Studie van de cyclische triaxiaalproef ter bepaling van vervormingsaccumulatie in grondmateriaal.

Korte omschrijving:

De studie van trillingsvoortplanting in de grond (bv. afkomstig van aardbevingen, verkeer,…) is de laatste jaren eengroeiend onderzoeksdomein binnen de internationale geotechnische wereld. Dit wordt onder andere mede gestuurd door een toenemend milieu- en comfortbesef waarbij trillingen minder getolereerd worden. Bij eerdere onderzoeksactiviteiten in dit domein werden telkens de expertise op het gebied van structuurdynamica, numerieke mechanica en gronddynamica gecombineerd. Op die manier ontstond er een nauwe samenwerking tussen de K.U. Leuven, het Laboratorium Geotechniek van de UGent en het Departement Industriële Wetenschappen en Technologie van de Katholieke Hogeschool Brugge-Oostende. 
De afdeling bouwmechanica van de K.U. Leuven heeft eenruime expertise omtrent de formulering en validatie van numerieke modellen voor de studie van trillingen in gebouwen. Voor de bepaling van de dynamische grondkarakteristieken werd hiervoor samengewerkt met het Laboratorium Geotechniek (UGent) en de KHBO. Tijdens eerdere gezamenlijke onderzoeksprojecten werd onder andere een vervormingsaccumulatiemodel ontwikkeld voor de voorspelling van het zettingsgedrag van grond onder herhaalde dynamische belasting.
Karg C. (2006) formuleerde een accumulatiemodel voor granulaire materialen onderworpen aan een cyclische belasting met beperkte amplitude, dat geschikt is voor implementatie in een eindige elementen kader. In dit model wordt verondersteld dat het cyclische deel van de belasting klein is ten opzichte van het statische deel, hetgeen overeenstemt met de  spanningstoestand in een grond in de nabijheid van een fundering waarop een golfveld met beperkte amplitude invalt. Voor de kalibratie van de parameters in het model worden resultaten, verkregen uit gedraineerde, belastingsgestuurde cyclische triaxiaalproeven gebruikt. Het cyclische deel van de spanningstensor bestaat in dezeproeven slechts uit een van nul verschillende component, die sinusoidaal varieert met constante amplitude. Het model wordt dus gekalibreerd op basis van eendimensionale belastingscycli, hetgeen de toepasbaarheid ervan voor algemenere, meer dimensionale belastingscycli (e.g. ten gevolge van weg- en treinverkeer) beperkt.
Het doel van dit doctoraatsonderzoek is het formuleren en experimenteel valideren van een accumulatiemodeltoepasbaar voor willekeurige belastingscycli. Daarnaast is er tevens nog de noodzaak om het zettingsgedrag te onderzoeken bij hogere belastingsfrequenties (>10Hz).  Een geschikte proef hiertoe blijft de cyclische triaxiaalproef. 
 
Onderzoeksmethodologie

Een eerste deel van dit doctoraatonderzoek zal erin bestaan de hardware en software van de cyclische triaxiaalcel te optimaliseren. Dit proefapparaat, beschikbaar aan het Departement Industriële Wetenschappen en Technologie (KHBO), functioneert momenteel met een gesloten-bron software. Dit moet worden aangepast naar een meer flexibel open-bron systeem en performantere data-acquisitie, gebruik makend van National Instruments hard- en software (Labview). 
Bovenstaande aanpassingen moetentoelaten triaxiaalproeven uit te voeren bij een hogere frequentie en met variërende horizontale spanningen waar tot op heden enkel verticale cyclische belastingen mogelijk zijn.
In een tweede deel, na bovenvermelde aanpassing van de triaxiaalapparatuur, zal een uitgebreide proevencampagne worden uitgevoerd. Met deze experimentele proefresultaten kan onderzocht worden of de accumulatiemodellen uit vorige onderzoeken geldig blijven in een hoger frequentiedomein onder complexe multidimensionale belastingscycli. Aangepaste accumulatiemodellen met bijhorende strategie ter bepaling van de modelparameters zullen uiteindelijk worden geformuleerd.