With the development of urban areas and the constant need to change or improve the existing structures, a need for creative and less destructive soil reinforcement processes has occurred. Jet-grouting is one possible ground improvement technique. The behavior of the soil improved by jet-grouting is still not well understood. In this thesis, the mechanical behavior of the injected soil is modeled in order to determine the different parameters needed for the engineering design of a soil reinforcement based on jet-grouting. At first several models are presented in order to determine the extent of the injected zone within the soil mass, based on engineering parameters (cement poroelastic properties, injection rate). A model based on an energetic balance is proposed to compute the lower bound of the injection radius. The second part of the thesis focuses on the characterization of the uniaxial compressive strength of the soilcrete created in the injected area determined in the first part. Three different methods have been adapted to the problem. A hollow sphere model has been calibrated against published data. After calibration, both Eshelby's and averaging methods proved to provide results close to the reference data. The last part of this report presents numerical studies of the pile and of a group of piles. The study of the group of piles focuses on the effect of arching between soilcrete columns to reduce the vertical settlements due to urban tunneling at the surface. It appears that the values obtained for settlements in the presence of jet-grouted columns are much less important than in usual tunneling problems (with no reinforcement).

In der Verzahnungsberechnung werden Lösung meist nur optimiert und nicht neu gedacht. In Hinblick auf neue Fertigungsverfahren, erreicht „Out of the box“-Denken häufig deutliche Verbesserungen in technischer und ökonomischer Sicht. Die Software next|gear ermöglicht derart disruptives Vorgehen. Um einen ganzheitlichen Ansatz in der Verzahnungsentwicklung zu erreichen, wurde ein hyperbolisches Grundkonzept entwickelt, das die meisten der bekannten konstant übersetzenden Getriebetypen beschreiben kann. Neben der freien Wahl von zwei Achsen und Zähnezahlen, einschließlich negativer Zahlen bei Innenverzahnungen, gibt es für die Berechnung der kinematischen Auslegung drei weitere kontinuierliche Parameter, die die äußere Form des Zahnrades beschreiben. Diese Berechnungsgrundlage entfaltet das meiste Potential im Zusammenhang mit den Freiheiten, die junge Fertigungsverfahren mit Kunststoff z.B. im Spritzgussverfahren erlaubt. Hier sind die Fertigungsrestriktionen in der Regel andere als bei spanabhebenden Verfahren. Nichtdestotrotz könne auch sämtliche konventionelle Fertigungsverfahren mit dem Berechnungskonzept, basierend auf der Konjugation von Oberflächenpunkten, abgebildet werden. Mit dem Ansatz, einen durchgängigen Berechnungsprozess für alle einbezogenen Verzahnungsarten zu beschreiben, wird aufgezeigt, welche Herausforderungen in der Geometrieberechnung gelöst werden konnten. Dies wird am Beispiel eines Planetengetriebes mit innenverzahnter Schraubradverzahnung gezeigt, das inzwischen in Serie für die Automobilindustrie hergestellt wird. / In gear calculation, solutions are usually only optimised and not rethought. With regard to new manufacturing processes, 'out of the box' thinking often achieves significant improvements from a technical and economic perspective. The next|gear software enables such a disruptive approach. In order to achieve a holistic approach to gear development, a hyperbolic basic concept was developed that can describe most of the known constant-ratio gear types. In addition to the free choice of two axes and numbers of teeth, including negative numbers for internal gears, there are three further continuous parameters for calculating the kinematic design, which describe the external shape of the gear. This calculation basis unfolds the greatest potential in connection with the freedom that young manufacturing processes with plastic, e.g. injection moulding, allow. The manufacturing restrictions here are generally different to those for machining processes. Nevertheless, all conventional manufacturing processes can also be modelled with the calculation concept based on the conjugation of surface points. The approach of describing a consistent calculation process for all types of gearing involved shows which challenges could be solved in geometry calculation. This is demonstrated using the example of a planetary gearbox with internal helical gearing, which is now produced in series for the automotive industry.