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C. Högl:
"Bemessung von Tonbeton";
Supervisor: D. Adam, J. Pistrol; Institut für Geotechnik, Forschungsbereich für Grundbau, Boden- und Felsmechanik, 2013; final examination: 2013-11-22.

In the last decades, inner erosion and seepage through the dam body of large dams have caused problems of stability and serviceability. To avoid dam failure, plastic concrete is used more and more often as building material for cut-off walls. Especially for very deep walls plastic concrete is an alternative to conventional concrete. The installed plastic concrete comprises a high potential of deformation due to the large quantity of bentonite in the concrete. However, the bentonite causes an uniaxial compression strength, which is only about ten percent of conventional concrete. In this Master Thesis, the behavior of plastic concrete diaphragm walls in dams is simulated with two different dam variations. The first dam type includes a diaphragm wall, built in an existing dam. Nowadays this kind of cut-off wall is used in older homogeneous dams to reduce permeability and seepage. The second dam type is a newly built dam, in which the cut-off wall is installed before the dam embankment is built. The cut-off walls are used in zone dams or in dams with a surface sealing. The calculations in this Master Thesis are performed with the Finite Element Method, using PLAXIS 2D. A parametric study has been performed for both dam types, whereby four parameter sets each were used in order to provide information about the stress and deformation behavior of the cut-off wall. Advanced constitutive material models were used for the different zones of the dam to get detailed results in order to consider time dependent behavior. In addition, the used material models and their parameters are explained to support engineers with the application of advanced material models.

In der Vergangenheit haben Undichtheiten und innere Erosion von Dämmen immer wieder zu großen Problemen bezüglich Standsicherheit oder Gebrauchstauglichkeit geführt. Um dies zu vermeiden, wird insbesondere bei tiefen Dichtschirmen unterhalb von Staumauern oder Staudämmen Tonbeton (engl. "Plastic Concrete") als Baustoff verwendet. Dessen Dichtwirkung ist, aufgrund seines hohen plastischen Verformungspotenzials, durch einen großen Anteil an enthaltenem Bentonit besonders hoch. Abstriche müssen jedoch bei dessen Festigkeit gemacht werden, denn diese liegt, verglichen mit herkömmlichem Schlitzwandbeton, bei etwa einem Zehntel. In dieser Diplomarbeit wird anhand zweier Dammvarianten das Verhalten von Tonbeton für typische Belastungsfälle simuliert. Die erste der beiden Varianten ist eine nachträglich, bei einer Dammertüchtigung, eingebaute Dichtwand. Diese Art von Dichtschlitzwänden wird zunehmend häufiger im Zuge der Sanierung von älteren Homogendämmen eingesetzt. Die zweite Dammvariante ist ein Dammneubau. Dabei wird eine Dichtwand vor der Schüttung des Dammes hergestellt. Diese Anwendung einer Schlitzwand kommt bei Zonendämmen oder Dämmen mit Außendichtung zum Einsatz. Anhand von Finite Elemente Berechnungen werden im Programm PLAXIS 2D diese beiden Dammvarianten vierfach variiert, um Aussagen über das Spannungs- und Verformungsverhalten treffen zu können. Somit wird eine Festlegung von unteren und oberen Grenzen der Beanspruchung möglich. Um eine möglichst hohe Aussagekraft der Rechenergebnisse zu erzielen, werden die verschiedenen Zonen der Dämme mit hochwertigen Stoffmodellen abgebildet. So können auch zeitabhängige Vorgänge mit den hier verwendeten Modellen berücksichtigt werden. Zusätzlich werden die verwendeten Stoffmodelle und deren Parameter genau beschrieben, um Anwendern von FE-Programmen eine Hilfe für diese hochwertigen Stoffmodelle zu geben.

http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_222986.pdf