen numerischen Berechnung der Wellenausbreitung und -abschirmung im elastischen Halbraum

Tung, Shih-Heng; Güldenpfennig, Jürgen

doi:24331

Beitrag zur dreidimensionalen numerischen Berechnung der Wellenausbreitung und -abschirmung im elastischen Halbraum

Tung, Shih-Heng (Author)

2002

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Shih-Heng Tung

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2002

UmfangIV, 142 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Güldenpfennig, Jürgen (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-06-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-3606
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60370/files/Tung_Shih-Heng.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Bauingenieurwesen (300000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Physik (frei) ; Elastische Welle (frei) ; Wellenausbreitung (frei) ; Halbraum (frei) ; Randelemente-Methode (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Werden in näherer oder weiterer Entfernung eines Gebäudes Schwingungen oder Stöße eingeleitet, pflanzen sich diese im Boden in unterschiedlichen Wellenformen fort. Ein wichtiges Forschungsthema betrifft die Isolierung oder Abminderung von Vibrationen und Schwingungen auf empfindliche Bauten und Industrieanlagen. Eine Möglichkeit, empfindliche Fundamente gegen Oberflächenwellen abzuschirmen, ist der passive Isolationsgraben. Um die Wirkungsweise des Isolationsgrabens zu untersuchen, wird in dieser Arbeit die Wellenausbreitung numerisch mit Hilfe der Rand-Element-Methode behandelt. Die Berechung erfolgt als räumliches Problem, weil nur so die seitlich am Isolationsgraben vorbeilaufenden bzw. gebeugten Wellen erfasst werden können. Die in dieser Arbeit durchgeführten Berechnungen umfassen eine Parameterstudie an einem System mit zwei Fundamenten (Erreger, Empfänger) und einem passiven Isolationsgraben. Außerdem wird ein System mit mehreren Erregerfundamenten betrachtet. Die wesentlichen Ergebnisse : Mit zunehmenden Abmessungen und/oder Steifigkeiten des Isolationsgrabens verbessert sich die Abschirmwirkung. Der Isolationsgraben sollte so nah wie möglich an das zu schützende Fundament gelegt werden. Ein leerer Isolationsgraben führt bei den untersuchten Systemabmessungen für Erregerfrequenzen bis ca. 200 rad/s zu einer Vergrößerung der Amplitude des Empfängers gegenüber dem System ohne Isolationsgraben. Bei höheren Frequenzen (200 rad/s bis 400 rad/s) ist jedoch auch mit leeren Isolationsgräben eine Abschirmung zu erreichen. Die Massendichte und die Eigendämpfung des Füllmaterials haben praktisch keinen Einfluss auf die Abschirmwirkung.

If vibrations or impacts are introduced near a building, these vibrations or impacts will propagate in the ground in different wave forms. How to minimize the reaction of sensitive buildings and industrial plants due to the vibrations is an important research topic. A possibility to screen sensitive foundations against surface waves is the passive trench. In order to examine the function of the trench the propagation will be simulated in this research numerically with the aid of the boundary element method. The calculation takes place in a three dimensional system, because only so the waves that will pass aside the trench and refraction can be considered. The calculations carried out in this research contain a parameter study at a system with two foundations (exciter, receiver) and a passive trench. In addition a system with several exciter foundations is considered. The essential results : With increasing measurements and/or stiffness of the trench the screening effect will be better. The trench should be placed as close as possibly to the foundation to be protected. An open trench leads to an enlargement of the amplitude of the receiver at the examined system dimensions for frequencies to approximate 200 rad/s opposite the system without trench. With higher frequencies (200 rad/s to 400 rad/s) a screening is to be achieved however also with open trench. The density and the damping of the filling material have practically almost no influence on the screening effect.

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