2024-03-29T12:23:42Z
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2021-03-27T15:29:18Z
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ddc:690
openaire
Bewertung einer Nachhaltigkeitszertfizierung unter Berücksichtigung des Kerngeschäftes von Krieger + Schramm
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-76041
358490847
ger
Bewertung und Untersuchung einer Nachhaltigkeitszertifizierung im Bauwesen
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ddc:690
Nachhaltigkeit, nachhaltiges Bauen, Zertifizierung, Zertifikat, DGNB, LEED, BREEAM
Green Building
Tiefmann, Rebecca
Barthel, Wolfgang
Lindl, Andre
Berufsakademie Sachsen, Staatliche Studienakademie Glauchau
2011-09-29
2011-08-26
2011-09-19
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2021-03-29T09:30:16Z
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ddc:530
ddc:620
ddc:621.3
ddc:660
ddc:690
openaire
Untersuchung des Einflusses von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die Mesostruktur von Zementstein mittels Neutronenkleinwinkelstreuung
urn:nbn:de:bsz:ch1-199700124
ger
Abstrakt
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Doppelkristalldiffraktometer
aufgebaut, das unter anderem auch fuer Kleinwinkelstreuunter-
suchungen an poroesen Materialien, fuer die Untersuchung
neutronenoptischer Komponenten und von Beugungs- und
Brechungserscheinungen an magnetischen Domaenen eingesetzt werden
kann. Das Doppelkristalldiffraktometer setzt sich aus zwei
perfekten Siliciumeinkristallen mit einer asymmetrischen
Anordnung zusammen, die variabel kruemmbar sind. Durch die
Kruemmung des Analysators kann in einem Q-Bereich von 1*10-4 nm-1
bis 2*10-1 nm-1 und durch die Kruemmung des Monochromators mit
einer Aufloesung von 1.5*10-4 nm-1 bis 4.5*10-3 nm-1 gemessen
werden. Dadurch ist es moeglich, Messungen ueber einen grossen
Q-Bereich an einem Geraet durchzufuehren. Durch die Verwendung
eines ortsaufloesenden Detektors kann das gesamte Spektrum
simultan erfasst werden, dadurch sind zeitaufgeloeste Messungen
von einigen Minuten moeglich. In der Dissertation wurde die
zeitliche Entwicklung der inneren Struktur von Zementstein
waehrend der Hydratation unter dem Einfluss unterschiedlicher
Temperaturen und verschiedener Luftfeuchtigkeiten untersucht.
Die beiden Parameter beeinflussen ueber die Struktur des
Zementsteins die bautechnischen Eigenschaften, wie Festigkeit,
Korrosionsbestaendigkeit und Durchlaessigkeit fuer Flaessigkeiten
und Gase. Der Einfluss dieser beiden Parameter auf die
Teilchengroessenverteilung wurde ueber einen Zeitraum bis zu 260
Tagen verfolgt. Dabei wurde die Temperatur in einem Bereich von
10oC bis 50oC bei einer relativen Luftfeuchte von 76% variiert.
Die Untersuchungen zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit
auf die Strukturentwicklung fanden bei einer Umgebungstemperatur
von 23oC statt, die relative Luftfeuchtigkeit variierte zwischen
11%, 56%, 76% und 100%.
Schlagwoerter: Neutronenkleinwinkelstreuung;
Groessenverteilungsfunktion; Doppelkristall-
diffraktometer; Parameterbestimmung;
System Zementstein; Hydratation; Einflussgroessen;
Strukturaenderungen
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ddc:690
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ddc:530
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ddc:620
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ddc:660
Neutronenkleinwinkelstreuung, Doppelkristalldiffraktometer, Hydratation von Zementstein, Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Hempel, Angela
Technische Universität Chemnitz
1997-03-06
1997-03-06
1996-07-19
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2021-03-29T10:47:52Z
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ddc:690
openaire
Hotel Heinrich Heine: Vier-Sterne-Hotel in Schierke
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-213231
ger
Viele Hotels in Schierke stehen seit Ende des 19./Anfang des 20. Jahrhunderts leer. Um ein attraktives und besucherreiches Hotel zu entwerfen, besteht die Aufgabe darin, das unbewohnte Hotel „Heinrich Heine“ als Vier-Sterne-Hotel zu entwickeln. Für den Entwurf wurden zwei Analysen durchgeführt. In der ersten Analyse war eine Stadt zu wählen, die eine enge Bedeutung und Bezug zur Stadt Schierke hat, damit die touristische Infrastruktur analysiert werden kann. Das Ziel der zweiten Analyse bestand darin, ein Hotel zu finden, welches sich sehr gut in die bestehende Umgebung (entweder Alpen oder Bergort) einpasst. Außerdem wurde ein Hotel gesucht, welches sich an den Prinzipien der Nachhaltigkeit orientiert. Am Ende wurde der Grundgedanke und das Grundkonzept eines Passivhauses favorisiert. Vor Beginn des Entwurfs fand ein Workshop in Schierke statt, bei dem jede Gruppe Ideen für die Gestaltung eines Ortsentwicklungskonzepts (Masterplan) für die Stadt diskutierte und entwickelte. Aus dieser Idee heraus, ist es wichtig, das Hotelprofil und die Zielgruppe miteinander zu verbinden. Auf Grundlage der Analysen und des Masterplans für die Entwicklung der Stadt wurde ein Entwurf für das Hotel Heinrich Heine erarbeitet. Eckpunkte für die Entwicklung des Projekts waren ebenso die Analyse des Grundstücks, historische Aspekte des Hotels, die Funktionalität, Materialität, Fassade und Aspekte, wie Barrierefreiheit und Nachhaltigkeit.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hotel, Schierke, Bestandsgebäude- Umbau, Neubau
Hotel, Schierke, Existing building, Reconstruction, New building
Boechat Teske, Luiza
Mensing-de-Jong, Angela
Maedebach, Mario
Hochschule für Technik und Wirtschaft
2016-12-05
2013-06-14
2013-07-03
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2021-03-27T11:29:28Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Beschreibung des Ermüdungsverhaltens von Asphaltgemischen unter Verwendung von ein- und mehraxialen Zugschwellversuchen
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1232368978923-01734
302855688
ger
Für die Ermittlung der Ermüdungsfunktion sowie der E-Modul-Funktion sind in den europäischen Normen verschiedene Versuchsarten vorgesehen. In Deutschland werden bisher der Einaxiale Zugschwellversuch und der Spaltzugschwellversuch angewandt. Diese vergleichsweise einfachen Versuche können das Ermüdungsverhalten eines Asphaltgemisches in situ nur mit Einschränkungen (z.B. hinsichtlich des vorherrschenden Spannungszustandes) wiedergeben. Der Triaxialversuch mit Zug-/Druckschwellbelastung kann zur realitätsnahen Untersuchung des Ermüdungsverhaltens (Ermüdungsfunktion in Verbindung mit der E-Modul-Funktion) angewandt werden, da neben der frei wählbaren Zugbeanspruchung zusätzlich beliebige Druckbeanspruchungen normal zur Zugspannung auf den Probekörper aufgegeben werden können. Aufgrund der aufwändigen Versuchsdurchführung findet der Versuch bisher nur in der Forschung Anwendung. Die für die Dissertation ausgewerteten Daten umfassen die Ergebnisse von Einaxialen Zugschwellversuchen, Spaltzugschwellversuchen und Triaxialversuchen mit Zug-/Druckschwellbelastung an insgesamt sechs verschiedenen Asphaltgemischen. Die Einflüsse aus dem Hohlraumgehalt, der Belastungsfrequenz sowie der Mischgutart und -sorte auf das Ermüdungsverhalten konnten herausgearbeitet werden. Weiterhin gelang aus den Ergebnissen aller Versuchsarten die Aufstellung von Ermüdungsflächenfunktionen in Abhängigkeit von Dehnungsanteilen infolge verschiedener Spannungskomponenten (mehraxialer Spannungszustand) unter Berücksichtigung der in den Probekörpern der verschiedenen Ermüdungsversuche auftretenden Spannungskombinationen Zug- zu Druckspannung. Die Gültigkeit der ermittelten Ermüdungsflächenfunktion für andere, über die in den angewendeten Versuchsarten hinausgehende Spannungskombinationen muss mit Hilfe geeigneter (noch zu entwickelnder) Versuche überprüft werden.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ermüdungsverhalten, Asphalt, Spaltzugschwellversuch, Triaxialversuch mit Zug-/Druckschwellbelastung
fatigue behaviour, asphalt, indirect tensile test, triaxial tensile test
Weise, Christiane
Wellner, Frohmut
Blab, Ronald
Leutner, Rolf
Technische Universität Dresden
2009-01-19
2008-07-15
2008-11-14
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2021-03-27T11:29:13Z
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ddc:690
openaire
1. Dresdner Probabilistik-Symposium – Sicherheit und Risiko im Bauwesen: Dresden, 14. November 2003
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1218813448200-90769
286684306
ger
.... Das Wissen über die Baustoffe allein reicht nicht aus, um sichere Bauwerke zu errichten. Auch das Wissen über das Verhalten von Baustrukturen unter Einwirkungen ist dafür notwendig. Der Lehrstuhl für Statik, der sich hauptsächlich dieser Thematik widmet, darf mit Recht als Vorreiter an der Fakultät Bauingenieurwesen bei der Untersuchung von Sicherheitsfragen für Bauwerke gelten.... (aus dem Vorwort)
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Sicherheit, Bauwerksversagen, probabilistische Bemessung, Risiko, Zuverlässigkeitstheorie, Sicherheitskonzepte, Zuverlässigkeit, Grenzzustand, Versagenswahrscheinlichkeit, Probabilistik
risk, safety
Proske, Dirk
Technische Universität Dresden
2008-10-09
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2021-03-27T11:28:55Z
qucosa:tud
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ddc:690
openaire
2. Dresdner Probabilistik-Symposium – Sicherheit und Risiko im Bauwesen: Dresden, 12. November 2004
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1218786674781-31766
286697319
ger
Das Dresdner Probabilistik-Symposium findet erfreulicherweise zum zweiten Mal statt. Vielleicht gelingt es den Besuchern, Vortragenden und Veranstaltern, damit eine Tradition aufzubauen. Zweifelsohne ist das Thema der Tagung ein sehr spezielles. Welcher Bauingenieur hat schon bei seiner alltäglichen Arbeit Zeit, über die Sicherheit seiner Konstruktionen nachzudenken? In der Regel hält sich der Bauingenieur an die Regeln der Technik und kann davon ausgehen, daß die Konstruktion dann die erforderliche Sicherheit erbringt. Gerade aber bei anspruchsvollen Aufgaben, Fällen, in denen der Bauingenieur gezwungen ist, eigene Modelle zu entwickeln, muß er die Sicherheit prüfen. In zunehmendem Maße versuchen Bauingenieure sich durch die Bewältigung solcher Aufgaben vom Markt abzugrenzen. Deshalb sehen wir als Veranstalter langfristig auch einen steigenden Bedarf für die Vermittlung von Grundlagen der Sicherheitstheorien im Bauwesen.... (aus dem Vorwort)
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Sicherheit, probabilistische Bemessung, Risiko, Teilsicherheitsfaktoren, Risikountersuchung, Zuverlässigkeitsbemessung, Statistik, Versagenswahrscheinlichkeit, Dauerhaftigkeitsbemessung
Proske, Dirk
Technische Universität Dresden
2008-10-09
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2021-03-27T11:31:25Z
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ddc:690
openaire
Beton unter mehraxialer Beanspruchung: Ein Materialgesetz für Hochleistungsbetone unter Kurzzeitbelastung
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1216628091575-43714
284799785
ger
Diese Arbeit basiert auf der Untersuchung von hochfesten und ultrahochfesten Betonen mit und ohne Fasern unter zwei- und dreiaxialer Druckbeanspruchung. Die Auswirkung der unterschiedlichen Betonzusammensetzung ist für verschiedene Beanspruchungen nicht gleich ausgeprägt, dennoch konnten grundlegende Zusammenhänge herausgearbeitet werden. Anhand der Bruchbilder konnten die drei Versagensmechanismen Druck-, Spalt- und Schubbruch identifiziert werden, deren Charakteristik über die Kalibrierung an vier speziellen Versuchswerten direkt in das Bruchkriterium einfließen. Dieses stellt eine Erweiterung der Formulierung von OTTOSEN dar, so dass das spröde und z. T. anisotrope Verhalten von Hochleistungsbeton berücksichtigt wird. Die beobachteten Spannungs-Dehnungs-Verläufe korrelieren mit den Versagensformen. Deshalb wird ein Stoffgesetz getrennt für den Druck- und den Zugmeridian aufgestellt, dessen Parameter sich mit zunehmendem hydrostatischen Druck verändern. In die Anfangswerte fließen die Betonzusammensetzung und herstellungsbedingte Anisotropien ein. Die lastinduzierte Anisotropie infolge einer gerichteten Mikrorissbildung wird in dem vorgestellten Stoffgesetzt über richtungsabhängige Parameter ebenfalls berücksichtigt.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Beton, Hochleistungsbeton, Ultrahochleistungsbeton, Mehraxiale Festigkeit, Materialgesetz, Bruchkriterium, Spannungs-Dehnungs-Verhalten, Lastinduzierte Anisotropie
Concrete, High Performance Concrete, Ultra High Performance Concrete, Multiaxial Strength, Constitutive Model, Failure Criterion, Stress-Strain-Behaviour, Load induced Anisotropy
Speck, Kerstin
Curbach, Manfred
Zilch, Konrad
Mechtcherine, Viktor
Technische Universität Dresden
2008-07-21
2007-10-17
2008-01-31
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-27T11:30:26Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Anisotrope Schädigungsmodellierung von Beton mit Adaptiver Bruchenergetischer Regularisierung
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1224751435667-29771
293189226
ger
Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Simulation von Betonstrukturen beliebiger Geometrie unter überwiegender Zugbelastung. Die Modellierung erfolgt auf Makroebene als Kontinuum und zur Lösung des mechanischen Feldproblems wird die Finite-Elemente-Methode verwendet. Ein neues Materialmodell für Beton und eine Erweiterung der Bruchenergetischen Regularisierung werden vorgestellt. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil wird ein lokales, anisotropes Schädigungsmodell abgeleitet, wobei als Schädigungsvariable ein symmetrischer Tensor zweiter Stufe gewählt wird. Die Verwendung einer Normalenregel im Raum der dissipativen Kräfte zur Bestimmung der Schädigungsevolution und die Definition der Schädigungsgrenzflächen im Raum der dissipativen Kräfte gewährleisten die Gültigkeit der Hauptsätze der Thermodynamik und des Prinzips der maximalen Dissipationsrate. Vorteilhaft ist die Symmetrie der Materialtangente, die sich aus diesem Vorgehen ergibt. Eine Formulierung mit drei entkoppelten Schädigungsgrenzflächen wird vorgeschlagen. Eine wichtige Forderung bei der Ableitung des Materialmodells war die Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Materialparametern, welche darüber hinaus aus wenigen Standardversuchen bestimmbar sein sollten. Das Schädigungsmodell enthält als Materialparameter den Elastizitätsmodul, die Querdehnzahl, die Zugfestigkeit und die auf eine Einheitsfläche bezogene Bruchenergie. Im zweiten Teil der Arbeit stehen Lokalisierung und Regularisierung im Fokus der Betrachtungen. Aufgrund der lokalen Formulierung des Materialmodells tritt bei Finite-Elemente Simulationen eine Netzabhängigkeit der Simulationsergebnisse auf. Um dieser Problematik zu begegnen und netzunabhängige Simulationen zu erreichen, werden Regularisierungstechniken angewendet. In dieser Arbeit wird die Bruchenergetische Regularisierung eingesetzt, die durch die Einführung einer äquivalenten Breite in ein lokal formuliertes Stoffgesetz gekennzeichnet ist. Die spezielle Wahl eines Wertes für die äquivalente Breite beruht auf der Forderung, dass in der Simulation die korrekte Bruchenergie je Einheitsfläche für den Bruchprozess verbraucht wird, d.h. die Energiedissipation der Realität entspricht. In vorliegender Arbeit wird die neue These aufgestellt, dass die Energiedissipation nur für den Fall korrekt abgebildet wird, wenn die im Stoffgesetz enthaltene äquivalente Breite in jedem Belastungsinkrement der Breite des Bereiches entspricht, in dem in der Simulation Energie dissipiert wird. In einer Simulation wird in den Bereichen Energie dissipiert, in denen die Schädigung im aktuellen Belastungsinkrement zunimmt. In vorliegender Arbeit werden die energiedissipierenden Bereiche daher als Pfad der Schädigungsrate bezeichnet. Um Erkenntnisse über die Entwicklung des Pfades der Schädigungsrate über den Belastungsverlauf zu erhalten, wurden umfangreiche Untersuchungen anhand von Simulationen eines beidseitig gekerbten Betonprobekörpers unter kombinierter Zug-Schubbeanspruchung durchgeführt, wobei die gewählten Werte für die äquivalente Breite variiert wurden. Es wurde stets eine Diskretisierung mit linearen Verschiebungselementen verwendet, wobei die Bereiche mit zu erwartender Schädigung feiner und regelmäßig mit Elementen quadratischer Geometrie diskretisiert wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass die Breite des Pfades der Schädigungsrate abhängig ist von der Schädigung am betrachteten Materialpunkt, dem von Schädigungsrichtung und Elementkante eingeschlossenen Winkel, der Elementgröße und den Materialparametern. Um die geforderte Übereinstimmung von äquivalenter Breite und der Breite des Pfades der Schädigungsrate zu erreichen, werden neue Ansätze für die äquivalente Breite vorgeschlagen, die die erwähnten Einflüsse berücksichtigen. Simulationen unter Verwendung der neuen Ansätze für die äquivalente Breite führen zu einer guten Übereinstimmung von äquivalenter Breite und der Breite des Pfades der Schädigungsrate in der Simulation. Die Ergebnisse der Simulationen, wie z.B. Last-Verformungsbeziehung und Rissverläufe, sind netzunabhängig und stimmen gut mit den experimentellen Beobachtungen überein. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird eine Erweiterung der Bruchenergetischen Regularisierung vorgeschlagen: die Adaptive Bruchenergetische Regularisierung. Im abschließenden Kapitel der Arbeit werden mit der vorgeschlagenen Theorie, dem neuen Schädigungsmodell und der Adaptiven Bruchenergetischen Regularisierung, noch zwei in der Literatur gut dokumentierte Versuche simuliert. Die Simulationsergebnisse entsprechen den experimentellen Beobachtungen.
This doctoral thesis deals with the simulation of predominantly tensile loaded plain concrete structures. Concrete is modeled on the macro level and the Finite Element Method is applied to solve the resulting mechanical field problem. A new material model for concrete based on continuum damage mechanics and an extended regularization technique based on the fracture energy approach are presented. The thesis is subdivided into two parts. In the first part, a local, anisotropic damage model for concrete is derived. This model uses a symmetric second-order tensor as the damage variable, which enables the simulation of orthotropic degradation. The validity of the first and the second law of thermodynamics as well as the validity of the principle of maximum dissipation rate are required. Using a normal rule in the space of the dissipative forces, which are the thermodynamically conjugated variables to the damage variables, and the definition of the loading functions in the space of the dissipative forces guarantee their validity. The suggested formulation contains three decoupled loading functions. A further requirement in the derivation of the model was the minimization of the number of material parameters, which should be determined by a small number of standard experiments. The material parameters of the new damage model are the Young’s modulus, the Poisson’s ratio, the tensile strength and the fracture energy per unit area. The second part of the work focuses on localization and regularization. If a Finite Element simulation is performed using a local material model for concrete, the results of the Finite Element simulation are mesh-dependent. To attain mesh-independent simulations, a regularization technique must be applied. The fracture energy approach, which is characterized by introducing a characteristic length in a locally formulated material model, is used as regularization technique in this work. The choice of a value for the characteristic length is founded by the requirement, that the fracture energy per unit area, which is consumed for the fracture process in the simulation, must be the same as in experiment, i.e. the energy dissipation must be correct. In this dissertation, the new idea is suggested that the correct energy dissipation can be only attained if the characteristic length in the material model coincides in every loading increment with the width of the energy-dissipating zone in the simulation. The energy-dissipating zone in a simulation is formed by the integration points with increasing damage and obtains the name: damage rate path. Detailed investigations based on simulations of a double-edge notched specimen under mixed-mode loading are performed with varying characteristic lengths in order to obtain information concerning the evolution of the damage rate path during a simulation. All simulations were performed using displacement-based elements with four nodes. The range with expected damage was always finer and regularly discretized. The results of the simulations show that the width of the damage rate path depends on the damage at the specific material point, on the angle between damage direction and element edges, on the element size and on the material parameters. Based on these observations, new approaches for the characteristic length are suggested in order to attain the coincidence of the characteristic length with the width of the damage rate path. Simulations by using the new approaches yield a sufficient coincidence of the characteristic length with the width of the damage rate path. The simulations are mesh-independent and the results of the simulation, like load-displacement curves or crack paths, correspond to the experimental results. Based on all new information concerning the regularization technique, an extension of the fracture energy approach is suggested: the adaptive fracture energy approach. The validity and applicability of the suggested theory, the new anisotropic damage model and the adaptive fracture energy approach, are verified in the final chapter of the work with simulations of two additional experiments, which are well documented in the literature. The results of the simulations correspond to the observations in the experiments.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Anisotropie, anisotrope Schädigung, Kontinuumsmechanik, Materialmodell, Finite Elemente Methode, Simulation, Materialtheorie, Kontinuumsschädigungsmechanik, Prinzip der maximalen Dissipationsrate, Beton, spröde, quasi-spröde, Riss, Rissmodellierung, Bruch
anisotropy, anisotropic, damage, continuum mechanics, material model, Finite Element Method, simulation, theory of materials, continuum damage mechanics, principle of maximum dissipation rate, concrete, brittle, quasi-brittle, crack, crack modeling, fract
Pröchtel, Patrick
Häußler-Combe, Ulrich
Zastrau, Bernd W.
Ožbolt, Joško
Technische Universität Dresden
2008-10-23
2008-04-11
2008-07-24
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:28:54Z
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ddc:690
openaire
IT Supported Construction Project Management Methodology Based on Process and Product Model and Quality Management
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286994798
eng
Computer Integrated Construction Project Management (CPM) supported by product and process models can be seen as a future type of integration structure facilitating the solution of various management problems in the fragmented Construction Industry. The key to success is directly correlated with the comprehensive integration of currently isolated IT applications. However, despite that a number of initiatives have been developed, no fully generic models have yet to be formally standardized. This topic has been the subject of intensive research during the last decades. In this thesis a Computer Integrated CPM approach, which is supported by IFC (Industry Foundation Classes) and ISO9001:2000 Quality Management System, is proposed. The main aim is to provide integration of product, process and organizational information to help achieve the interoperability of the involved actors and tools in a concurrent environment. According to implied requirements which are represented in the ‘state of the art’ section, the fundamental concepts are presented in two parts as: (1) realization of CPM in an IT concept and (2) formalization of IFC Views for software interoperability on the example of Bidding Preparation Phase. In order to realize a generic framework using a high-level process core model named Organizational Management Process (OMP) model, different aspects have been brought together into a consistent life cycle structure. These are: (1) a set of layered processes based on ISO procedural definitions, (2) software integration requirements based on Construction Management Phases, (3) application methods of the Procurement System and (4) Organizational data. This provides for synchronizing technical products, processes, documents, and actors in their inter-relationship. The framework is hierarchically structured in three layers Phases – Processes - Product data. The developed IT Management Processes (ITMP) which are used as a baseline for the IFC Views implementation are derived from the OMP. Moreover, in order to support completeness, a mapping structure between processes and scenarios based on the Procurement Systems was constituted. The representation of OMP and ITMP is provided by using the ARIS eEPC (extended event-driven process chain) modeling method. On the basis of a generalized representation of product data, a system-wide integration model for heterogeneous client applications which supports different CPM areas can be achieved. IFC Product Data Model integrates different domains thereby enabling coordination of bidding preparations. However, there is a need to realize individual model subsets. i.e. views of the product model. In this context, adaptable views were developed based on ITMP. The defined resources’ relevancies to IFC Objects are examined by realizing central information elements. These provide a mapping structure between process resources and IFC Classes. On that basis integration of process and product models can be accomplished. In order to realize IFC Views, IFC Concepts and IFC Instance Diagrams were developed based on IFC View Definition Format. The grouping of IFC Concepts enables the implementation of the adaptable IFC Views that are required for standardized system integration. This is achieved with the help of formal specification using the Generalized Subset Definition Schema. The validation has been made based on an alphanumerical comparison. The selected 3D full-model and the developed IFC View for Product Catalog models are compared in this context. There are two consequences observed. In the first case, which also addresses Unit Price Procurement systems, the desired results were obtained by filtering the required data. However, when the results were compared for Design & Build and Lump-sum Procurement Systems (contracts), an extension need was observed in the IFC Model. The solution is provided via formalization of cost data and material analysis information by an extension of IFC Concept namely ‘IfcConstructionResource’ with new classes and with new relations. Thereby a common information model based on the data schema of the IFC standard is constituted.
Das von Produkt- und Prozessmodellen unterstützte computerintegrierte Bauprojektmanagement (CPM) kann als der zukünftige Typ der Integrationsstruktur angesehen werden, der die Lösung verschiedener Baumanagementprobleme in der fragmentierten Bauindustrie erleichtern kann. Der Schlüssel zum Erfolg steht in direkter Beziehung zu einer umfassenden Integration derzeit getrennter IT-Anwendungen. Trotz zahlreich entwickelter Ansätze, die zur Verfügung gestellt wurden, sind bisher noch keine vollständig generischen Modelle formell standardisiert worden, obwohl dies in den letzten Jahrzehnten ein Thema intensiver Forschung war. In dieser Promotionsschrift wird eine computerintegrierte CPM-Methode, die auf Basis der IFC (Industry Foundation Classes) und dem Qualitätsmanagement ISO 9001:2000 aufbaut, vorgeschlagen. Das Hauptziel besteht in der Schaffung der Integration von Produkt-, Prozess- und Organisationsinformationen, um die Interoperabilität der beteiligten Akteure und Tools in einer parallelen Umgebung erreichen zu können. Entsprechend den Anforderungen, die im Abschnitt „Stand der Technik“ aufgeführt sind, werden die vorgeschlagenen, grundlegenden Konzepte in zwei Bereiche aufgeteilt: (1) Umsetzung der CPM-Prozesse in ein IT-Konzept und (2) Formalisierung der IFC-Sichten für die Interoperabilität von Software, beispielhaft ausgeführt für die der Ausschreibungsphase. Um einen generischen Rahmen unter Verwendung eines hochrangigen Prozesskernmodells, das als organisatorischer Managementprozess (OMP) bezeichnet wird, zu realisieren, werden zuerst die verschiedenen Aspekte in einer konsistenten Lebenszyklenstruktur zusammengefügt. Diese sind: (1) eine Menge hierarchisch geschichteter Prozesse, erstellt auf der Grundlage der Verfahrensdefinitionen von ISO 9001, (2) die Softwareintegrationsanforderungen auf der Grundlage der Baumanagementphasen, (3) die Anwendungsmethoden des Beschaffungssystems und (4) die Organisationsdaten. Dadurch wird die Synchronisation der in Wechselbeziehung stehenden technischen Produkte, Prozesse, Dokumente und Akteure geschaffen. Das gesamte System ist hierarchisch in die drei Ebenen Phasen – Prozesse – Produktdaten strukturiert. Die entwickelten IT-Managementprozesse (ITMP), die als Grundlage für die IFC-Implementierungssichten dienen, werden aus dem OMP hergeleitet. Der Vollständigkeit halber, wird eine Abbildungsstruktur zwischen den Prozessen und den Szenarien, die die Beschaffungssysteme beschreiben, entwickelt. Die Darstellung der OMP und ITMP erfolgt unter Verwendung der erweiterten ereignisgesteuerten Prozessketten (eEPK) nach der ARIS-Modelliermethode. Auf der Grundlage einer verallgemeinerten Darstellung der Prozessdaten kann das systemweite Integrationsmodell für heterogene Client-Anwendungen, das verschiedene CPM-Bereiche unterstützt, erreicht werden. Das IFC-Produktdatenmodell integriert verschiedene Domänen und ermöglicht somit die Koordinierung der hier beispielhaft gewählten Ausschreibungsbearbeitungen. Hierzu ist es notwendig, Teilmodelle, d. h. Sichten des Produktmodells zu erzeugen. Entsprechend wurden anpassbare Sichten auf der Grundlage von ITMP entwickelt. Die Bedeutung der in diesem Zusammenhang identifizierten Informationsprozessressourcen in Bezug auf die IFC-Objekte wurde durch die Einführung zentraler Informationselemente, sog. IFC Concepts, untersucht. Diese stellen eine Abbildungsstruktur zwischen den Prozessressourcen und IFC-Klassen zur Verfügung. Auf dieser Grundlage konnte die Integration von Prozess- und Produktmodellen erreicht werden. Um die IFC-Sichten zu realisieren, wurden auf der Grundlage des IFC-Sichtendefinitionsformats IFC-Konzepte und IFC-Instanzendiagramme entwickelt. Die Gruppierung in IFC-Konzepten ermöglichte die Implementierung von anpassbaren IFC-Sichten, die für die standardisierte Systemintegration erforderlich sind. Diese wird mit Hilfe einer formellen Spezifikation unter Verwendung der verallgemeinerten Subset-Definitionsschema-Methode (GMSD) erreicht. Die Validierung erfolgte auf der Grundlage eines alphanumerischen Vergleichs, in dem ein ausgewähltes 3D-Produktmodell und die daraus entwickelte IFC-Sicht für das Produktkatalogmodell verglichen wurden. Es ergaben sich zwei Schlussfolgerungen. Im ersten Fall, der auch das Einheitspreisbeschaffungssystem betrifft, konnten die gewünschten Ergebnisse direkt durch Filterung der erforderlichen Daten erhalten werden. Beim Vergleich der Ergebnisse sowohl für Pauschal-, als auch für Entwurfs- und Baubeschaffungssysteme (Verträge) wurde jedoch festgestellt, dass für das IFC-Modell ein Erweiterungsbedarf besteht. Eine Lösung wurde über die Formalisierung der Kostendaten und Materialanalyseinformationen durch Erweiterung des IFC-Konzepts IfcBauRessource mit neuen Klassen und mit neuen Beziehungen erreicht. Somit erhält man ein allgemeines Informationsmodell auf der Grundlage des Datenschemas des IFC-Standards.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Process and Product Modeling, BIM, IFC, ISO9001:2000 Quality Management System
Prozess und Produkt Modellen, BIM, IFC, ISO9001:2000 Qualitätsmanagement System
Goekce, Kamil Umut
Scherer, Raimar J.
Dikbas, H. Attila
Froese, Thomas
Technische Universität Dresden
2008-09-25
2007-12-05
2008-07-08
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2021-03-27T11:28:00Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Consistent description of radiation damping in transient soil-structure interaction
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1217499921691-59045
28510618X
eng
Dynamic soil-structure interaction problems are characterized by an unbounded soil-domain and thus by radiation damping. This radiation damping arises due to wave propagation from the excited structure into the subsoil and may lead to a reduction of the structural response. A consistent description of this radiation damping has been carried out by means of different concepts. A widely used approach truncates the unbounded medium by a special kind of absorbing boundaries which are free of artificial reflection. The resulting finite domain can be treated as usually by finite elements. In this report, an alternative method to represent an unbounded medium in a dynamic analysis is presented. In principle, it is a conjunction of the boundary element method (BEM) in the frequency domain to reproduce the far-field and the finite element method (FEM) in the time domain to analyze the near-field. This alternative procedure avoids the introduction of any artificial boundaries. The procedure is based on a rational approximation of the dynamic stiffness of the unbounded domain in the frequency-domain. In this report, the dynamic stiffness of the unbounded domain is obtained from the BEM. The matrix-valued coefficients of the rational approximation function are determined by means of a least-square procedure. The time-domain representation is achieved by splitting the rational force-displacement relation into a series of linear functions in the frequency-domain corresponding with first order differential equations in the time-domain. This splitting process has been demonstrated as numerically effective and in addition, no Fourier transformation is necessary. In this thesis, dynamic soil-structure interaction problems with a relatively large number of degrees of freedom have been examined. These degrees of freedom arise from the discretization of the coupling interface, internal variables from the splitting procedure and from modeling the structure. The new method is especially suitable for systems with transient excitations as arising from rotating machines at startup and shutdown. The theoretical part of the thesis contains elements of system theory and discusses particularly stability problems arising from the rational approximation. The practical part presents a large amount of convergence studies and numerical results for layered soil and finally represents the propagation damping as a kind of damping ratio which is typically used in elementary structural dynamics.
In der Dynamik der Boden-Bauwerk-Interaktion wird der Boden in vielen Fällen durch ein unbegrenztes elastisches Medium beschrieben, wodurch das Phänomen der Abstrahldämpfung begründet wird. Diese Dämpfung entsteht durch Energietransfer von der erregten Struktur in den Boden durch Wellenausbreitung und reduziert somit die Strukturschwingungen. Um das infinite Bodengebiet dennoch durch finite Elemente beschreiben zu können, werden üblicherweise als Hilfsmaßnahme künstliche sogenannte absorbierende Ränder eingeführt. In dieser Arbeit wird eine alternative Methode zur Darstellung des unbegrenzten Mediums in der Dynamik vorgelegt. Im Prinzip handelt es sich um eine Kopplung der Rand-Element-Methode (REM) für den unendlichen Boden (das sogenannte Fernfeld) im Frequenzbereich und der Finite-Element-Methode (FEM) für das Nahfeld im Zeitbereich. Dieses alternative Verfahren vermeidet die Einführung künstlicher Ränder. Das Verfahren basiert auf einer rationalen Beschreibung der dynamischen Steifigkeit des Fernfeldes im Frequenzbereich. Diese Steifigkeit wird in der vorliegenden Arbeit durch die Rand-Element-Methode erzeugt. Die Matrix-wertigen Koeffizienten der rationalen Frequenzfunktion werden durch Minimierung des Fehlerquadrates berechnet. Die Transformation dieser Frequenzdarstellung in den Zeitbereich gelingt durch algebraische Überführung der rationalen Funktion in ein in der Frequenz lineares Hypersystem mit einer zugeordneten Zustandsgleichung erste Ordnung im Zeitbereich. Dieser Prozess hat sich als numerisch effektiv erwiesen und erfordert darüberhinaus keine Fourier-Transformation. Das entwickelte Vorgehen wird in dieser Arbeit an Problemen der dynamischen Boden-Bauwerk-Interaktion mit einer großen Anzahl von Freiheitsgraden erprobt. Diese Freiheitsgrade folgen aus der Diskretisierung in der Koppelfuge zwischen Boden und Struktur, der Diskretisierung der Struktur selbst und aus der Überführung in das Hypersystem mittels interner Variablen. Das neue Verfahren eignet sich insbesondere für Systeme mit transienter Erregung, wie sie beim An- und Auslaufen von Rotationsmaschinen ensteht. Der theoretische Teil der Arbeit wird geprägt durch Elemente der Systemtheorie und setzt sich zudem mit typischen Stabilitätsproblemen auseinander, die aus der rationalen Beschreibung entstehen. Der praktische Teil präsentiert Konvergenzstudien und numerische Ergebnisse für Boden-Bauwerk- Interaktionsprobleme mit geschichtetem Boden bei transienter Erregung mit Resonanzdurchlauf. Zudem gelingt eine Darstellung der Abstrahldämpfung in Form des Dämpfungsgrades D, wie er in der klassischen Strukturdynamik verwendet wird.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Boundary Element Method, Soil dynamics, Frequency-to-time transformation, Radiation Damping, Soil-Structure Interaction
Rand-Element-Methode, Bodendynamik, Frequenz-Zeit Transformation, Abstrahldämpfung, Boden-Bauwerk Interaktion
Zulkifli, Ediansjah
Ruge, Peter
Herle, Ivo
Lehmann, Lutz
Technische Universität Dresden
2008-07-31
2008-02-20
2008-07-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:27:23Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Photogrammetrische Erfassung der Verformungs- und Rissentwicklung bei baumechanischen Untersuchungen
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1213691909563-21395
283742704
ger
Verfahren der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie ermöglichen eine dreidimensionale Erfassung von Objekten und stellen damit interessante Lösungsansätze für Messaufgaben im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen dar. Ihr Einsatz bietet bei einer Vielzahl baumechanischer Untersuchungen die Voraussetzung für eine kontinuierliche, zeitsynchrone Objektoberflächenerfassung bei kurz- und langzeitigen Belastungsversuchen im Labor und in situ. Die daraus resultierenden Möglichkeiten der kontinuierlichen Erfassung von Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklungen an Objektoberflächen stellen für viele experimentelle Untersuchungen im Bauingenieurwesen eine signifikante Qualitätssteigerung dar, die mit klassischen Messtechniken – wie z. B. Dehnmessstreifen oder induktiven Wegaufnehmern – nur bedingt bzw. nicht realisiert werden kann. Um das Potential der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie zur kontinuierlichen Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung an Objektoberflächen bei baumechanischen Untersuchungen erfassen zu können, wurden – aufbauend auf den bekannten Grundlagen und Lösungsansätzen – systematische Untersuchungen durchgeführt. Diese bildeten den Ausgangspunkt für den Einsatz photogrammetrischer Verfahren bei experimentellen Untersuchungen in den verschiedenen Teildisziplinen des Bauingenieurwesens, z. B. im Holz-, Massiv-, Mauerwerks-, Stahl- und Straßenbau. Die photogrammetrisch zu erfassenden Versuchsobjekte – einschließlich ihrer Veränderungen bei den Belastungsversuchen – waren dabei u. a. kleinformatige Prüfkörper und Baukonstruktionen aus den verschiedensten Materialien bzw. Verbundmaterialien. Bei den anwendungsorientierten Untersuchungen musste beachtet werden, dass aufgrund der z. T. sehr heterogenen Anforderungen und der zahlreichen Möglichkeiten, die beim Einsatz photogrammetrischer Verfahren denkbar waren, die Notwendigkeit der Auswahl und ggf. einer Weiter- bzw. Neuentwicklung geeigneter Systeme, effizienter Verfahren und optimaler Auswertealgorithmen der digitalen Nahbereichsphotogrammetrie bestand. In diesem Zusammenhang wurde mit der systematischen Zusammenstellung und Untersuchung relevanter Einflussgrößen begonnen. Diese waren oftmals durch die jeweiligen photogrammetrischen Messprozesse und Messaufgaben beeinflusst. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die digitale Nahbereichsphotogrammetrie ein flexibel anwendbares Werkzeug für die Erfassung der Verformungs-, Riss- und Schädigungsentwicklung bei baumechanischen Untersuchungen darstellt. Spezielle Messaufgaben stellen im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen oftmals sehr hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit, die Robustheit und das Messvolumen. Sie erfordern optimierte Verfahren und führten im Zusammenhang mit der vorliegenden Arbeit zu einer Reihe von Lösungen, wie beispielsweise der 2.5D-Objekterfassung auf Basis der Dynamischen Projektiven Transformation oder der Objekterfassung mittels Spiegelphotogrammetrie. Im Hinblick auf die Objektsignalisierung wurde eine intensitätsbasierte Messmarke entwickelt. Diese ermöglicht besonders bei sehr hochgenauen Deformations- bzw. Dehnungsmessungen ein großes Genauigkeitspotential im Sub-Pixelbereich, das im 1/100 eines Pixels liegt. In Bezug auf die photogrammetrischen Auswerteprozesse wurden optimierte Bildzuordnungsverfahren implementiert, die beispielsweise eine Punkteinmessung von bis zu 60.000 Punkten pro Sekunde ermöglichen und eine Grundlage für die flächenhafte Rissanalyse darstellen. In Bezug auf die qualitative und quantitative Risserfassung wurden verschiedene Verfahren entwickelt. Diese ermöglichen z. B. die lastabhängige Erfassung der Rissposition und -breite in Messprofilen. In einem Messbereich von 100 mm x 100 mm konnten beispielsweise Verformungen mit einer Genauigkeit bis 1 µm und Rissbreiten ab 3 µm erfasst werden. Im Zusammenhang mit den zahlreichen anwendungsbezogenen Untersuchungen entstanden immer wieder Fragen hinsichtlich der Faktoren, die einen Einfluss auf den photogrammetrischen Messprozess im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen ausüben. Aufgrund der zahlreichen Einflussgrößen, die als Steuer- bzw. Störgrößen eine mögliche Wirkung auf bauspezifische photogrammetrische Messprozesse ausüben können, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit mit deren systematischer Zusammenstellung relevanter Einflussgrößen begonnen. Die Relevanz einzelner Einflussgrößen konnte durch Untersuchungen bereits bestätigt werden. Um eine ganzheitliche Bewertung aller relevanten Einflussgrößen aufgabenabhängig vornehmen zu können, wurde ein spezieller Versuchsstand entwickelt. Dieser ermöglicht eine vollautomatisierte systematische Untersuchung bauspezifischer photogrammetrischer Messprozesse unter definierten Versuchsbedingungen und dient dem systematischen Einsatz photogrammetrischer Verfahren im Bautechnischen Mess- und Versuchswesen hinsichtlich der Absicherung bestehender Messaufgaben, kann aber auch zu weiteren neuen und optimierten Messprozessen führen.
Methods of digital close range photogrammetry are a useful tool for the measurement of three-dimensional objects in civil engineering material testing. They are generally suitable for automatic measurements with chronological synchronism of object-surfaces during short and long time load tests in laboratories and in situ. The methods provide an opportunity for measuring deformations, cracks and damages at the object-surfaces during load tests in civil engineering material testing. These possibilities can present new results for a lot of applications in civil engineering material testing. Displacement and deformation measurements still rely on wire strain gauges or inductive displacement transducers. However, they are not suitable for a large number of measurement points or the detection of cracks during load tests. First of all, a number of systematic investigations was conducted. This was necessary to identify capable methods of the digital photogrammetry for the measuring of deformations, cracks and damages at object-surfaces during load tests in civil engineering material testing. These investigations laid the foundation for practical measurements during short and long time load tests of samples and constructions from different parts of the civil engineering (e.g. timber construction, solid structure, stell and road construction). The application-oriented research in civil engineering material testing demonstrates the wide range of demands on systems and methods of digital close range photogrammetry have to meet. Often the methods and systems of digital close range photogrammetry had to be modified or developed. In this context the systematic analysis of relevant determining factors was started.The results demonstrate that the methods and systems of digital close range photogrammetry are a suitable and flexible tool for the measurement of deformations, cracks and damages at the object-surfaces in civil engineering material testing. In addition, the special experiments in civil engineering material testing demonstrate the high requirements laid upon methods and systems of the digital closed range photogrammetry, for instance regarding with the measurement resolution/range and robustness processes. This was the motivation to optimize and to develop methods and systems for the special measurement tasks in civil engineering material testing, for instance a 2.5D measurement technique based on the Dynamic Projective Transformation (DPT) or the use of mirrors. Also a special measurement target was developed. This type of measurement target modifies intensities and is ideal for high deformation measurements (1/100 pixel). The large number of points in conjunction with area-based measurements require time-optimized methods for the analysis process. The modified and developed methods/programs enable fast analysis-processes, e.g. in conjunction with point-matching process 60.000 points per second.The developed crack-detection-methods allow area- and profile-based to analyze the load-dependent position and width of cracks, e.g. cracks > 3 µm (100 mm x 100 mm). A main target of this work was to compile all relevant determining factors regarding the application of the digital close range photogrammetry during load tests in civil engineering material testing. To a large extent, this target was reached. However, the compilation of all relevant determining factors requires a special experimental set-up. This experimental set-up was developed. In the future, it may enable the automatic research of all significant determining factors. The results can be used to qualify or optimize the established methods and processes. Also it's possible that the results generates new measurement processes.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Digitale Photogrammetrie, Bautechnisches Versuchswessen, Verformungsmessungen, Rissanalyse
Digital photogrammetry, civil engineering material testing, deformation measurement, crack measurement
Hampel, Uwe
Opitz, Heinz
Maas, Hans-Gerd
Schwarz, Wilfried
Technische Universität Dresden
2008-06-17
2007-11-15
2008-02-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:35:35Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Schubdübel – Shear Lugs - Ein Modell zur Berechnung von Einbauteilen mit Schubdübeln
urn:nbn:de:swb:14-1181553805119-34040
267430361
ger
An der TU Dresden wurde eine Forschungsarbeit zur experimentell-theoretischen Analyse des Tragverhaltens von Verankerungen durchgeführt, die hauptsächlich zur oberflächenparallelen Einleitung großer Schubkräfte in einen Betongrund ausgelegt sind. Diese Verankerungen ermöglichen die Übertragung einer großen Querkraftbe¬anspruchung mit geringer Exzentrizität zur Oberfläche, die mit einer Normalbean¬spruchung in Zug- oder Druckrichtung kombiniert werden kann. Die wesentlichen Grundelemente sind zumindest ein Schubdübel, ein Zuganker und eine Grundplatte, mehrere Schubdübel oder Anker können vorhanden sein. Der quaderförmige Schub¬dübel überträgt die Kraft in den Beton. Die angreifenden Lastmomente und das Moment aus der exzentrischen Einleitung der Schublast werden in ein vor und hinter dem Dübel wirkendes Kräftepaar zerlegt. Die Zugkomponente wird dem Zuganker in Form eines Kopfbolzendübels zugewiesen. Die Grundplatte verbindet die lastseitige Befestigungskonstruktion mit den lastübertragenden Bauteilen Schubdübel und Zug¬anker. Gleichzeitig kann die Grundplatte in den Beton eingelassen sein und überträgt dann ebenfalls Schublasten. Die Lastabtragung und das Verhalten der Einbauteile im Versuch wurden analysiert. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Last-Verschiebungslinie, die die Lastüber¬tragung charakterisiert. Ziel war es, ein Bemessungskonzept zur Dimensionierung der Schubdübel zu erarbeiten. Um die im Versuch erkennbare maßgebende Beein¬flussung der Lastübertragungskapazität durch den sich einstellenden Verformungs¬zustand eingehender untersuchen zu können, wurde der Versuch mit finiten Elemen¬ten abgebildet. So war es möglich, in einem ersten Schritt Lastübertragungskapazitä¬ten für unverformte Systeme zu ermitteln, die praktisch im Versuch nicht oder nur extrem aufwändig realisiert werden könnten. In einem zweiten Schritt kann dann der Einfluss der Verformung berücksichtigt werden. Hierbei können die Parameter ge¬nauer und vielschichtiger variiert werden als dies bei den relativ aufwändigen Versu¬chen rein quantitativ möglich war. Das in dieser Arbeit vorgestellte Berechnungsver¬fahren liefert neben der maximal aufnehmbaren Schubbeanspruchung geometrisch beliebiger Einbauteile auch die Beanspruchbarkeit einzelner Baugruppen und erlaubt es zu beurteilen, inwieweit die einzelnen Lastübertragungsmechanismen additiv oder alternativ wirksam sind. Das Verfahren gibt Auskunft über das zu erwartende lastabhängige Verhalten der Einbauteile inklusive der Vorhersage von Teilversagens¬zuständen. Das Potential der Befestigungssysteme zur Übertragung großer Schublasten ist durch die Aufsplittung der Lastkomponenten und Übertragung durch spezialisierte Bauteile begründet. Diese können in ihrer Beschaffenheit den Erfordernissen optimal angepasst werden. Einsatzgebiete für diese Befestigungen sind alle konzentrierten Lasteinleitungen oder Montagestöße zwischen Betonbauteilen oder Stahl-Holz-Kon¬struktionen auf der einen und Betonelementen auf der anderen Seite. Neben der Auflagerung von Trägern oder Fassadenelementen ist vor allem auch an die Ertüchti¬gung und Verstärkung bestehender Betonbauteile durch zusätzliche Stahlkonstrukti¬onen zu denken.
An experimental and theoretical analysis of the behaviour of complex shear loaded fastenings was carried out at Dresden University of Technology. The main focus was on applications which introduce a great amount of shear load value parallel to the surface into a concrete base using a stell shear lug. The behaviour of these special fixings is presented as the result of the finished research program. Structures, as shown in the opposite figure, are able to transmit high values of shear loads to the anchor ground. An additional loading of normal force und bending moment is suitable, but will only be supposed to cover the necessary tolerance and off centre condition of the fixture parts. The advantage of fastening with shear lugs is based on the splitting of the load transfer into different components. The shear lug/lugs caries/carry the shear load, and the tie bar itself only balances the system by tension load due to moment loading and normal loading. Thusall loads are transferred by highly specialized components. If the base plate is embedded, there will be a shear load transferred in front of the base plate, too. The load carrying behaviour of the fastenings in the experiments is analyzed. Here, the load-displacement relationship is of special importance . This thesis aims at elaborating a dimensioning concept for the design of shear lugs. The tests show a decisive influence of the movements – displacements as well as rotations – of the fastenings to the load carrying capacity. In order to to be able to examine this behaviour, the experiment is redesigned by finite elements. In a first step it is therefore possible to examine fastenings without movements based on the anchor bolt stiffness. In a second step, the influence of the deformation can be explored. Here, the parameters can be varied more exactly and in a more complex way than this is possible in terms of quantity with the comparetively extensive test setup. The calculation method being introduced here does not only supply the maximum shear load transfer capacity of the hole fastening system, a system with free geometries, but also shows the partial shear load transfer capacity of the individual parts of the unit. This method is a means of predicting the load-related behaviour of the fastenings to be expected, including the forecast of partial failure states. As a result, a suggestion for the design of the fittings is shown. This design can be applied to all fittings by splitting the different load components to especially provided anchor elements. The design resistance and behaviour of the fastenings is estimated, depending on different geometries and stiffness conditions of the lug. Different strength classes of the concrete as well as different load combinations are taken into consideration. First examples from building sites are also available.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ankertechnik Befestigungen Befestigungstechnik Blockdübel Einbauteile Berechnungsmodell Schubdübel Schubübertragung Schubzähne Verbindungsmittel
"Connections between Steel and Concrete" Anchoring Lug Shear fixing Shearlug "Surrface parrallel loaded"
Michler, Harald
Curbach, Manfred
Bergmeister, Konrad
Schnell, Jürgen
Technische Universität Dresden
2007-06-11
2006-05-24
2006-12-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:34:35Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Untersuchungen zur Verbundverankerung textilbewehrter Feinbetonverstärkungsschichten für Betonbauteile
urn:nbn:de:swb:14-1187166738380-68700
271634367
ger
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbundverankerung des neuen Verstärkungsmaterials textilbewehrter Beton für Stahlbetonbauteile. Der Detailpunkt der Verankerung mit den Mechanis-men der Kraftübertragung von der textilbewehrten Verstärkungsschicht in den Altbeton wurde auf experimentellem Weg an unterschiedlichen Probekörperformen untersucht. Dazu wurden verschie-dene Haftzug-, Filamentgarnauszug- sowie Schubversuche durchgeführt. Nach der Klärung der grundlegenden Phänomene beim Verbundbruchverhalten von Verstärkungs-schichten wurden zugehörige Versagenskriterien näher beleuchtet. Ein mögliches Versagen des inneren Verbundes wurde durch zusätzlich in das Versuchsprogramm aufgenommene Filamentgar-nauszugsversuche untersucht. Für die Verankerung sind zwei Versagensebenen zu berücksichtigen, die eine getrennte Betrachtung erfordern: der Altbetonuntergrund und die Ebene der textilen Be-wehrung. Mit Hilfe experimenteller Haftzuguntersuchungen wurde ein breit gefächertes Spektrum möglicher Einflussparameter auf die Tragfähigkeit des Verbundes in der Ebene der textilen Bewehrung unter-sucht. Den einzelnen Einflussfaktoren kommt dabei eine unterschiedliche Bedeutung zu. Den aus-schlaggebenden Einfluss auf die Tragfähigkeit des Haftverbundes in der Ebene der textilen Bewehrung liefert die textile Bewehrung selbst. Es wurde ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung eines wirksamen Flächenanteiles der textilen Bewehrungsstrukturen entwickelt, welches die Grund-lage für die weiterführenden Betrachtungen zum Verbundversagen durch Delamination in der Ebe-ne der textilen Bewehrung bildet. Das Verbundtragverhalten unter Schubbeanspruchung bildet den Kern der vorliegenden Arbeit. Spezielle Eigenheiten des textilbewehrten Betons werden aufgezeigt und Lösungsvorschläge erar-beitet. Da sich das Verhalten von Verstärkungsschichten aus textilbewehrtem Feinbeton beträcht-lich von bekannten Klebeverbindungen unterscheidet, sind hier völlig neue Wege zu beschreiten. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung wurde ein neues, riss-bildorientiertes Messverfahren entwickelt. Anhand eines Beispielversuchs wird diese neu entwi-ckelte Methode vorgestellt und verbleibende Problempunkte diskutiert. Die Ergebnisse dieser Messungen haben gezeigt, dass es mit dem derzeitigen Kenntnisstand nicht möglich ist, für das Verstärkungsmaterial Textilbeton eine Schubspannungs-Schlupf-Beziehung anzugeben. Nach An-sicht der Verfasserin ist die Verwendung einer solchen Modellvorstellung nur für Verstärkungsma-terialien mit linear-elastischem Materialverhalten geeignet. In der vorliegenden Arbeit werden einige alternative Modellvorschläge für die Beschreibung des Verbundverhaltens angegeben. Separate Modellvorschläge für die Verbundtragfähigkeit unter Haft-zugbeanspruchung und unter Schubbeanspruchung wurden zu einer Interaktion zusammengeführt. Diesem wurden weitere alternative Modellvorschläge wie z. B. die Betrachtung als Stabwerk mit veränderlicher Druckstrebenneigung gegenübergestellt.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Beton, textilbewehrter Beton, Verankerung, Verbund, Verstärkung
concrete, textile reinforced concrete, anchoring, bond, strengthening
Ortlepp, Regine
Curbach, Manfred
Mechtcherine, Viktor
Hankers, Christoph
Technische Universität Dresden
2007-08-15
2006-12-22
2007-07-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:32:28Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Hochleistungsleichtbeton unter mehraxialer Druckbeanspruchung: Eine experimentelle Analyse
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-33407
323121896
ger
In dieser Arbeit wird das Tragverhalten von Leichtbeton unter mehraxialer Druckbeanspruchung behandelt. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche Versuche mit verschiedenen Hochleistungsleichtbetonen in einer Triaxial-Prüfmaschine durchgeführt. Als Leichtzuschlag wurde Blähton verwendet. Die hergestellten Betone können in Festigkeitsklassen zwischen LC 35/38 und LC 80/88 eingeordnet werden. Bei den Hauptversuchen wurden vor allem die Bruchbilder, die Bruchfestigkeiten und die Prüfkörperverformungen registriert und analysiert. Im Rahmen der Auswertung der Versuche werden die Einflüsse von Matrix und Art des Leichtzuschlages auf die Bruchwerte und auf das Ver-formungsverhalten der Leichtbetone herausgearbeitet. Parallelen und Unterschiede zu bekannten Forschungsergebnissen an Leichtbetonen und zu Beton mit Normalzuschlägen werden aufgezeigt. Für die mathematische Beschreibung der Bruchwerte werden Näherungsfunktionen für zweiaxiale und für dreiaxiale Druckspannungskombinationen vorgeschlagen.
In this research the behaviour of lightweight concrete under multiaxial compression was investigated. Therefore more than 500 single tests were performed in a triaxial testing machine. The high performance lightweight aggregate concretes can be classified in Strength classes between LC 35/38 and LC 80/88. The main focuses in the evaluation of the experiments were the crack pattern, the fracture strength and the deformations. Especially the influences of type of matrix and type of lightweight aggregate on the fracture values and on the deformation behaviour of lightweight were identified. Parallels and differences to known research on lightweight concretes and concrete with normal aggregates were identified. For the mathematical description of the ultimate loads approximations were proposed for biaxial and triaxial compressive stress combinations.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Leichtbeton, Hochleistungsleichtbeton, mehraxiale Druckbeanspruchung, Blähton, Bruchkriterium, zweiaxial, dreiaxial, Triaxial-Prüfmaschine
Lightweight aggregate concrete, high performance lightweight aggregate concrete, multiaxial compression, expanded clay, fracture criterion, biaxial, triaxial, triaxial testing machine
Scheerer, Silke
Curbach, Manfred
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2010-05-07
2009-01-16
2009-11-27
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2021-03-27T11:43:31Z
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doc-type:doctoralThesis
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open_access
ddc:690
openaire
Theorie und Numerik einer oberflächenorientierten Schalenformulierung
urn:nbn:de:swb:14-1137572448296-67009
253988462
ger
This doctorial thesis deals with the derivation of a mechanical model for the simulation of the load-bearing behavior of a strengthening layer made of textile reinforced concrete to strengthen a shell structure. The main focus lies on both the geometrical and physical non-linear three-dimensional shell formulation and on its transfer into an efficient finite element. The distinctive feature of the presented shell formulation is its surface-orientation. This enables the analysis of a strengthening layer applied on one of the outer surfaces of a structure in a very natural way, since a problem-oriented mechanical modeling is achieved. Hereby, in contrast to classical shell theories the three-dimensionality of the material behavior's description can completely maintained. This is necessary, since a more accurate modeling of the material behavior of textile reinforced concrete can only be done three-dimensional. Within the scope of this thesis an anisotropic hyper elastic constitutive relation is given in order to obtain a first approximation of textile reinforced concrete's material behavior against the background of material theory. Furthermore a specification of the hyper elastic constitutive relation is obtained upon the basis of the principle of material symmetry and is prepared for the application in the shell formulation. The numerical solution of the field problem necessitates the transfer of the surface-related shell formulation into a two-dimensional variational formulation in order to obtain a sound mathematical starting point for the conversion into an efficient volume shell element. For the realization of a numerical efficient finite element an element formulation using a low-order ansatz should be favored. Because of reducing the number of degrees of freedom and therewith of possible deformation modes, artificial stiffening effects will appear. A way out is given by a special extention of the assumed natural strain and the assumed strain method for the utilization in the presented surface-related shell formulation. This leads to a slightly higher numerical effort, but allows a reliable and efficient finite element formulation finally verified in distinct meaningful non-linear simulations.
Die Herleitung eines mechanischen Modells zur numerischen Simulation des Tragverhaltens einer Verstärkungsschicht für Flächentragwerke aus textilbewehrtem Feinbeton ist Gegenstand dieser Arbeit. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf einer sowohl geometrisch als auch physikalisch nichtlinearen dreidimensionalen Schalenformulierung und deren Umsetzung in ein effizientes finites Element. Die Besonderheit der hier vorgestellten Schalenformulierung ist deren Oberflächenbezug, der es auf natürliche Weise ermöglicht, eine auf die Struktur aufgebrachte Verstärkungsschicht zu berechnen. Diese Verfahrensweise ist als eine der Problemstellung angepaßte mechanische Modellbildung anzusehen. Hierbei kann im Gegensatz zu klassischen Schalentheorien die Dreidimensionalität der Materialbeschreibung vollständig aufrecht erhalten und damit die verfeinerte Erfassung des Materialverhaltens von Textilbeton ermöglicht werden, die nur dreidimensional erfolgen kann. Eine materialtheoretische Herleitung von anisotropen hyper-elastischen konstitutiven Beziehungen als erste Approximation zur Erfassung des Materialverhaltens von textilbewehrtem Feinbeton wird vorgestellt und deren Spezifizierung auf der Basis des Prinzips der materiellen Symmetrie durchgeführt sowie zur Anwendung in der Schalenformulierung aufbereitet. Die numerische Lösung des Feldproblems erfordert die Umsetzung der oberflächenorientierten Schalenformulierung in eine zweidimensionale Variationsformulierung mit dem Ziel, einen mathematisch fundierten Ausgangspunkt für die Entwicklung eines leistungsfähigen Volumen"=Schalen"=Elementes zu erhalten. Zur Realisierung eines numerisch effizienten finiten Elementes ist eine Elementformulierung mit möglichst geringer Ansatzordnung verwendet worden. Da hierdurch die Freiheitsgrade des Elementes und damit die möglichen Verformungsmodi in ihrer Anzahl eingeschränkt werden, sind künstliche Versteifungseffekte zu erwarten. Einen Ausweg bieten hier spezielle Erweiterungen der Assumed Natural Strain und der Enhanced Assumed Strain Methode für die hier vorliegende oberflächenorientierte Schalenformulierung. Dies erhöht den numerischen Aufwand unwesentlich, ermöglicht jedoch insgesamt eine zuverlässige und effiziente Elementformulierung, deren Brauchbarkeit abschließend in verschiedenen aussagekräftigen nichtlinearen Simulationen nachgewiesen wird.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Finite-Elemente-Methode; Schalentheorie
Locking, Methode der finiten Elemente, Schalenformulierung, Schalentheorie, Variationsformulierung
finite element method, locking, shell formulation, shell theory, variational formulation
Schlebusch, Rainer
Zastrau, Bernd W.
Kienzler, Reinhold
Kaliske, Michael
Technische Universität Dresden
2005-12-18
2005-03-16
2005-05-25
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doc-type:doctoralThesis
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2021-09-02T10:04:20Z
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ddc:690
openaire
Möglichkeiten und Grenzen der Berechnung von Rissbreiten in veränderlichen Verbundsituationen
urn:nbn:de:swb:14-1138179912681-09751
1644358190
ger
Die vorliegende Arbeit reflektiert die aktuelle Diskussion von Modellen zur Vorhersage von Rissbreiten und versucht, objektive Vergleichskriterien aufzustellen sowie Folgerungen für mögliche Lösungswege zu ziehen. Am Beginn steht eine ausführliche Auseinandersetzung mit dem Verbundmechanismus zwischen Betonstahl und Beton und den Möglichkeiten der Verbundanalyse. Ausgehend von eigenen Versuchen an kurzen Verbundlängen zur Untersuchung des Verbundverhaltens von Bewehrung in hochfesten Betonen wird in der Arbeit nach Möglichkeiten zur Vorhersage von Gleit- und Sprengbrüchen gesucht. Für Sprengbrüche, also Längsrissbildung, ist ein verbesserter Versuchsaufbau entwickelt worden, der Rückschlüsse auf die Verformungsentwicklung in der potentiellen Sprengbruchfläche und den Aufbau eines Verbundwiderstands unter Belastung ermöglicht. Es stellte sich trotz der Fortschritte in der Versagensanalyse dieser Versuche heraus, dass es wenig sinnvoll ist, die gewonnenen Verbundgesetze direkt auf lange Verbundlängen zur Ermittlung von Rissbreiten anzuwenden. Zur Simulation der mit Bauteilsituationen vergleichbaren langen Verbundlängen wird dagegen eine Hypothese über den Widerstand einer potentiellen Längsbruchfläche verwendet. Dabei wird die mögliche Reaktion von gekoppelten und voneinander abhängigen Betonzugringen um einen Betonstahl, vom Lasteintrag beginnend, sukzessive fortschreitend aufgebaut. Die Aufteilung der Zugringe folgt dabei einer Annahme über die Entwicklung von lokalen Verbundrissen nach Goto. Damit ist die Zugringtheorie von Tepfers auf lange Verbundlängen übertragbar und Simulationen von Zugstäben nahe an Tepfers theoretischen Ansätzen werden so ermöglicht. Die Rechnersimulationen an langen Verbundlängen im Vergleich zur Prognose nach MC 90 wurden für Einzelrissbildung und abgeschlossene Rissbildung an zylindrischen Dehnkörpergeometrien durchgeführt. Zur Verifizierung der zeitabhängigen Einflüsse wie Zwängungen aus Schwinden und Zugkriechen sind einfache Ansätze entwickelt worden. Am Ende dieser Analysen steht eine Neubewertung normativer Ansätze (MC 90/DIN 1045-1 sowie EN 1992-1-1) zur Berechnung einer charakteristischen Rissbreite. Eine Schlüsselstellung nimmt die richtige Prognose des wirksamen Rissabstands in allen Berechnungsmodellen ein. Anhand eines neu zusammengestellten Datensatzes und vorhandener Vergleichsdatensätze wurde die Performance der Modelle untersucht. Anwendungsbereiche, die problematisch erscheinen, konnten eingegrenzt werden. Es war zu folgern, dass die Ansätze für den effektiven Bewehrungsgrad und die Verbundspannung zu verbessern sind. Die daraufhin mit einem additiven Sicherheitselement und einem variablen Mindestwert entwickelte Modellalternative gegenüber den normativen Vorschlägen ist nun zielgerichteter und kann dabei eine effektivere und zuverlässigere Prognose der Rissbreite und damit der konstruktiven Bewehrungslösung liefern. Die Anforderungen an die Performance eines Rechenwertes der Rissbreite wk sind um ein Effektivitätskriterium für den Rissabstand srk ergänzt worden, dessen Vorhersagequalität entscheidend für effiziente und zuverlässige Vorhersagen der Rissbreite ist. Die Zuverlässigkeit des DIN-Ansatzes für Mindestbewehrung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit ist ebenfalls geprüft worden. Umfangreiche Zusammenstellungen, Beispiele und Parameterstudien sind im Anhang der Arbeit hinzugefügt, um die theoretischen Ergebnisse zu stützen und Lesern Vergleichsmöglichkeiten zu bieten. Dazu gehören auch zwei Ablaufpläne und Hilfsmittel für einfache Absicherungen, die die zu erwartenden Schwierigkeiten bei der Verwendung des normativen DIN 1045-1 Ansatzes zur Beschränkung auf kleine Rissbreiten ausgleichen können.
The doctoral thesis reflects the recent discussion on the finding of suitable verification models for crack width control. It tries to assemble criteria for the comparison in order to draw conclusions from the outcome. In the very beginning stands a widespread analysis of the bond mechanisms between the reinforcing steel and the concrete. Starting from own testing on short embedment lengths in HPC, opportunities are researched for the prediction of a sliding or splitting failure of the surrounding concrete during bar pull-out. An improved test setup is developed by the Author to verify the splitting failure mechanism that finally leads to longitudinal cover cracking. It enables to obtain better indications for the inner strain development in the later failure plane, showing the development of the bond resistance during loading. Although progress were made in the quality of analysis, it turned out that, a direct implementation of obtained bond laws is less successful to take care of the apparent problem of long embedment lengths. The description of that problem is essential within the crack width verification. Differently, a method is suggested to simulate a probable longitudinal splitting plane and its potential to resist an applied longitudinal load. In that method, the possible reaction of interlinked concrete tension rings around a steel bar is thought to form a growing global resistance with every added resistance ring in a sequential chain that are decreasingly loaded if the distance to the load application increases. The segmentation follows an approximation of the possibly development of local bond cracks acc. to Goto. In this, the application of the tension ring theory from Tepfers were successfully overtaken to the problem of long embedment lengths. It enables for simulations close to the original theory of tensile rings formed by concrete around the reinforcing steel. Comparing the results with MC 90, the simulation of long embedment lengths were performed using imaginary cylindrical test-specimen, enabling the verification of single and stabilized cracking. Simplified methods were developed in order to implement time-dependent influences like restraint from creep and shrinkage.An extensive evaluation of the normative methods (MC 90/ DIN 1045-1 and EN 1992-1-1) for verifications of a characteristic crack width stands at the end of the studies. A key position within the models is held by the realistic prognosis of the accountable crack distance. Using a newly compiled dataset and already existing data for comparison, the performances of current models were verified for predicting crack widths or distances. Complicated fields of its application could be marked and isolated. It was concluded that, the approaches for the determination of the effective reinforcement ratio and the bond stress should be improved. The developed alternative for calculation is assembled with an added safety feature and a variable minimum for the crack distance. It can lead to a more reliable prognosis for crack distances and the depending crack widths in order to design a more efficient reinforcement detailing. The requirements on the performance of a determined characteristic crack width wk are extended by the application of a criteria of effectiveness for the calculated crack distance srk. The reliability of the MC 90 -approach and the DIN-approach for minimum reinforcement has also been checked. Extensive compilations of data, examples and parameter studies are added to the appendix in order to backup the theoretical results and to invite others to compare. Two calculation flow charts and helptools are integrated to ensure the quality of crack width calculations also in cases where smaller crack widths must be verified, using informative and normative methods in MC 90/ DIN 1045-1.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Rissverhalten; Stahlbeton; Verbundbauweise
Gebrauchstauglichkeit, Mindestbewehrung, Rissbildung, Rissbreitenbegrenzung, Rissbreitenbeschränkung, Stahlbeton, Verbund, lange Verbundlängen
bond, crack width control, cracking serviceabilitiy verification, deformation, long embedment length, minimum reinforcement, reinforced concrete
Eckfeldt, Lars
Curbach, Manfred
Häußler-Combe, Ulrich
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2005-12-24
2004-10-19
2005-07-20
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2021-03-27T11:45:27Z
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ddc:690
openaire
Technisches Informationssystem für die Entwicklung textilbewehrten Betons
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77950
371065615
ger
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qucosa:25797
In der letzten Periode des Sonderforschungsbereichs 532 wurde eine benutzerfreundliche Internetplattform für den Verbundwerkstoff Textilbeton entwickelt. Die Plattform beinhaltet auf verschiedenen Ebenen umfassende Informationen über Textilbeton, die in Form eines digitalen Handbuchs aufbereitet sind. Präsentiert werden unter anderem die Möglichkeiten des Bauens mit Textilbeton, die Bauteilbemessung, die materialspezifischen Festigkeits- und Verbundeigenschaften sowie verschiedene Produktionstechnologien. Mit der neuen Internetpräsentation wird der Transfer der Forschungsergebnisse in die Baupraxis gezielt unterstützt, und der Baustoff Textilbeton wird der breiten Öffentlichkeit anschaulich näher gebracht.
Within the last period of the collaborative research center SFB 532 a user friendly internet platform for textile reinforced concrete was developed. The platform provides various information about textile reinforce concrete on different information levels, which are combined in a digital handbook for textile reinforced concrete. The platform presents application examples of textile reinforced concrete, design rules for different types of construction elements, material and bond characteristics, production technologies and other helpful information for the practical application of textile reinforced concrete. The internet platform will support the transfer of the research results into the building practice and demonstrate the wide range of applications with textile reinforced concrete.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
textilbewehrter Beton, Internetplattform, digitales Handbuch, Transfer, Öffentlichkeitarbeit
TRC, internet platform, digital handbook, transfer, publicity
Butenweg, Christoph
Meskouris, Konstantin
Meister, Sylvia
Dreyer, Stephan
Schulte-Althoff, Christoph
Technische Universität Dresden
2011-12-03
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 257 - 268
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2021-03-27T11:44:47Z
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ddc:690
openaire
Dokumentation von Versuchen zur mitwirkenden Plattenbreite an Plattenbalken
urn:nbn:de:swb:14-1184152680776-24529
319167801
ger
Als Ergänzung für die Lehrbriefe des Instituts für Massivbau der TU Dresden zu den Grundlagen des Stahlbetons (Teil 1 und 3 sowie Übungen Teil 1 bis 3) werden hier Bilder von Versuchsreihen vorgestellt, die am Lehrstuhl für Stahlbeton, Spannbeton und Massivbrücken der TH/TU Dresden, aus dem das heutige Institut für Massivbau hervorging, innerhalb verschiedener Forschungsarbeiten von 1956 bis 1965 entstanden. Neben dem Einblick in die damaligen Arbeitsweisen und Möglichkeiten sind vor allem die zahlreichen Bruchbilder geeignet, sich in das Tragverhalten des Stahlbetons hineinzudenken. Diese Überlegungen gaben den Ausschlag dafür, das vorhandene Bildmaterial noch einmal zu ordnen und mit kurzen Erläuterungen zu versehen, um es so nochmals für Lehre und Forschung nutzbar zu machen.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Stahlbeton, Plattenbalken, Platten, mitwirkende Breite, Bruchbilder, Experiment, Versuch
reinforced concrete, T-beam, slab, effective flange width, failure, experiment, test
Wiese, Hans
Technische Universität Dresden
2007-07-11
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2021-03-27T11:46:10Z
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ddc:690
openaire
Zur Beurteilung der Festigkeitssteigerung von hochfestem Beton unter hohen Dehngeschwindigkeiten
urn:nbn:de:swb:14-1178975771936-21973
265577268
ger
Die vorliegende Arbeit zeigt Forschungsergebnisse zur Materialveränderung normaler und hochfester Betone unter Impulsbelastung gegenüber einer quasi-statischen Beanspruchung. Die Untersuchung wurde an speziellen eingeschnürten Prismen unter zentrischem Zug vorgenommen. Die Untersuchungen belaufen sich auf die generelle Festigkeitssteigerung und Modifikation der Spannungs-Dehnungs-Beziehung infolge veränderter Belastung. Neben den Betrachtungen des Materialverhaltens wurde auf die entstehenden Bruchflächen ein genaueres Augenmerk gerichtet, um Unterschiede des Materialverhaltens durch Änderungen beim Bruchvorgang zu erkennen. Zur Beurteilung der Bruchfläche werden die fraktale Analyse und ein Ortsfrequenzspektrum genutzt.
The present paper exhibits results of the latest research into the modification of the behaviour of normal and high-strength concrete on impact versus quasi-static loads. This examination has been carried out at tensile stress on special constricted specimens. The enquiries amount to the general strength increase and modification of the stress-strain-relationship due to a changing of load history. Further on, a special attention was turned to the crack surface to get differences of the material behaviour during the cracking process. The fractal analysis and a spatial frequency spectrum were used for the description of the surface.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hochfester Beton; Festigkeit
hochfester Beton, Impulsbelastung
High strength concrete, Impact
Ortlepp, Sebastian
Curbach, Manfred
Häußler-Combe, Ulrich
Müller, Harald S.
Technische Universität Dresden
2007-06-04
2006-09-28
2007-05-10
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:46:07Z
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ddc:690
openaire
Experimentelle Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung
urn:nbn:de:swb:14-1168424399352-63668
265005949
ger
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der experimentellen Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung. Dabei wurden sowohl die zwei und die dreiaxiale Drucktragfähigkeit als auch das Verhalten unter zweiaxialer kombinierter Druck Zug Beanspruchung untersucht. Für die Analyse kamen jeweils drei Betonfestigkeitsklassen zum Einsatz, C 55/67, C 70/85 und C 90/105. Innerhalb der durchgeführten Versuchsreihen wurden sowohl die jeweiligen Bruchlasten als auch die Spannungs Dehnungs Beziehungen ermittelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden mit denen verglichen, die an Normalbeton gewonnen wurden. Aus diesem Vergleich wurden Schlußfolgerungen für den Einsatz von Hochleistungsbetonen abgeleitet. Zur mathematischen Beschreibung des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton wurden für die untersuchten Beanspruchungsregime Näherungsfunktionen angegeben.
The subject of this paper is the experimental analysis of the behavior of High Performance Concrete under multiaxial loading. Thereby the behavior under bi- and triaxial compression as well as the behavior under combined compression-tension stresses were examined. Three concrete grades were examined, C 55/67, C 70/85 and C 90/105. Within the test series, the ultimate loads and the stress-strain-relationships were determined. The results of the examinations were compared to the results which are already known for normal strength concrete. From these comparisons conclusions for the usage of high performance concrete were made. For the examined states of stress mathematical approximations are specified.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hochfester Beton; Festigkeit; Betonfestigkeit; Tragverhalten
zweiaxial, dreiaxial, triaxial, mehraxiales Tragverhalten, mehraxiale Festigkeit, Druck-Zug, zweiaxialer Druck, dreiaxialer Druck, Hochfester Beton, Hochleistungsbeton
biaxial; triaxial; multiaxial behaviour; multiaxial strength; compression-tension, biaxial compression, triaxial compression, high strength concrete; high performance concrete
Hampel, Torsten
Curbach, Manfred
Zilch, Konrad
Häußler-Combe, Ulrich
Technische Universität Dresden
2007-01-10
2006-07-06
2006-11-20
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:42:11Z
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ddc:690
openaire
Ein wellenbasiertes stochastisches Modell zur Vorhersage der Erdbebenlast
urn:nbn:de:swb:14-1183717691264-79760
273030191
ger
Starke Erdbeben stellen weltweit ein hohes Risiko für urbane Zentren dar, dem unter anderem durch Methoden der aseismischen Bauwerksbemessung begegnet wird. Grundlage hierfür bilden Annahmen und Erfahrungswissen über die lokale seismische Bodenbeschleunigung, Grenzen sind hingegen durch die zusätzlichen Kosten gesetzt. Die Schadensbilanz der Starkbeben der letzten Jahre, auch in den Industrieländern, verdeutlicht die Notwendigkeit, die Konzepte und Methoden des erdbebensicheren Bauens weiter zu verfeinern. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur stochastischen seismischen Lastmodellierung vorgestellt, der über die übliche Annahme eines stationären, eindimensionalen Prozesses für die Bodenbeschleunigung hinausgeht. Ziel ist eine standort- und wellenspezifische räumliche Lastmodellierung, die durch Nutzung von Informationen über physikalische Invarianten eine transparente und kostengünstige aseismische Bauwerksbemessung erlaubt, zumindest aber das Risiko gegenüber gebräuchlichen Bemessungsmethoden reduziert. Solche seismischen und geotechnischen Invarianten sind die gesetzmäßige Struktur des seismischen Wellenfeldes sowie die Resonanzeigenschaften der Bodenschichtung am Standort. Das vorgeschlagene Lastmodell bildet das Wellenfeld am Standort als Komposition stochastischer evolutionärer Teilprozesse auf zeitveränderlichen Hauptachsen ab, die zu Wellenzügen mit jeweils spezifischer Lastcharakteristik korrespondieren. Diese Lastcharakteristik wird sowohl im Frequenz- und Zeitbereich als auch räumlich durch wellenspezifische Formfunktionen beschrieben, deren Parameter stark zu seismischen und geotechnischen Größen korrelieren. Schwerpunkt der Arbeit sind neuartige, korrelationsbasierte Schätzverfahren zur empirischen Spezifikation der Modellparameter für die Baupraxis. Das spektraladaptive Korrelations-Hauptachsenschätzverfahren (SAPCA) sichert die optimale Erfassung der räumlichen Wellenzüge durch Transformation der Messung auf Referenzkomponenten. Gleichzeitig liefert es - in Verbindung mit einem Korrekturverfahren für den Streichwinkel der Hauptachse - prägnante, assoziierte Hauptachsenverlaufsmuster, anhand derer Dominanzphasen für drei verallgemeinerte Wellenzüge zuverlässig identifiziert werden können. Innerhalb dieser Dominanzphasen werden die wellenzugspezifischen Parameter des Lastmodells bestimmt. Außerdem wird ein Algorithmus angegeben, um Rayleighwellen in Einzelmessungen zu identifizieren. Die Eignung des Modellansatzes und die Effizienz der Schätzverfahren werden anhand von Starkbebenmessungen des Northridge-Erdbebens 1994 verifiziert. Mit dem vorgestellten nichtstationären Modellansatz werden in herkömmlichen stochastischen Lastmodellen unterschätzte Lastanteile des Starkbebenwellenfeldes genauer abgebildet. Bisher unterschlagene oder pauschal modellierte Lastanteile werden erstmals der Analyse und Modellierung zugänglich gemacht. Das stochastische Modell wird bezüglich der wichtigsten lastgenerierenden Effekte physikalisch transparent und dadurch - trotz höherer Komplexität - in der Ingenieurpraxis besser handhabbar. Die Hauptachsenmethode (SAPCA) eignet sich auch für seismologische Analysen im Nahbereich, etwa zur Analyse von Bruchprozessen und topographischen Standorteffekten.
Strong earthquakes are a potential high risk for urban centres worldwide, which is, amongst others, confronted by methods of aseismic structural design. This is based on both assumptions and thorough knowledge about local seismic ground acceleration; limits are set, on the other side, by additional costs. Damage balance of recent strong quakes - also in industrialized countries - emphasize the need for further refinement of concepts and methods of earthquake resistant structural design. In this work, a new approach of stochastic seismic load modelling is presented, letting go the usual presupposition of a stationary, one-dimensional stochastic process for ground acceleration. The goal is site and wave specific load modelling, using information about physical and geotechnical invariants, which enables transparency and low cost approaches in aseismic structural design, but at least reduces seismic risk in comparison to common design methods. Those physical and geotechnical invariants are the structure of the seismic wave field according to physical laws as well as resonance properties of the soil strata at the local site. The proposed load model represents the local wave field as a composition of stochastic evolutionary sub-processes upon time-variant principal axes, which correspond to wave trains with specific load characteristics. Those load characteristics are described in the frequency and time as well as in the spatial domain by wave-specific shape functions, whose parameters strongly correlate to seismic and geotechnical entities. Main contributions of the work are newly developed estimation procedures based on correlation, which serve in the framework of empirical specification of the model parameters for the building practice. The Spectral-Adaptive Principal Correlation Axes (SAPCA) algorithm ensures an optimal covering of the spatial wave trains by transforming the recorded data onto Reference Components. At the same time - in connection with a correction algorithm for the strike angle of the principal axis - it delivers concise associated patterns in the course of the principal axis, which are in turn used to reliably identify dominance phases for three generalized wave trains. Within those wave dominance phases, the wave specific parameters of the load model are determined. Additionally, an algorithm is presented to identify Rayleigh waves in single site acceleration records. Adequacy of the modelling approach and efficiency of the estimation procedures are verified by means of strong motion records from the 1994 Northridge Earthquake The proposed non-stationary modelling approach describes with more accuracy load portions of the strong motion wave field underestimated in conventional stochastic load models. Load portions which are left out or lump-sum modelled so far are made available for analysis and modelling for the first time. The stochastic model gains physical transparency with respect to the most important load generating effects, and hence will be - despite higher complexity - easy to handle in engineering practice. The Principal Axis method will also be useful for seismological analyses in the near field, e.g., for the analysis of rupture processes and topographic site effects.
Des séismes forts sont un gros risque potentiel pour des centres urbains dans le monde entier, qui est, entre autres, confronté par des méthodes de conception aséismique de bâtiments. Ceci est fondé sur des hypothèses et la connaissance profonde au sujet de l'accélération séismique au sol locale. Limites sont placées, de l'autre côté, par des coûts additionnels. Les dommages des séismes forts récents, aussi dans les pays industrialisés, soulignent la nécessité de raffiner plus loin les concepts et les méthodes de conception aséismique de bâtiments. Dans cette oeuvre, une nouvelle approche à la modélisation stochastique de la charge séismique est présentée, qui renonce la présupposition habituelle d'un processus stationnaire et unidimensionnel pour l'accélération de sol. L'objectif est une modélisation spatiale de charge, spécifique d'ondes et de site, qui, par l'utilisation des informations sur des invariantes physiques, permet une mesure de bâtiment asismique transparente et économique, au moins toutefois réduit le risque par rapport aux méthodes de mesures courantes. De tels invariants séismiques et géotechniques sont la structure du champ des ondes séismiques déterminé par les lois de la physique et les qualités de résonance de la stratification de sol locale. Le modèle de charge proposé décrit le champ des ondes au site comme composition des sous-processes évolutionnaires stochastiques sur les axes principales variables dans le temps, qui correspondent aux trains des ondes qu'ont une caractéristique de charge respectivement spécifique. Cette caractéristique de charge est décrit dans le domaine temporel et de fréquence et aussi bien que spatial par les fonctions de forme spécifique d'ondes dont les paramètres corrèlent fortement à des dimensions séismiques et géotechniques. Une priorité d'oeuvre sont des nouvelles procédures d'estimation, pour la spécification empirique des paramètres de modèle pour la pratique de construction, qui se basent sur la sur la corrélation de croix de composante. La procédure adaptative spectrale d'estimation d'axes principals de corrélation (SAPCA) assure la saisie optimale des trains des ondes spatiaux par la transformation des enregistrements sur des composantes de référence. En même temps - en relation avec une procédure de correction d'angle égal d'axe prin¬ci¬pal - il livre des concises schémas associés de cours d'axes principals, au moyen de ceux peut être identifié fiable des phases de dominance pour trois trains généralisés des ondes. Dans ces phases de dominance, les paramètres du modèle de charge spécifiques pour chaque train des ondes sont déterminés. En outre, un algorithme est indiqué, pour identi¬fier des ondes de Rayleigh dans un enregistrement individuel de l'accélération de sol. La qualification de l'approche de modèle et l'efficience des procédures d'estimation sont vérifiées au moyen d'enregistrements de tremblement fort du séisme á Northridge 1994. Avec l'approche de modèle non-stationnaire présentée, tels des parts de charge du champ des ondes sismiques forts sont décrites plus précisément qui sont sous-estimées dans les modèles de charge stochastiques habituels. Des parts de charge q'ont été supprimés ou modelées forfaitairement jusqu'ici, sont rendues accessibles à l'analyse et à la modélisation pour la première fois. Le modèle stochastique devient physico-transparent concernant les effets les plus importants, produisants une charge sur le bâtiment, et ainsi - malgré la complexité plus élevée - mieux maniable en pratique d'ingénieur. La méthode d'axes principals adaptative spectrale (SAPCA) convient aussi pour des analyses sismologiques dans la proximité d'epicentre, par exemple à l'analyse des processus de rupture et des effets de site topographiques.
Por todo el mundo, los terremotos fuertes son un alto riesgo potencial para los centros urbanos, que está, entre otros, enfrentado por métodos de diseño estructural antisísmico. Estos métodos son basa en asunciones y conocimiento fundamentado sobre la aceleración de tierra sísmica local; los límites son fijados, en el otro lado, por costes adicionales. Balance de los daños de temblores fuertes recientes - también en países industrializados - acentúe la necesidad del refinamiento adicional de conceptos y de métodos de diseño estructural resistente del terremoto. En este trabajo, una nueva aproximación de modelar estocástico de la carga sísmica se presenta, superando la presuposición generalmente de un proceso estocástico unidimensional y estacionario para la aceleración de tierra. La meta avisada es un modelo de la carga específico del sitio y de las ondas que, con la información sobre las invariantes físicas y geotécnicas, permite las aproximaciones transparentes y económicas, en diseño estructural antisísmico; pero por lo menos reduce el riesgo sísmico en la comparación a los métodos usados de diseño. Esos invariantes son la estructura regular del campo de las ondas sísmicas, así como las características de la resonancia de los estratos del suelo en el sitio local. El modelo propuesto de la carga representa el campo local de las ondas sísmicas como composición de los procesos parciales evolutivos estocásticos sobre las hachas principales variables-temporales, que corresponden a los trenes de las ondas con características específicas de la carga. Esas características de la carga son descritas en el dominio de la frecuencia y del tiempo así como en el dominio espacial por las funciones de la forma, que parámetros son especificas por los trenos generalizados de la onda sísmica y correlacionan fuertemente a las entidades sísmicas y geotécnicas. La contribución principal de este trabajo son los procedimientos nuevamente desarrollados de la valoración basados en la correlación, que sirven en el contexto de la especificación empírica de los parámetros de modelo para la práctica de construcción. El algoritmo de las Ejes Mayor de la Correlación Espectral-Adaptante (SAPCA) asegura la recogida óptima de los trenes espaciales de la onda transformando los datos registrados sobre componentes de la referencia. En el mismo tiempo - en la conexión con un algoritmo de la corrección para el ángulo del acimut del eje mayor/principal – SAPCA entrega los patrones asociados concisos en el curso del eje principal, que después se utilizan para identificar confiablemente las fases de la dominación para tres trenes generalizados de la onda. Dentro de esas fases de la dominación de la onda, los parámetros específicos de la onda del modelo de la carga se determinan. Además, un algoritmo se presenta para identificar las ondas de Rayleigh en solos mensuras de la aceleración del sitio. La suficiencia del aproximación que modela y la eficacia de los procedimientos de la valoración se verifican por medio de los datos del terremoto catastrófico a Northridge 1994. La aproximación non-estacionaria que modela propuesto describe con más exactitud las porciones de la carga del campo de la onda del terremoto fuerte subestimado en modelos estocásticos convencionales de la carga. Cargue las porciones que se dejan hacia fuera o modelado global hasta ahora se hace disponible para el análisis y modelar para la primera vez. El modelo estocástico gana la transparencia física con respecto a la carga más importante que genera efectos, y por lo tanto será - a pesar de una complejidad más alta - fácil de dirigir en práctica de la ingeniería. El método principal del eje también será útil para los análisis sismológicos en el campo cercano, p. e., para el análisis de los procesos de la ruptura y de los efectos topográficos del sitio.
Сильные землетрясения всемирно являются потенциально высоким риском для ур¬банизированных центров. Для уменшения сейсмического риска развивются методы антисейсмичной структурной конструкции. Эти методы построены на предположениях, которые требуют тщательного эмпирического знания характеристик местного сейсмического ускорения грунта. Предел состоит, с другой стороны, в дополнительных стоимостях строительства. Убытки от недавних сильных землетрясений - также в индустриально развитых странах – подчеркивают потребность более глубокого уточнения прин¬ципиальных схем и методов антисейсмичного строительства. Эта работа представляет новый подход стохастического сейсмического моде¬лирования нагрузки, развивающий обычное предположениe стационарного, одномерного стохастического процессa нa сейсмическое ускорение грунта. Целью будет создание модели нагрузки, которая указана по отдельности для специфических характеристик и сейсмических волн и местного положения, делающей возможным, путём использования информации о физических и геотехничес¬ких инвариантностях, и прозрачных и недорогих подходов в антисейсмичной структурной конструкции, но по крайней мере уменьшающей сейсмический риск, по сравнению с общими методами антисейсмичного строительства. Эти инвариантности являются закономерной структурой волнового поля также, как и свойствами резонан¬са слоёв грунта в месте постройки.. Предложенная модель нагрузки представляет местное волновое поле как составляющая стохастических подпроцессов развития на главных осях зависящих от времени, которые соответствуют волновым пакетам со специфическими характе¬ристиками нагрузки. Те эти характеристики нагрузки описаны в диапазонах частоты и времени также, как трёхмерного объёма функциями формы, параметры которых указаны по отдельности для различных обобщанных волновых пакетов u сильно соотносят от сейсмичес¬ких и геотехнических величин. Главны вклад работы – это новые процедуры оценивания, основанные на корреляции, которые служат в рамках эмпирической спецификации модельных параметров для практики строительства. Новый Aлгоритм Спектрально-Приспо¬собительных Главных Oсей Kорреляции (SAPCA) обеспечивает оптимальное заволакивание трёхмерных волновых пакетов преобразованием записанных данных сейсмического ускорения грунта на калибровочные компоненты на этих главных осях. В то же самое время - в связи с алгоритмом коррекции для угла простирания главной оси - SAPCA поставляет сжатые связанные волновые картины в ходе временно-изменчивых глав¬ных осей, которые в свою очередь использованы для надежного определения доминантных фаз для трёх обобщенных волновых пакетов. В этих фазах засилья отдельного волного пакета, определёны волново-специфические параметры модели нагруз¬ки. Дополнительно, показан алгоритм для идентификации и определения волн типа Релея при одиночной регистрации сейсмической ускорении грунта. Адекватность моделированного подходa и эффективность процедур оценивания подтвержены посредством данных сильного землетрясения Northridge 1994. Предложенный нестационарный подход моделировании описывает с большей точностью части нагрузки волного поля сильных землетрясений недооцененных в обычных стохастических моделях нагрузки. Части нагрузки не рассматривающиеся или слишком обобщаемые до сих пор, при новым подходе впервые можно будет учитывать и анализировать. Стохастическая модель приобретает физической прозрачностей по отношению к самым важным влияниям, которые производят нагрузку, и следовательно будет – несмотря на более высокую сложность – легка для того, чтобы применять её в практике инженерных расчётов. Mетод Главных Oсей также будет полезенно для сейсмологических анализов в близком поле, например, для анализа процессов повреждения и топографических влиянии местного положения.
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ddc:690
Erdbeben, stochastisches Lastmodell, Wellenzug, Wellenfeld, Wellenmuster, Standorteffekte, Hauptachsen, Referenzkomponente, Evolutionsspektrum, SAPCA
earthquake, stochastic load model, wave train, wave field, wave patterns, site effects, principal axes, reference component, evolutionary spectrum, SAPCA
séisme, modèle stochastique du charge, train des ondes, champ des ondes, schémas des ondes, effets du site, axes principals, composante de référence, spectre evolutionnaire, SAPCA
terremoto, modelo estocástico de la carga, tren de las ondas sísmicas, campo de las ondas sísmicas, patrones de las ondas sísmicas, efectos del sitio, hachas principales, componente de la referencia, espectro evolutivo, SAPCA
землетрясение, стохастическая модель нагрузки, волновый пакет, волновое поле, сейсмические волновые картины, влияния местного положения, главные оси, калибровочный компонент, спектр развития, SAPCA
Bretschneider, Jörg
Scherer, Raimar J.
Ruge, Peter
Savidis, Stavros
Technische Universität Dresden
2007-07-06
2006-03-23
2006-12-07
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2021-03-27T11:47:55Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Strukturelle Klebungen mit UV- und lichthärtenden Acrylaten
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-24086
310965527
ger
UV- und lichthärtenden Acrylatklebstoffen steht ein breites Anwendungsspektrum im Konstruktiven Glasbau offen. Ihr farbloses und klares Erscheinungsbild fördert eine Konstruktion, die transparent und leicht wirken soll. Kurze Aushärtezeiten, die sich im Sekunden- oder einstelligen Minutenbereich bewegen, ermöglichen eine schnelle Herstellung und reduzieren die Lagerzeiten. Die geklebten Konstruktionen können direkt weiterverarbeitet werden. Durch diese Vorteile heben sie sich von den Silikonklebstoffen ab, die für ausge-wählte Anwendungen im Fassadenbau (Structural-Sealant-Glazing-Systems - SSGS) bauaufsichtlich zugelassen sind.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Aufstellung von Empfehlungen zur Planung und Berechnung struktureller Klebungen mit strahlungshärtenden Acrylaten. Dafür werden Klebstoffe an dem reinen Material sowie in Verbindungen mit Glas und Metall untersucht. Für ein umfangreiches Bild über das Verhalten des Materials bieten sich Substanzprüfkörper an, die mit überschaubarem Aufwand eine Auswertung verschiedener Einflüsse - beispielsweise Temperatur und Prüfgeschwindigkeit - erlauben. An in-situ-Prüfkörpern kann der Klebstoff in der Verbindung betrachtet werden. Durch Wechselwirkungen zwischen Klebstoff und Fügeteil bildet sich eine sogenannte Grenzschicht aus, die gradierte Eigenschaften besitzt und die Materialkennwerte - besonders bei dünnen Klebfugen - beeinflusst. Weiterhin erlauben diese Prüfkörper eine Aussage über das Tragverhalten der Klebverbindung.
Um das Potenzial der Acrylatklebungen in der Glasarchitektur aufzuzeigen und in der Anwendung zu prüfen, werden Bauteile mit punktförmig geklebten Halterungen untersucht. Absturzsicherungen werden statischen und dynamischen Belastungen unterworfen. An Überkopfverglasungen werden Trag- und Resttragfähigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Bauteile im Freien geben Aufschluss über das Alterungsverhalten unter natürlichen klimatischen Bedingungen.
UV and light curing acrylates present a whole host of possibilities for the implementation of glass construction. Their clear and colourless appearance produces a transparent and lightweight construction. Short curing times consisting of no more than mere minutes allow for quick production with minimal downtime within the overall process. Processing can be resumed immediately once bonding has occurred. The advantages of acrylates can be compared to the characteristics and properties of adhesive silicones which have been widely approved by building authorities for specific façade applications (Structural-Sealant-Glazing-Systems - SSGS).
The subject matter of this study is the development of
auxiliary tools to plan and design adhesively bonded joints of UV and light curing acrylates. These adhesives are, therefore, analysed both generally as bulk material and in applications as a joint between glass and metal. The use of dog bone shaped specimens is recommended to analyze the material behaviour under a variety of influence factors such as temperature and testing rate. The bonded joints of test specimens provide an opportunity to examine the interaction between the adhesive and the materials to which they are adhered. An interface with graded properties is formed based upon the interactions between adhesive joints and each particular substrate. Further on, bonded specimens enable the development of a statement concerning the load-bearing capacity of joints.
Constructions having spot bonded joints are tested to demonstrate the potential use of acrylic joints in architectural glass treatments. Safety barriers are tested under both static and dynamic loads. Sloped roof systems are tested to substantiate load-bearing capacity and to verify any residual carrying capacity. Components are exposed to natural weathering in order to examine the affects of ageing on the adhesive.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Glas, Klebstoffe, UV- und lichthärtende Acrylate, Silikon, Materialeigenschaften
glass, adhesive, UV and light curing acrylate, silicone, material properties
Vogt, Iris
Weller, Bernhard
Zastrau, Bernd
Meyer, Christian
Technische Universität Dresden
2009-09-04
2009-01-14
2009-03-30
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:52:00Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:620
ddc:621.3
ddc:690
openaire
Entwicklung eines Versuchsstandes zur zweiaxialen Beanspruchung von textilbewehrtem Beton
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-25129
314279415
ger
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das Versuchskonzept für zweiaxiale Zug-Zug-Versuche an textilbewehrten Betonscheiben behandelt. Diese Arbeit soll einen Beitrag leisten, die Kenntnisse aus
dem Maschinenbau, der Mechanik in den Bereich der Bauingenieure und Baustoffe umzusetzen, um alle Effekte, die vom Versuchstand verursacht werden, öffentlich zu machen. Es ist ein Versuchskonzept zu erarbeiten, wie ein experimenteller Zug-Zug-Versuch optimal zu gestalten ist, um das Tragverhalten des textilbewehrten Betons genau zu ermitteln. Die Arbeit ist hauptsächlich in zwei Teile gegliedert.
Der erster Teil befasst sich mit dem Thema „Versuchsvorbereitung“. Es beinhaltet folgende Hauptpunkte:
• Der erste Punkt beschäftigt sich mit der Auswertung durchgeführter Versuche und deren Versuchsaufbauten. Hier werden Aspekte von der konstruktiven Auslegung der Rahmen bis zur Steuerung der Prüfmaschine behandelt. Es wird diskutiert, welche Effekte auf das
Versuchsergebnis vom gewählten Hydrauliksystem bzw. von den Hydraulikzylinder und der Steuerung des Öldrucks ausgehen können.
• Im zweiten Punkt wird eine Finite–Element–Simulationen durchgeführt, um die zweiaxialen Zug-Zug-Versuchskörper zu konzipieren. Mit Hilfe von einem Finite–Element– Programm, hier
ATENA, wird die Probengeometrie mit den Randbedingungen des Versuchs nachgebildet und optimiert.
• Der dritte Punkt beschäftigt sich mit dem Thema „Lasteinleitung“. Ein Konzept für die Verbindung und Kraftübertragung von Stahlplatten (Stahllasche) zur Lasteinleitung in „Beton“ soll entwickelt werden.
• Der vierte Punkt beschreibt die gewählte Messmethode der Versuchsdurchführung, und wertet deren Potenzial und Möglichkeiten .
Der zweiter Teil der vorliegenden Arbeit beschreibt detailliert die fünf durchgeführten zweiaxialen Zug–Zug–Versuche an mit AR-Glas textilbewehrten Betonscheiben. Die textilbewehrten Betonscheiben werden am Rahmen der zweiaxialen Prüfmaschine eingehängt und zweiaxial mit jeweils konstantem Verhältnis der Beanspruchung in Zug–Zug Richtung belastet, um den Versuchstand zu erproben und auszutesten. Die Gedanken, Ergänzungen und Erkenntnisse der
Autorin im Zusammenhang mit dem textilbewehrten Beton und die hier auftretenden Effekte werden auch in diesem Kapitel behandelt.
Das Schlusskapitel der Arbeit beinhaltet die Zusammenfassung und den weiteren Ausblick. Aus diesem Anlass werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit zusammengefasst.
This doctoral thesis pertains to the conception for Bi–axial Tension–Tension Tests of thin textile reinforced concrete plates. This dissertation contributes to the application of mechanical engineering
knowledge into the specific area of Material–Construction Engineering; all results obtained from experimental conditions will be released to the public. The conception of this testing regime is presented, as well as the manner in which an experimental Tension–Tension Test can optimally ascertain and accurately predict and describe load-bearing behaviour of textile reinforced concrete (TRC). This thesis is generally subdivided into two parts –“Test Preparation” and the detail of Bi-axial
Tension-Tension testing on AR-Glass TRC plates. The “Test Preparation” component of this document includes the following four principal points.
The first point is concerned with the assembly of testing equipment. Problems stemming from framework or lack of control over the testing machine are examined here. Negative effects on test results induced by the Hydraulic cylinder and related oil pressure are investigated and complemented in this section. The second point focuses on the numerical simulation used in order to determine the Bi–axial Tension–Tension Test samples. The specimen geometry given the testing boundary conditions was copied and optimized by means of a Finite–Element–Program (ATENA).
The third point is concerned with the notion of “load application”. It was necessary to develop a premise for the loading transmission and connection between steel plates (steel mounting plates) and concrete cogs.
The final point takes into account the methods used for measuring the Bi–axial Tension–Tension–test of this work.
The second component present in this thesis describes in detail the five Bi–axial Tension–Tension–Tests conducted on AR–Glass TRC plates utilized to prove and ensure the accuracy of the experimental equipment. The TRC plate was built on frame of the bi-axial testing machine and received tensile loading in both directions. This loading relationship was held constant in both directions during the test.
Furthermore, the author presents her own thoughts, as well as supplemental commentary, associated with textile reinforced concrete and the resulting experimental outcomes.
The last chapter closes this doctoral thesis and includes the abstract of and further prospects for this study. All scientific cognitions are summarised in this chapter.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
Versuchsstand, zweiaxialer Zug-Zug-Versuch, Tragverhalten von mit AR-Glas textilbewehrten Beton, zweiaxiale Prüfmaschine, Lasteinleitung, Verbindungsarten der Lasteinleitungen, Tragfähigkeit in Schuss-/Kettfadenrichtung, Anwendung 3D-Photogrammetrie, AR-G
Testing equipment, Bi–axial Tension–Tension Test, load-bearing behaviour of AR-Glas textile reinforced concrete (TRC), bi-axial testing machine, load application, loading transmission, load bearing capacity of TRC plates on Warp- or Weft direction, 3D-Pho
Michler, Le
Curbach, Manfred
Mechtcherine, Viktor
Schnell, Jürgen
Technische Universität Dresden
2009-12-10
2008-10-30
2009-02-20
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:51:24Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Interaktion von Betonstahl und textiler Bewehrung bei der Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37944
324198493
ger
Textilbewehrter Beton zur Verstärkung von Stahlbetonbauteilen ist neben den klassischen und etablierten Verfahren eine äußerst interessante Alternative, die die Vorteile der leichten Kohlenstofffaserklebeverstärkungen mit denen von Spritzbeton mit Bewehrung verbindet. Aus den theoretischen und experimentellen Untersuchungen in dieser Arbeit können wichtige Erkenntnisse zum gemeinsamen Tragverhalten von Betonstahl und textiler Bewehrung sowie zu den Auswirkungen der verbundbedingten Unterschiede abgeleitet werden.
Mit den theoretischen Betrachtungen werden das gemeinsame Tragverhalten und der Einfluss des unterschiedlichen Verbundverhaltens auf die Zugkraftaufteilung gezeigt und qualifiziert. Die Behandlung der verbundbedingten Unterschiede bei gemischt mit Betonstahl und Textil bewehrten Zuggliedern ist analog dem Vorgehen bei gemischter Beton- und Spannstahlbewehrung bzw. Klebebewehrung mit Verbundbeiwerten darstellbar. Zur Ableitung entsprechender Kennwerte werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert. Zudem wird eine vereinfachte Bemessung vorgeschlagen.
Insgesamt sind die Ergebnisse ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur baupraktischen Anwendung von Textilbetonverstärkungen und ermutigen bereits zum umsichtigen Einsatz unter Beachtung der Sicherheitsaspekte. Noch offene Fragen und notwendiger Klärungsbedarf sollten die Wissbegier anregen und vertiefende Forschungsvorhaben und weitere experimentelle Untersuchungen ermöglichen.
Textile reinforcement represents an excellent alternative to existing techniques for strengthening of concrete structures, combining the benefits of lightweight fiber reinforced polymer strengthening with those of shotcrete with reinforcement. The theoretical and experimental studies in this thesis provide essential insights into the common load bearing behaviour of reinforcing steel and textile reinforcements as well as on the impact of the different bond characteristics of both types of rein-forcement.
With the theoretical investigations, the combined load bearing behaviour and the influence of the different bond characteristics on distribution of the forces could be shown and qualified. The inter-action of both reinforcement types, taking into account the different bond characteristics, can be represented by bond coefficients analogous to the approach to mixed steel and pre-stressing-steel reinforcements. So as to derive the appropriate parameters, several options were discussed. Moreover, a simplified approach to design a TRC-strengthening-layer was proposed.
Overall, the results are an essential step towards the practical application of textile reinforced con-crete for the strengthening of concrete structures and should already be encouraging the prudent use while considering the necessary safety aspects. Remaining issues and necessary clarifications should stimulate curiosity and in-depth research projects and allow further experimental studies.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Stahlbeton, textilbewehrter Beton, Plattenversuche, Biegeverstärkung, Textilbetonverstärkung, gemischte Bewehrung, Zusammenwirken, Verbundunterschiede, Kraftaufteilung, Bemessung
rc-member, textile reinforced concrete (trc), slab tests, flexural strengthening, trc-strengthening, mixed reinforcement, interaction, different bond characteristics, load distribution, design
Weiland, Silvio
Curbach, Manfred
Hegger, Josef
Technische Universität Dresden
2010-06-10
2009-05-20
2009-12-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:51:19Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Externe Vorspannung: Theoretische und experimentelle Untersuchung von Feldumlenkstellen (Feldlisenen) bei externer Vorspannung in Hohlkastenbrücken
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37816
323674747
ger
qucosa:25377
Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag geleistet werden, die lokalen Tragmechanismen eines Brückenhohlkastens im Bereich der Feldumlenkstellen (Feldlisenen) zu untersuchen und zu optimieren.
Beim Entwurf einer Brücke gewinnt die Frage der Dauerhaftigkeit u.a. in Deutschland und der Schweiz eine immer zentralere und grössere Bedeutung. Dadurch können die laufenden Kosten reduziert werden, während ausserhalb dieser beiden Länder im Allgemeinen mehr Gewicht auf die rationelle Fertigung und die Kostenersparnis in der Bauphase gelegt werden. Die Dauerhaftigkeit von extern vorgespannten Brücken mit ihren relativ geringen Wartungs- und Unterhalts- bzw. Instandstellungskosten sind das Hauptargument für diese Bauweise.
Bei Vorspannung ohne Verbund sind für externe Spannglieder grössere Verankerungskonstruktionen erforderlich. Dies, weil die Spannglieder nicht im Steg selbst, sondern mit einem Mindestabstand zum Steg in Lisenen vorgespannt werden müssen. Über diese Verankerungsstellen werden in Hohlkastenbrücken grosse Kräfte konzentriert in die Stege, Boden- und Fahrbahnplatten eingeleitet.
Im Sinne von Gewichtsreduktion des Brückenbauwerks sollen die Feldlisenen möglichst schlank und Platz sparend ausgeführt werden. Nur durch eine sorgfältige Bemessung und Konstruktion der Verankerungs- und Umlenkstellen kann die Voraussetzung für sichere und dauerhafte Brückenbauwerke gewährleistet werden. Die Bruchsicherheit ist dadurch nicht beeinträchtigt. Von grösstem Interesse ist jedoch die Gebrauchstauglichkeit, das heisst die Rissbreiten mit Rücksicht auf Korrosionsschäden in der Bewehrung.
Bei den ersten in Deutschland extern vorgespannten Brücken schlug Prof. Eibl für den Stahl III vor, die Spannungen von 240 N/mm2 auf 220 N/mm2 zu begrenzen. In der Richtlinie für externe Vorspannung von 1998 wurden die Spannungen weiter auf 180 N/mm2 reduziert.
Um eine unkontrollierte Rissbildung in den hoch bewehrten Verankerungskonstruktionen zu verhindern, sind genaue Kenntnisse der Kraftflüsse und für die Praxis taugliche Bemessungsmodelle notwendig. Die Geometrie und die statische Berechnung der gewählten Umlenkkonstruktion müssen entsprechend gewichtet werden.
In dieser Arbeit werden an zwei Vergleichsmodellen, die lokalen Tragmechanismen einer extern vorgespannten Hohlkastenbrücke im Bereich der Feldumlenkstelle (Feldlisene) untersucht. Mit linear-elastischen und nichtlinearen numerischen Berechnungen wird abgeklärt, ob unter dem Ansatz einer Spannungserhöhung im Bewehrungsstahl auf 285 N/mm2, die Gebrauchstauglichkeit noch gewährleistet werden kann. Den Berechnungen wird eine Krafteinleitung von 2 x 3 MN mit Umlenkkräften von 4 x 0,64 MN zu Grunde gelegt. Die Berechnungen zeigen, dass das Ziel, mit einer Bewehrung von As = 3,35 % m2/m unter Gebrauchslasten keine Rissbreiten über 0,2 mm auftreten, erreicht werden kann. Die Berechnungen werden zudem an einem Brückenmodell im Massstab 1:1 in einem Belastungsversuch an der Empa in Dübendorf auf ihre Aussagekraft und Richtigkeit überprüft und bestätigt.
This present work which is aimed at contributing to local carrying mechanisms of a bridging box girder in the field of belt reversals, should be investigated and optimized.
In designing a bridge the main concern is that of durability; especially in Germany and Switzerland, this is invariably acquiring a more central meaning. In this way recurring expenses can be reduced, whilst beyond these two countries in general more weight is laid on the rational manufacture and cost saving in the construction phases. The durability of externally pre-stressed bridges with their relatively low maintenance and service as well as repair costs are the main arguments for this method of construction.
Larger anchorage construction is necessary for pre-tensioning external tensions. This is because the tensions are themselves not placed on the ligament itself, but must be pre-stressed in pilaster strips with a minimum distance. Over these anchorage locations immense energy is concentrated in the large box girder bridges, and thus induced in the ligament, ground and track supporting layers.
As far as weight reduction of the bridging structure is concerned, the field pilaster strips should be designed as thin as possible and also be able to save space. Only through careful measuring and construction of the anchor and turning points can the requirements for safe and lasting bridge construction works be guaranteed. The bridge safety is thus not affected. However, the greatest interest is that of userfriendliness, i.e. the width of the fissure with consideration of corrosion damages in the armouring.
At the first external pre-stressed bridge in Germany, Prof. Eibl suggested that for the steel III, stressing of 240/Nmm2 should be limited to 220 N/mm2. In the guideline for external pre-stressing of 1998, the tensions were further reduced to 180 N/mm2.
In order to prevent an uncontrolled crack formation in the highly armoured anchorage construction, concrete knowledge of the distribution of forces for the applicable measurement models is necessary. The geometry and the statistical calculation of the selected deflect construction must be weighed accordingly.
In this project two comparative models were inspected, which tested the local load mechanism of an external pre-stressed box girder bridge in the field redirecting area. With linear elasticity and numerical calculations it is possible to clarify if the serviceability can be allowed under the accretion of a stress increase in the armouring steel to 285 N/mm2. The calculations are based on a load transmission of 2 x 3 MN with a deviation force of 4 x 0,64 MN. The calculations will have a force transmission of 2 x 3 MN with turning forces of 4 x 0.64 MN forming the basis. The calculations portray that the goal to avoid any fissures over 0,2 mm can be achieved, with an armoring of As = 3,35 % m2/m under the service load. Additionally, the calculations will be assessed of their validity and accuracy on a scale of 1:1 in a loading test at the EMPA (the Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research) in Dübendorf and be therefore confirmed.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Krafteinleitung, Rissbreiten, nichtlineare numerische Berechnungen, Stahlspannungserhöhung
weigth reduction, width of the fissure in Steel, local carrying mechanisms, turning forces
Borer, Erich Karl
Curbach, Manfred
Brühwiler, Eugen
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2010-05-27
2008-11-22
2009-11-27
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:50:59Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
openaire
Externe Vorspannung: Theoretische und experimentelle Untersuchung von Feldumlenkstellen (Feldlisenen) bei externer Vorspannung in Hohlkastenbrücken
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-60642
330177281
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37816
qucosa:25303
Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag geleistet werden, die lokalen Tragmechanismen eines Brückenhohlkastens im Bereich der Feldumlenkstellen (Feldlisenen) zu untersuchen und zu optimieren.
Beim Entwurf einer Brücke gewinnt die Frage der Dauerhaftigkeit u.a. in Deutschland und der Schweiz eine immer zentralere und grössere Bedeutung. Dadurch können die laufenden Kosten reduziert werden, während ausserhalb dieser beiden Länder im Allgemeinen mehr Gewicht auf die rationelle Fertigung und die Kostenersparnis in der Bauphase gelegt werden. Die Dauerhaftigkeit von extern vorgespannten Brücken mit ihren relativ geringen Wartungs- und Unterhalts- bzw. Instandstellungskosten sind das Hauptargument für diese Bauweise.
Bei Vorspannung ohne Verbund sind für externe Spannglieder grössere Verankerungskonstruktionen erforderlich, weil die Spannglieder nicht im Steg selbst, sondern mit einem Mindestabstand zum Steg in Lisenen vorgespannt werden müssen. Über diese Verankerungsstellen werden in Hohlkastenbrücken grosse Kräfte konzentriert in die Stege, Boden- und Fahrbahnplatten eingeleitet.
Im Sinne von Gewichtsreduktion des Brückenbauwerks sollen die Feldlisenen möglichst schlank und Platz sparend ausgeführt werden. Nur durch eine sorgfältige Bemessung und Konstruktion der Verankerungs- und Umlenkstellen kann die Voraussetzung für sichere und dauerhafte Brückenbauwerke gewährleistet werden. Die Bruchsicherheit ist dadurch nicht beeinträchtigt. Von grösstem Interesse ist jedoch die Gebrauchstauglichkeit, das heisst die Rissbreiten mit Rücksicht auf Korrosionsschäden in der Bewehrung.
Bei den ersten in Deutschland extern vorgespannten Brücken schlug Prof. Eibl für den Stahl III vor, die Spannungen von 240 N/mm2 auf 220 N/mm2 zu begrenzen. In der Richtlinie für externe Vorspannung von 1998 wurden die Spannungen weiter auf 180 N/mm2 reduziert.
Um eine unkontrollierte Rissbildung in den hoch bewehrten Verankerungskonstruktionen zu verhindern, sind genaue Kenntnisse der Kraftflüsse und für die Praxis taugliche Bemessungsmodelle notwendig. Die Geometrie und die statische Berechnung der gewählten Umlenkkonstruktion müssen entsprechend gewichtet werden.
In dieser Arbeit werden an zwei Vergleichsmodellen die lokalen Tragmechanismen einer extern vorgespannten Hohlkastenbrücke im Bereich der Feldumlenkstelle (Feldlisene) untersucht. Mit linear-elastischen und nichtlinearen numerischen Berechnungen wird abgeklärt, ob unter dem Ansatz einer Spannungserhöhung im Bewehrungsstahl auf 285 N/mm2, die Gebrauchstauglichkeit noch gewährleistet werden kann. Den Berechnungen wird eine Krafteinleitung von 2 x 3 MN mit
Umlenkkräften von 4 x 0,64 MN zu Grunde gelegt. Die Berechnungen zeigen, dass das Ziel, mit einer Bewehrung von As = 3,35 % m2/m unter Gebrauchslasten keine Rissbreiten über 0,2 mm auftreten, erreicht werden kann. Die Berechnungen werden zudem an einem Brückenmodell im Massstab 1:1 in einem Belastungsversuch an der Empa in Dübendorf auf ihre Aussagekraft und Richtigkeit überprüft und bestätigt.
This present work which is aimed at contributing to local carrying mechanisms of a bridging box girder in the field of belt reversals, should be investigated and optimized.
In designing a bridge the main concern is that of durability; especially in Germany and Switzerland, this is invariably acquiring a more central meaning. In this way recurring expenses can be reduced, whilst beyond these two countries in general more weight is laid on the rational manufacture and cost saving in the construction phases. The durability of externally pre-stressed bridges with their relatively low maintenance and service as well as repair costs are the main arguments for this method of construction.
Larger anchorage construction is necessary for pre-tensioning external tensions. This is because the tensions are themselves not placed on the ligament itself, but must be pre-stressed in pilaster strips with a minimum distance. Over these anchorage locations immense energy is concentrated in the large box girder bridges, and thus induced in the ligament, ground and track supporting layers.
As far as weight reduction of the bridging structure is concerned, the field pilaster strips should be designed as thin as possible and also be able to save space. Only through careful measuring and construction of the anchor and turning points can the requirements for safe and lasting bridge construction works be guaranteed. The bridge safety is thus not affected. However, the greatest interest is that of userfriendliness, i.e. the width of the fissure with consideration of corrosion damages in the armouring.
At the first external pre-stressed bridge in Germany, Prof. Eibl suggested that for the steel III, stressing of 240/Nmm2 should be limited to 220 N/mm2. In the guideline for external pre-stressing of 1998, the tensions were further reduced to 180 N/mm2.
In order to prevent an uncontrolled crack formation in the highly armoured anchorage construction, concrete knowledge of the distribution of forces for the applicable measurement models is necessary. The geometry and the statistical calculation of the selected deflect construction must be weighed accordingly.
In this project two comparative models were inspected, which tested the local load mechanism of an external pre-stressed box girder bridge in the field redirecting area.
With linear elasticity and numerical calculations it is possible to clarify if the
serviceability can be allowed under the accretion of a stress increase in the
armouring steel to 285 N/mm2. The calculations are based on a load transmission of 2 x 3 MN with a deviation force of 4 x 0,64 MN. The calculations will have a force transmission of 2 x 3 MN with turning forces of 4 x 0.64 MN forming the basis. The calculations portray that the goal to avoid any fissures over 0,2 mm can be achieved, with an armoring of As = 3,35 % m2/m under the service load. Additionally, the calculations will be assessed of their validity and accuracy on a scale of 1:1 in a loading test at the EMPA (the Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and
Research) in Dübendorf and be therefore confirmed.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Krafteinleitung, Rissbreiten, nichtlineare numerische Berechnungen, Stahlspannungserhöhung
weigth reduction, width of the fissure in Steel, local carrying mechanisms, turning forces
Borer, Erich Karl
Curbach, Manfred
Brühwiler, Eugen
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2010-09-02
2008-11-22
2009-11-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:55:00Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Der Einfluss einer zweiaxialen Zugbelastung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Beton und gemischt bewehrten Bauteilen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-103866
378812084
ger
Das Zugtragverhalten von bewehrten und unbewehrten Bauteilen wird von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Maßgeblich wird es von der Festigkeit des verwendeten Betons, dem Verbundverhalten zwischen Bewehrung und Beton sowie vom vorhandenen Spannungszustand im Bauteil bestimmt. In der Regel werden im täglichen Planungsgeschäft des Ingenieurs einaxiale Spannungszustände unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Betons aus den Standardprüfungen betrachtet. Jedoch treten in einer Vielzahl von Anwendungen mehraxiale Spannungszustände auf. Beispielhaft sollen hier Bereiche von zweiachsig spannenden Deckenplatten, in Bereichen von Rahmenecken, rotationssymmetrischen Bauwerkshüllen sowie bei Brückenbauwerken mit durchlaufender Fahrbahn im Bereich der Stützen genannt werden. Normative Regelungen sehen bisher im Falle einer zweiaxialen Druckbeanspruchung lediglich die Erhöhung der Druckfestigkeit bzw. Verbundspannung vor. Regelungen zur Festigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung existieren dagegen nicht. Daraus abgeleitet stellt sich die Frage, welchen Einfluss eine zweiaxiale Zugbeanspruchung auf das Festigkeits- und Verformungsverhalten von unbewehrten und bewehrten Bauteilen ausübt. Mit Blick auf übliche Konstruktionsbetone sollen diese Fragestellungen für einen Beton C20/25 und C40/50 geklärt werden.
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden hierzu Versuche an unbewehrten Betonsscheiben und gemischt bewehrten Bauteilen durchgeführt. Das im CEB-FIP MODELL CODE 90 vorgestellte Modell zur Beschreibung des einaxialen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens bildet das reale Verhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung nur ungenügend ab. Hierfür werden Modelle zur Beschreibung des Verformungsverhaltens von Beton unter Berücksichtigung von zweiaxialen Spannungszuständen für einen Beton C20/25 und C40/50 entwickelt. Weiterhin werden Bruchkriterien für die zwei Betonsorten vorgestellt, mit denen die Zugfestigkeit des Betons unter zweiaxialer Zugbelastung bestimmt werden kann. Während bei einem Beton C20/25 die zweiaxiale Zugfestigkeit annähernd der einaxialen Zugfestigkeit entspricht, so nimmt die Zugfestigkeit des Betons C40/50 unter zweiaxialer Zugbelastung um ca. 25% ab. Hinsichtlich der Bruchdehnungen unter zweiaxialer Zugbelastung wurde festgestellt, dass diese mit steigendem Spannungsverhältnis 1 : 2 abnehmen. Darüber hinaus bilden die Modelle zur Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des unbewehrten Betons die Versuchsergebnisse sehr gut ab. Mit Hilfe der hier vorliegenden Ergebnisse können somit das Verformungs- und Festigkeitsverhalten von Beton unter zweiaxialer Zugbelastung sehr gut abgebildet werden. In Bauteilversuchen wurde das Verformungsverhalten unter zweiaxialer Zugbelastung von gemischt bewehrten Bauteilen untersucht. Die Bestimmung der Verformungen erfolgte hierbei mittels Dehnmessstreifen auf der Betonoberfläche, dem schlaffen Bewehrungsstahl und dem im nachträglichen Verbund liegenden Spannglied.
Ein indirekter Nachweis des Einflusses auf das Verbundverhalten des Spanngliedes erfolgte. Es wurde aufgezeigt, dass unter zweiaxialer Zugbelastung die Dehnungen im Spannstahl infolge der Längsrissbildung über dem Hüllrohr abnehmen. Dies lässt die Aussage zu, dass die Verbundwirkung des Spanngliedes durch eine orthogonal wirkende Zugbelastung negativ beeinflusst wird. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen wird eine Empfehlung für den Einsatz von Dehnmessstreifen zur Bestimmung der Verformungen auf einbetonierten Betonstählen gegeben. Die Berechnung der Erstrisslasten aus den Bauteilversuchen mit den entwickelten Bruchkriterien hat eine sehr gute Übereinstimmung ergeben.
The tensile load-bearing characteristics of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete is influenced by a number of factors. Mainly it depends on the strength of the concrete, the interaction between the concrete and the rebar, and the state of stress in the concrete element. Traditionally the designing engineer examines uni-axial stress conditions under consideration of the material properties of the concrete based on standard tests. However, multiple-stress conditions apply for a number of application of such elements, e.g. in concrete slabs designed for bi-axial load bearing, in the joints of frames, in axial symmetrical constructions, or in the intersections of column and deck of multi-span bridges. The commonly used design standard recommends the increase of the compression strength of the concrete or the bond stress for cases of bi-axial load-bearing caused by compression. However, no recommendations are given for the design strength of a concrete under bi-axial tensile stress. Therefore it is interesting to know how a bi-axial tensile stress is influencing the load-bearing and deformation behaviour of structural elements made of reinforced or non-reinforced concrete. This has been investigated for two commonly used concretes (C20/25 and C40/50).
Part of an earlier research programme was to perform trials on slabs made of reinforced and non-reinforced concrete. In result a model CEB-FIP MODELL CODE 90 was introduced to describe the deformation of the slab due to a uni-axial stress. However, the model does not satisfactory describe the real behaviour of the slab under a bi-axial tensile stress. In this dissertation a new model will be presented to describe the deformation behaviour of a Concrete C20/25 and a Concrete C40/50 under bi-axial tensile stress. Furthermore, criteria for the two concretes are introduced to describe the ultimate limit state under bi-axial tensile stress. It has been found the bi-axial tensile strength of a Concrete C20/25 is comparable to its uni-axial strength. In difference, the tensile strength of a Concrete C40/50 is decreased by 25% when subject to bi-axial stress. The ultimate limit stress due to bi-axial tensile stress decreases with increasing ratio of the stress 1 : 2. The Strains 1 and 2 are the strains as a result of the biaxial tensile forces in the main directions. The presented model to describe the strain-stress behaviour of an unreinforced concrete is found to agree well with the observations from the trials. Based on the results of this thesis it is possible to describe the strain-stress behaviour of concrete under bi-axial tensile stress.
The stress-strain behaviour of structural elements has been investigated under bi-axial tensile stresses. Strains have been monitored with strain-gauges fixed to the surface of the concrete, to the rebars and to the post-tensioning tendons. Therefore, the influence to the interaction of tendon and concrete has been demonstrated indirectly. Furthermore, it has been shown the strain of the tendon decreases following the development of cracks along the grout tube due to the application of bi-axial tensile stress. It can be concluded the bound of the tendon is influenced adversely by tensile stresses applied in perpendicular direction. Recommendations are given for the application of strain-gauges to measure strains of rebars set in concrete. Based on these trials, the estimation of the critical stress to develop initial cracks has been found in good agreement to the presented criteria.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Zugfestigkeit, Beton, Festigkeits- und Verformungsverhalten, Spannungs-Dehnungs-Verhalten, zweiaxial, gemischt bewehrte Bauteile, vorgespannte Bauteile,
tensile stress, concrete, strength and deformation behavior, stress-strain behaviour, biaxial, mixed reinforced concrete components, prestressed elements,
Schröder, Steffen
Curbach, Manfred
Keuser, Manfred
Technische Universität Dresden
2013-02-01
2012-08-20
2012-11-29
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:52:51Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Assessing the autogenous shrinkage cracking propensity of concrete by means of the restrained ring test
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-65454
338924477
eng
The autogenous shrinkage due to self-desiccation of high- and ultra-high performance concretes with very low water-cement ratio in case of restraint leads to considerable stresses starting from very early age. The resultant risk of cracking presently cannot be adequately investigated. Parameters that are particularly difficult to capture experimentally are the concrete temperature and the viscoelasticity.
The primary objective of this work was to assess as precise as possible the autogenous shrinkage cracking propensity of representative concretes at strong restraint and constant room temperature. Test methods needed to be chosen and enhanced in a way that preferably allowed for the efficient and precise investigation of all relevant factors in the future. Ideally, a method suitable for a complete empirical modeling was provided.
First the methodological requirements and the advantages and disadvantages of existing test methods were discussed. Based on this, optimized test methods were proposed. Their suitability was verified using the example of ultra-high strength concrete. The choice of concrete compositions considered the essential measures for reducing shrinkage (internal curing, shrinkage-reducing admixtures, reduction of the fraction of Portland cement in the binder).
The autogenous shrinkage was measured with the shrinkage cone method. This new test method was validated by investigations of the repeatability and reproducibility and proved efficient and precise. It allows for measurements under non-isothermal conditions; no established test method exists for that purpose to date. The autogenous shrinkage of the ultra-high strength concretes at the age of 24 h, investigated under quasi-isothermal conditions (20 °C), was between 0,25 mm/m and 0,70 mm/m. It was particularly low when a shrinkage-reducing admixture was added and when superabsorbent polymers were used.
The stresses due to restraint were determined with the restrained ring test. A large part of the stresses to be expected according to Hooke’s Law were eliminated by creep and relaxation. The relaxation capacity being very pronounced at very early age was the main reason that no visible cracking occurred, not even with the concretes with high autogenous shrinkage.
The development of the autogenous shrinkage cracking propensity was described as ratio of restraint stress and splitting tensile strength. By means of modified ring tests, used to determine the maximum tensile stress, it could be shown that the ratio of stress to strength is an appropriate failure criterion. However, the cracking propensity can be calculated correctly only if the strongly age-dependent ratio of uniaxial to splitting tensile strength is accounted for. Besides, it needs to be considered that at very early age a plastic stress redistribution may occur in restrained ring tests.
The reference concrete showed a high cracking propensity of up to 0.68. The fact that shrinkage-reducing measures led to significantly lower values reveals their relevance for the safe application of ultra-high strength concrete. However, the investigations carried out here at 20 °C do not allow for a final assessment of the cracking propensity under typical on-site conditions. To empirically model the autogenous shrinkage cracking propensity as a function of temperature and stress level in the future, an analytical stress solution for non-isothermal restrained ring tests and a new approach for investigating the residual stress and relaxation capacity by means of non-passive restrained ring tests was suggested.:1 Introduction
2 Autogenous shrinkage 5
2.1 Shrinkage and hydration 5
2.2 Definitions and research approaches 10
2.3 Metrological issues 14
2.3.1 Multitude of test methods 14
2.3.2 Time-zero 16
2.3.3 Other metrological issues 18
2.4 Corrugated tube method 19
2.5 Influencing parameters 21
2.5.1 Concrete composition 21
2.5.2 Temperature 23
2.5.3 Specific countermeasures 25
2.6 Summary and conclusions with respect to the own work 25
3 Concretes used in the own investigations 27
3.1 Preliminary remarks 27
3.2 Concrete compositions 27
3.3 Constituents 28
3.3.1 Cement 28
3.3.2 Ground-granulated blast furnace slag 28
3.3.3 Silica fume 28
3.3.4 Admixtures 29
3.3.5 Aggregates 29
3.4 Mixing 29
3.5 Basic properties 30
3.5.1 Compressive strength 30
3.5.2 Splitting tensile strength 31
3.5.3 Modulus of elasticity 33
3.5.4 Analysis of mechanical properties 35
3.5.5 Coefficient of thermal expansion 38
3.5.6 Isothermal calorimetry 39
3.6 Summary 39
4 Shrinkage cone method for measuring autogenous shrinkage 41
4.1 Introduction 41
4.2 Setup and measurement procedure 41
4.3 Temperature control 44
4.4 Precision under quasi-isothermal conditions 47
4.4.1 Repeatability 47
4.4.2 Reproducibility 49
4.4.3 Shrinkage cone method vs. corrugated tube method 49
4.5 Autogenous shrinkage of the investigated concretes at 20 °C 54
4.6 Tests under non-isothermal conditions 55
4.7 Summary 56
5 Stress and cracks due to restrained autogenous shrinkage 58
5.1 Introduction 58
5.2 Degree of restraint 58
5.3 Formation of cracks 60
5.4 Very early age and importance of stress relaxation 63
5.5 Creep and cracking - further methodological aspects 65
5.6 Autogenous shrinkage cracking propensity 69
5.7 Role of temperature history 70
5.8 Further state of knowledge 72
5.8.1 Preliminary remarks on test methods 72
5.8.2 Quantitative investigations under restraint conditions 73
5.8.3 A full-scale model for assessing the cracking risk at very early age 77
5.9 Summary 78
6 Investigation of the autogenous shrinkage cracking propensity 80
6.1 Introduction 80
6.2 Suitability of temperature-stress testing machines 80
6.2.1 Development, setup and use 80
6.2.2 Results of round robin tests 83
6.3 Restrained ring test - methodological foundations 86
6.3.1 Setup and use 86
6.3.2 Evaluation of restrained ring tests 90
6.3.3 Use of temperature changes for the investigation of creep and relaxation 96
6.4 Own investigations with the restrained ring test 97
6.4.1 Setup 97
6.4.2 Compensation of disturbing temperature effects 99
6.4.3 Repeatability 100
6.4.4 Measured steel ring strains 101
6.4.5 Simple stress analysis 102
6.4.6 Autogenous shrinkage cracking propensity - further analysis 106
6.4.7 Thermal stress component 116
6.4.8 Period of maximum cracking propensity 118
6.4.9 Restraint stress versus autogenous shrinkage 119
6.4.10 Cracking propensity versus autogenous shrinkage 120
6.4.11 Further considerations on creep 121
6.5 Summary 126
7 Summary, conclusions and outlook 128
7.1 Summary and conclusions 128
7.2 Outlook 130
8 Literature 131
9 Annex 159
Das durch Selbstaustrocknung verursachte autogene Schwinden von besonders leistungsfähigen Betonen mit sehr niedrigem Wasserzementwert führt bei Dehnungsbehinderung bereits in sehr frühem Alter zu erheblichen Zwangsspannungen. Die Gefahr der Rissbildung, die sich daraus ergibt, lässt sich bislang nur unzureichend untersuchen. Experimentell besonders schwer zu erfassende Faktoren sind die Betontemperatur und die Viskoelastizität.
Das vorrangige Ziel der Arbeit war die möglichst genaue Ermittlung der autogenen Schwindrissneigung repräsentativer Betone bei starker Dehnungsbehinderung und konstanter Raumtemperatur. Dabei waren die Prüfverfahren möglichst so zu wählen und weiterzuentwickeln, dass sich zukünftig alle relevanten Faktoren effizient und genau untersuchen lassen. Im Idealfall sollte eine Methode entstehen, die eine vollständige empirische Modellierung erlaubt.
Zunächst wurden die methodischen Anforderungen und die Vor- und Nachteile existierender Prüfverfahren diskutiert. Darauf aufbauend wurden optimierte Verfahren vorgeschlagen. Ihre Eignung wurde an ultrahochfestem Beton überprüft. Bei der Auswahl der Betone wurden die wesentlichen Maßnahmen zur Schwindreduzierung berücksichtigt (innere Nachbehandlung, schwindreduzierende Zusatzmittel, Verringerung des Portlandzementanteils am Bindemittel).
Das autogene Schwinden wurde mit dem Schwindkegelverfahren gemessen. Das neue Verfahren wurde durch Untersuchungen zur Wiederhol- und Vergleichsgenauigkeit validiert und erwies sich als effizient und genau. Es ermöglicht Messungen unter nicht-isothermen Bedingungen; hierfür existiert bisher kein etabliertes Verfahren. Das autogene Schwinden der untersuchten ultrahochfesten Betone unter quasi-isothermen Bedingungen (20 °C) betrug im Alter von 24 h zwischen 0,25 mm/m und 0,70 mm/m. Besonders gering war es bei Zugabe eines schwindreduzierenden Zusatzmittels bzw. Verwendung superabsorbierender Polymere.
Mit dem Ring-Test wurden die bei Dehnungsbehinderung entstehenden Spannungen ermittelt. Ein großer Teil der gemäß Hooke’schem Gesetz zu erwartenden Spannungen wurde durch Kriechen und Relaxation abgebaut. Die im sehr frühen Alter stark ausgeprägte Relaxationsfähigkeit war der wesentliche Grund dafür, dass es selbst bei Betonen mit hohem autogenen Schwinden zu keiner erkennbaren Rissbildung kam.
Die Entwicklung der autogenen Schwindrissneigung wurde als Verhältnis von Zwangsspannung und Spaltzugfestigkeit beschrieben. Durch modifizierte Ring-Tests, mit deren Hilfe die maximale Zugspannung ermittelt wurde, konnte gezeigt werden, dass das Verhältnis von Spannung und Festigkeit als Versagenskriterium geeignet ist. Die Rissneigung lässt sich aber nur dann korrekt berechnen, wenn das stark altersabhängige Verhältnis von einaxialer Zugfestigkeit und Spaltzugfestigkeit berücksichtigt wird. Außerdem ist zu beachten, dass es im sehr frühen Alter zu einer plastischen Spannungsumlagerung in Ring-Tests kommen kann.
Der Referenzbeton wies eine hohe Rissneigung von bis zu 0,68 auf. Dass die schwindreduzierenden Maßnahmen zu deutlich geringeren Werten führten, zeigt deren Bedeutung für den sicheren Einsatz von ultrahochfestem Beton. Die hier bei 20 °C durchgeführten Untersuchungen erlauben allerdings keine abschließende Bewertung der Rissneigung unter baustellentypischen Bedingungen. Um die autogene Schwindrissneigung zukünftig als Funktion der Temperatur und des Lastniveaus empirisch modellieren zu können, wurden eine analytische Spannungslösung für nicht-isotherme Ring-Tests und ein neuer Ansatz zur Untersuchung der Resttrag- und Relaxationsfähigkeit mit Hilfe nicht-passiver Ring-Tests vorgeschlagen.:1 Introduction
2 Autogenous shrinkage 5
2.1 Shrinkage and hydration 5
2.2 Definitions and research approaches 10
2.3 Metrological issues 14
2.3.1 Multitude of test methods 14
2.3.2 Time-zero 16
2.3.3 Other metrological issues 18
2.4 Corrugated tube method 19
2.5 Influencing parameters 21
2.5.1 Concrete composition 21
2.5.2 Temperature 23
2.5.3 Specific countermeasures 25
2.6 Summary and conclusions with respect to the own work 25
3 Concretes used in the own investigations 27
3.1 Preliminary remarks 27
3.2 Concrete compositions 27
3.3 Constituents 28
3.3.1 Cement 28
3.3.2 Ground-granulated blast furnace slag 28
3.3.3 Silica fume 28
3.3.4 Admixtures 29
3.3.5 Aggregates 29
3.4 Mixing 29
3.5 Basic properties 30
3.5.1 Compressive strength 30
3.5.2 Splitting tensile strength 31
3.5.3 Modulus of elasticity 33
3.5.4 Analysis of mechanical properties 35
3.5.5 Coefficient of thermal expansion 38
3.5.6 Isothermal calorimetry 39
3.6 Summary 39
4 Shrinkage cone method for measuring autogenous shrinkage 41
4.1 Introduction 41
4.2 Setup and measurement procedure 41
4.3 Temperature control 44
4.4 Precision under quasi-isothermal conditions 47
4.4.1 Repeatability 47
4.4.2 Reproducibility 49
4.4.3 Shrinkage cone method vs. corrugated tube method 49
4.5 Autogenous shrinkage of the investigated concretes at 20 °C 54
4.6 Tests under non-isothermal conditions 55
4.7 Summary 56
5 Stress and cracks due to restrained autogenous shrinkage 58
5.1 Introduction 58
5.2 Degree of restraint 58
5.3 Formation of cracks 60
5.4 Very early age and importance of stress relaxation 63
5.5 Creep and cracking - further methodological aspects 65
5.6 Autogenous shrinkage cracking propensity 69
5.7 Role of temperature history 70
5.8 Further state of knowledge 72
5.8.1 Preliminary remarks on test methods 72
5.8.2 Quantitative investigations under restraint conditions 73
5.8.3 A full-scale model for assessing the cracking risk at very early age 77
5.9 Summary 78
6 Investigation of the autogenous shrinkage cracking propensity 80
6.1 Introduction 80
6.2 Suitability of temperature-stress testing machines 80
6.2.1 Development, setup and use 80
6.2.2 Results of round robin tests 83
6.3 Restrained ring test - methodological foundations 86
6.3.1 Setup and use 86
6.3.2 Evaluation of restrained ring tests 90
6.3.3 Use of temperature changes for the investigation of creep and relaxation 96
6.4 Own investigations with the restrained ring test 97
6.4.1 Setup 97
6.4.2 Compensation of disturbing temperature effects 99
6.4.3 Repeatability 100
6.4.4 Measured steel ring strains 101
6.4.5 Simple stress analysis 102
6.4.6 Autogenous shrinkage cracking propensity - further analysis 106
6.4.7 Thermal stress component 116
6.4.8 Period of maximum cracking propensity 118
6.4.9 Restraint stress versus autogenous shrinkage 119
6.4.10 Cracking propensity versus autogenous shrinkage 120
6.4.11 Further considerations on creep 121
6.5 Summary 126
7 Summary, conclusions and outlook 128
7.1 Summary and conclusions 128
7.2 Outlook 130
8 Literature 131
9 Annex 159
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ddc:690
Ultrahochfester Beton, Autogenes Schwinden, Rissneigung, Zwang, Ring-Test, Spaltzugfestigkeit, Schwindkegelverfahren, Kriechen, Relaxation, Temperatur, sehr frühes Alter
Ultra-high-strength concrete, autogenous shrinkage, cracking propensity, restrained ring test, splitting tensile strength, shrinkage cone method, creep, relaxation, temperature, very early age
Eppers, Sören
Mechtcherine, Viktor
Breitenbücher, Rolf
Technische Universität Dresden
2011-03-14
2010-09-16
2010-11-24
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:54:34Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:620
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ddc:690
openaire
Numerical investigations on the uniaxial tensile behaviour of Textile Reinforced Concrete
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343632195
eng
In the present work, the load-bearing behaviour of Textile Reinforced Concrete (TRC), which is a composite of a fine-grained concrete matrix and a reinforcement of high-performance fibres processed to textiles, exposed to uniaxial tensile loading was investigated based on numerical simulations. The investigations are focussed on reinforcement of multi-filament yarns of alkali-resistant glass. When embedded in concrete, these yarns are not entirely penetrated with cementitious matrix, which leads associated with the heterogeneity of the concrete and the yarns to a complex load-bearing and failure behaviour of the composite. The main objective of the work was the theoretical investigation of effects in the load-bearing behaviour of TRC, which cannot be explained solely by available experimental results. Therefore, a model was developed, which can describe the tensile behaviour of TRC in different experimental test setups with a unified approach.
Neglecting effects resulting from Poisson’s effect, a one-dimensional model implemented within the framework of the Finite Element Method was established. Nevertheless, the model takes also transverse effects into account by a subdivision of the reinforcement yarns into so-called segments. The model incorporates two types of finite elements: bar and bond elements. In longitudinal direction, the bar elements are arranged in series to represent the load-bearing behaviour of matrix or reinforcement. In transverse direction these bar element chains are connected with bond elements. The model gains most of its complexity from non-linearities arising from the constitutive relations, e. g., limited tensile strength of concrete and reinforcement, tension softening of the concrete, waviness of the reinforcement and non-linear bond laws. Besides a deterministic description of the material behaviour, also a stochastic formulation based on a random field approach was introduced in the model. The model has a number of advantageous features, which are provided in this combination only in a few of the existing models concerning TRC. It provides stress distributions in the reinforcement and the concrete as well as properties of concrete crack development like crack spacing and crack widths, which are in some of the existing models input parameters and not a result of the simulations. Moreover, the successive failure of the reinforcement can be studied with the model. The model was applied to three types of tests, the filament pull-out test, the yarn pull-out test and tensile tests with multiple concrete cracking.
The results of the simulations regarding the filament pull-out tests showed good correspondence with experimental data. Parametric studies were performed to investigate the influence of geometrical properties in these tests like embedding and free lengths of the filament as well as bond properties between filament and matrix. The presented results of simulations of yarn pull-out tests demonstrated the applicability of the model to this type of test. It has been shown that a relatively fine subdivision of the reinforcement is necessary to represent the successive failure of the reinforcement yarns appropriately. The presented results showed that the model can provide the distribution of failure positions in the reinforcement and the degradation development of yarns during loading. One of the main objectives of the work was to investigate effects concerning the tensile material behaviour of TRC, which could not be explained, hitherto, based solely on experimental results. Hence, a large number of parametric studies was performed concerning tensile tests with multiple concrete cracking, which reflect the tensile behaviour of TRC as occurring in practice. The results of the simulations showed that the model is able to reproduce the typical tripartite stress-strain response of TRC consisting of the uncracked state, the state of multiple matrix cracking and the post-cracking state as known from experimental investigations. The best agreement between simulated and experimental results was achieved considering scatter in the material properties of concrete as well as concrete tension softening and reinforcement waviness.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen zum einaxialen Zugtragverhalten von Textilbeton. Textilbeton ist ein Verbundwerkstoff bestehend aus einer Matrix aus Feinbeton und einer Bewehrung aus Multifilamentgarnen aus Hochleistungsfasern, welche zu textilen Strukturen verarbeitet sind. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf Bewehrungen aus alkali-resistentem Glas. Das Tragverhalten des Verbundwerkstoffs ist komplex, was aus der Heterogenität der Matrix und der Garne sowie der unvollständigen Durchdringung der Garne mit Matrix resultiert. Das Hauptziel der Arbeit ist die theoretische Untersuchung von Effekten und Mechanismen innerhalb des Lastabtragverhaltens von Textilbeton, welche nicht vollständig anhand verfügbarer experimenteller Ergebnisse erklärt werden können. Das entsprechende Modell zur Beschreibung des Zugtragverhaltens von Textilbeton soll verschiedene experimentelle Versuchstypen mit einem einheitlichen Modell abbilden können.
Unter Vernachlässigung von Querdehneffekten wurde ein eindimensionales Modell entwickelt und im Rahmen der Finite-Elemente-Methode numerisch implementiert. Es werden jedoch auch Lastabtragmechanismen in Querrichtung durch eine Unterteilung der Bewehrungsgarne in sogenannte Segmente berücksichtigt. Das Modell enthält zwei Typen von finiten Elementen: Stabelemente und Verbundelemente. In Längsrichtung werden Stabelemente kettenförmig angeordnet, um das Tragverhalten von Matrix und Bewehrung abzubilden. In Querrichtung sind die Stabelementketten mit Verbundelementen gekoppelt. Das Modell erhält seine Komplexität hauptsächlich aus Nichtlinearitäten in der Materialbeschreibung, z.B. durch begrenzte Zugfestigkeiten von Matrix und Bewehrung, Zugentfestigung der Matrix, Welligkeit der Bewehrung und nichtlineare Verbundgesetze. Neben einer deterministischen Beschreibung des Materialverhaltens beinhaltet das Modell auch eine stochastische Beschreibung auf Grundlage eines Zufallsfeldansatzes. Mit dem Modell können Spannungsverteilungen im Verbundwerkstoff und Eigenschaften der Betonrissentwicklung, z.B. in Form von Rissbreiten und Rissabständen untersucht werden, was in dieser Kombination nur mit wenigen der existierenden Modelle für Textilbeton möglich ist. In vielen der vorhandenen Modelle sind diese Eigenschaften Eingangsgrößen für die Berechnungen und keine Ergebnisse. Darüber hinaus kann anhand des Modells auch das sukzessive Versagen der Bewehrungsgarne studiert werden. Das Modell wurde auf drei verschiedene Versuchstypen angewendet: den Filamentauszugversuch, den Garnauszugversuch und Dehnkörperversuche.
Die Berechnungsergebnisse zu den Filamentauszugversuchen zeigten eine gute Übereinstimmung mit experimentellen Resultaten. Zudem wurden Parameterstudien durchgeführt, um Einflüsse aus Geometrieeigenschaften wie der eingebetteten und freien Filamentlänge sowie Materialeigenschaften wie dem Verbund zwischen Matrix und Filament zu untersuchen. Die Berechnungsergebnisse zum Garnauszugversuch demonstrierten die Anwendbarkeit des Modells auf diesen Versuchstyp. Es wurde gezeigt, dass für eine realitätsnahe Abbildung des Versagensverhaltens der Bewehrungsgarne eine relativ feine Auflösung der Bewehrung notwendig ist. Die Berechnungen lieferten die Verteilung von Versagenspositionen in der Bewehrung und die Entwicklung der Degradation der Garne im Belastungsverlauf. Ein Hauptziel der Arbeit war die Untersuchung von Effekten im Zugtragverhalten von Textilbeton, die bisher nicht durch experimentelle Untersuchungen erklärt werden konnten. Daher wurde eine Vielzahl von Parameterstudien zu Dehnkörpern mit mehrfacher Matrixrissbildung, welche das Zugtragverhalten von Textilbeton ähnlich praktischen Anwendungen abbilden, durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse zeigten, dass der experimentell beobachtete dreigeteilte Verlauf der Spannungs-Dehnungs-Beziehung von Textilbeton bestehend aus dem ungerissenen Zustand, dem Zustand der Matrixrissbildung und dem Zustand der abgeschlossenen Rissbildung vom Modell wiedergegeben wird. Die beste Übereinstimmung zwischen berechneten und experimentellen Ergebnissen ergab sich unter Einbeziehung von Streuungen in den Materialeigenschaften der Matrix, der Zugentfestigung der Matrix und der Welligkeit der Bewehrung.
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ddc:620
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ddc:690
Textilbeton, textilbewehrter Beton, alkali-resistentes Glas, AR-Glas, Multifilamentgarn, Feinbeton, Faserverbundwerkstoff, Zugtragverhalten, Filamentauszugversuch, Garnauszugversuch, Dehnkörperversuch, Spannungs-Dehnungs-Beziehung, Rissbreite, Rissabstand, Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung, Verbundgesetz, Zugentfestigung, Welligkeit, Zufallsfelder, Streuung, Numerische Modellierung, Finite Elemente Methode, FEM
Textile Reinforced Concrete, TRC, alkali-resistant glass, AR glass, multi-filament yarn, fine-grained concrete, fibre reinforced composite, tensile behaviour, filament pull-out test, yarn pullout test, strain specimen, stress-strain relation, crack width, crack spacing, bond stress-slip relation, bond law, tension softening, waviness, random field, scatter, numerical modelling, finite element method, FEM
Hartig, Jens
Häußler-Combe, Ulrich
Ramm, Ekkehard
Technische Universität Dresden
2011-03-25
2010-08-05
2011-01-27
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2021-03-27T11:54:13Z
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ddc:690
openaire
Tragverhalten von textilbewehrtem Beton unter zweiaxialer Zugbeanspruchung: Bearing Behaviour of Textile Reinforced Concrete Under Biaxial Tension Loading
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-69387
354413732
ger
Das Trag- und Verbundverhalten textiler Bewehrungen wurde in den vergangen Jahren umfassend experimentell untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse stützen sich jedoch fast ausschließlich auf einaxiale Beanspruchungszustände. Grundsätzlich können aus dem Vergleich von Versuchen an Rovings und an textilen Bewehrungsstrukturen Rückschlüsse auf den Einfluss der Quer- und Stützfäden und der verschiedenen Bindungstechniken auf das einaxiale Tragverhalten von Textilbeton getroffen werden. Offen bleibt jedoch, inwieweit sich die gefundenen Gesetzmäßigkeiten auf mehraxiale Beanspruchungssituationen übertragen lassen. Dadurch werden Fragen bezüglich des Tragverhaltens textiler Bewehrungen unter mehraxialen Zugbeanspruchungen aufgeworfen, welche die Motivation für die vorliegende Arbeit liefern.
Die hierzu durchgeführten experimentellen Untersuchungen umfassen 84 Einzelversuche und wurden in einem speziell für zweiaxiale Zugbeanspruchungen entwickelten Versuchsaufbau durchgeführt. Als textile Bewehrungen kamen zwei verschiedene Gelegearten aus AR-Glas und Carbon zum Einsatz. Die Ergebnisse konnten die bisher ausschließlich an einaxialen Dehnkörpern gewonnenen Erkenntnisse über das Tragverhalten textiler Bewehrungen grundsätzlich bestätigen. Für den Übergang von Zustand I zum Zustand II konnte eine Abhängigkeit der Erstrissspannung vom Spannungsverhältnis nachgewiesen werden. Die Merkmale der Zustände IIa und IIb zeigen hingegen keine signifikante Abhängigkeit vom Verhältnis aus Längs- und Querzugspannung. Darüber hinaus haben offenbar durch Querzug induzierte bewehrungsparallele Risse keine maßgeblichen Auswirkungen auf das Verbundverhalten der Rovings in Längsrichtung.
Eine wesentliche Erkenntnis aus den biaxialen Zugversuchen mit Carbon betrifft den Einfluss der Welligkeit. Es wurde deutlich, dass der Abbau der Welligkeit in beschichteten textilen Bewehrungen hochgradig lastabhängig ist. In zahlreichen Versuchen mit Carbon kam es innerhalb des Zustands IIb zu Delamination, einem bisher in diesem Umfang nicht beobachteten Effekt. Die Erkenntnisse hinsichtlich des Abbaus der Welligkeit wurden im Anschluss auf das Tragverhalten von AR-Glas übertragen und führten zu einer Neubewertung des bei AR-Glas beobachteten Steifigkeitsdefizits im Zustand IIb. Weiterhin wurde der Einfluss der Orientierung der Bewehrung unter einaxialer Beanspruchung an scheibenartigen Probekörpern untersucht. Es zeigte sich, dass die untersuchten Bewehrungen aus AR-Glas hinsichtlich der Tragfähigkeit bei schiefwinkliger Beanspruchung deutlich unempfindlicher reagieren als Bewehrungen aus Carbon. Für die Reduktion der effektiven Faserbruchspannungen wurde ein mathematisches Modell vorgestellt, welches eine getrennte Beschreibung der geometrischen Einflüsse sowie alle sonstigen, die Faserbruchspannung reduzierenden Effekte erlaubt.
The load bearing and bond behaviour of textile reinforcements has been comprehensively studied experimental in recent years. The findings are based almost exclusively on uniaxial loading. Generally, from the comparison of tests on rovings and fabrics conclusions can be drawn about the influence of transverse and supporting threads and different binding patterns on the uniaxial load-bearing behaviour. However, it remains open, to what extend the found principles are applicable to multi-axial loading situations. This raises questions about the load bearing behaviour under multi-axial tension loading, which provide motivation for this work.
For the experimental studies on 84 specimens a specially developed test setup for biaxial tensile loading was used. Two different types of textile reinforcements made from AR-glass and carbon fibres were examined. The results generally approve the findings on the structural behaviour of textile reinforcements exclusively derived from uniaxial tests. A relationship between first cracking stress level and biaxial stress ratio has been found. The characteristics of the cracking phases and during stabilized cracking, however, show no significant dependencies on the ratio of longitudinal and transverse tensile stresses. Furthermore, parallel cracks induced by transverse tensile stresses have no significant impact on the bond behaviour of longitudinal rovings.
An essential result from biaxial tensile tests with carbon is the strong influence of waviness. It became clear that the reduction of waviness in coated textile reinforcement is highly load-dependent. In numerous experiments with carbon reinforcement delamination occurred during stabilized cracking – an effect, that has been observed in this large scale for the first time. The findings regarding the reduction of the waviness were subsequently applied to AR-glass and led to a revaluation of the known stiffness deficit in the phase IIb.
Furthermore, the influence of reinforcement orientation has been studied on discoidal specimens under uni-axial loading. It was found that the load bearing capacity of carbon reinforcement is much more sensible to load orientation than AR-glass. A mathematical model was presented, which allows the separate description of geometric factors and as well as all other effects that reduce the fibre tensile strength.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton; Zugversuch; Stoffeigenschaft
Textilbeton, biaxial, Zug, Tragverhalten, AR-Glas, Carbon, textile Bewehrungen, Welligkeit, Experimentelle Untersuchungen
textile reinforced concrete, biaxial, tension, load bearing capacity, AR-glass, carbon, textile reinforcement, waviness, experimental studies
Jesse, Dirk
Curbach, Manfred
Hegger, Josef
Technische Universität Dresden
2011-06-14
2010-08-16
2010-12-17
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:55:49Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
openaire
Klimarandbedingungen in der hygrothermischen Bauteilsimulation. Ein Beitrag zur Modellierung von kurzwelliger und langwelliger Strahlung sowie Schlagregen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-70969
354517023
ger
Nachhaltige Architektur erfordert neue Bauformen, innovative Konstruktionen und die Verwendung neuartiger Baumaterialien. Zur Abschätzung des Risikos von feuchtebedingten Schäden finden Programme der hygrothermischen Bauteilsimulation Anwendung. Bei der Entwicklung solcher Simulationsprogramme spielt die korrekte Modellierung der Klimarandbedingungen eine entscheidende Rolle.
Beim Übergang von der kurzwelligen horizontalen Strahlungsstromdichte auf die kurzwellige Strahlungsstromdichte eines beliebigen Bauteils müssen Himmelsrichtung der Flächennormalen und die Neigung des Bauteils zum Ausschluss von Eigenverschattung berücksichtigt werden. Das dargestellte integrale Modell erlaubt die Berechnung und Programmierung in einem hygrothermischen Simulationsprogramm.
Für den Fall, dass nur Messwerte der globalen Strahlungsstromdichte zur Verfügung stehen, können die direkten und diffusen Anteile mithilfe geeigneter Modelle mit einer sehr guten Genauigkeit berechnet werden.
Zur Berechnung der langwelligen Strahlungsbilanz eines Bauteils stehen nur selten jene Klimaparameter zur Verfügung, mit denen die atmosphärische langwellige Strahlungsflussdichte analytisch bestimmt werden kann, weshalb semi-empirische Modelle Anwendung finden müssen. Die langwellige Ausstrahlung der Atmosphäre kann mithilfe von bodennaher Lufttemperatur und Luftfeuchte sowie zweier Bedeckungsgrad-Indizes berechnet werden, welche die langwelligen Strahlungseigenschaften der Atmosphäre auf der Basis der vorhandenen kurzwelligen Strahlungsstromdichten beschreiben. Damit wird erstmals ein umfassendes Modell für die langwellige Strahlungsbilanz vorgelegt, welches alle Möglichkeiten der Datenverfügbarkeit berücksichtigt.
Die Berechnung der Schlagregenstromdichte auf ein Bauteil kann mit den meisten vorliegenden semi-empirischen Modellen nur sehr ungenau erfolgen. Andere Verfahren, wie z.B. CFD-Simulationen, kommen wegen des beträchtlichen Aufwands meist nicht in Frage. Das bislang einzige vorliegende umfassende validierte semi-empirische Modell von Blocken kann durch die Berücksichtigung der mesoklimatischen Verhältnisse in seiner Genauigkeit verbessert werden.
Sustainable architecture requires new building design, innovative constructions and the use of newly developed building materials. In order to determine the risk of moisture-related damages, computer programs for hygrothermal building part simulation are being used. If one develops such a simulation program, correct modelling of climatic boundary conditions plays an important role.
When calculating the shortwave solar radiation flux density at an arbitrary building part on the basis of the shortwave solar radiation flux density on the horizontal surface, one must take into consideration the orientation and the inclination of the building part in order to preclude self-shading. The presented integral model allows the calculation and the programming in a hygrothermal simulation program.
If only measured values of global radiation flux density are available, direct and diffuse parts can be determined very precisely by means of validated models.
When calculating the longwave radiation balance on a building part, the needed values for the correct determination of atmospheric longwave radiation are hardly available. That’s why semi-empirical models will be applied. The longwave radiation flux density of the atmosphere can be determined on the basis of near-ground temperature and relative humidity and two cloud cover indices, which describe the longwave irradiative properties of the atmosphere by means of available shortwave radiation flux densities. Therewith, firstly an integral model is being presented in order to determine longwave radiation balance, which considers all possibilities of data availability.
Most models for determination of driving rain load work with very bad accuracy. Other methods such as computational fluid dynamics (CFD) are not possible for hygrothermal building part simulations because of the huge effort. The only fully validated semi-empirical model by Blocken can be improved, if meso-climatic boundary conditions are taken into consideration.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hygrothermische Simulation, Klimarandbedingungen, Kurzwellige Strahlung, Langwellige Strahlung, Schlagregen, Bedeckungsgrad
Hygrothermal building part simulation, Climatic boundary conditions, Shortwave radiation, Longwave radiation, Driving rain, Cloud cover
Fülle, Claudia
Häupl, Peter
Perrin, Bernard
Technische Universität Dresden
2011-07-21
2010-07-15
2011-04-06
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T11:52:03Z
qucosa:tud
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doc-type:workingPaper
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ddc:690
openaire
Versuchsgrenzlastindikatoren bei Belastungsversuchen: Forschungsinitiative ZukunftBau, Abschlussbericht
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-76111
371980763
ger
Die Zielstellung des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung von speziellen Indikatoren, welche im Zuge einer Probebelastung für die sichere Beurteilung der Tragfähigkeit von Massivbaukonstruktionen mit geringem Ankündigungsverhalten geeignet sind. Der Begriff "Ankündigung“ bezieht sich dabei auf die beim Belastungsversuch wichtige Bestimmung der Versuchsgrenzlast, deren Überschreiten zu inakzeptablen Schädigungen führt und daher mit ausreichender Sicherheit ausgeschlossen werden muss.
Durch den Einsatz und vor allem die Kombination moderner Messverfahren kann eine wesentliche Verbesserung der Informationsqualität während des Belastungsversuches erreicht werden. Eine Echtzeitauswertung der Messergebnisse erlaubt die Definition objektiver Kriterien der Versuchsgrenzlast. Dadurch soll zukünftig gewährleistet werden, dass bereits minimales nichtlineares Strukturverhalten unmittelbar während des Versuches festgestellt und damit die Versuchsgrenzlast nahezu schädigungsfrei ermittelt werden kann.
Den Kernpunkt der Sensorik und Datenverarbeitung bilden flexibel einsetzbare photogrammetrische Verfahren zur automatisierten hochgenauen flächenhaften Erfassung von Schädigungen bei Probebelastungen aus Bilddaten von Digitalkameras mit permanenter Rechnerverbindung. Durch die Anwendung von speziellen Verfahren der Bildanalyse kann die Auswertung der Bilddaten weitestgehend automatisiert werden und in Echtzeit während des laufenden Versuchs erfolgen. Durch Subpixeloperatoren und geeignete Kalibrierverfahren können Genauigkeiten im Bereich weniger Mikrometer erzielt werden.
Dieser Abschlussbericht gibt einen Überblick über die bisher durchgeführten theoretischen und experimentellen Untersuchungen zur Anpassung und aufgabenspezifischen Entwicklung der gewählten Messverfahren (Photogrammetrie und Schallemissionsanalyse).
Diese wurden in Tastversuchen und Schubversuchen an Stahlbetonbauteilen ohne Bügelbewehrung erprobt und erlauben durch die Kombination der Messinformationen Schlussfolgerungen auf eine messbare Vorankündigung auch bei nicht-duktilen Massivbaukonstruktionen.
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ddc:690
Belastungsversuch, Schubversagen, Rissbildung, experimentelle Tragsicherheitsbewertung, Schallemissionsanalyse, Querkraft
loading test, shear failure, crack development
Marx, Steffen
Schacht, Gregor
Maas, Hans-Gerd
Koschitzki, Robert
Bolle, Guido
Technische Universität Dresden
2011-09-29
2011
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2021-03-27T11:59:09Z
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openaire
Textilbeton in Theorie und Praxis: Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6); Gemeinsames Abschlusskolloquium der Sonderforschungsbereiche 528 (Dresden) und 532 (Aachen) Berlin, 19.9.2011 – 20.9.2011
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978-3-86780-245-1
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ger
eng
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Seit nunmehr über einem Jahrzehnt arbeiten die beiden Sonderforschungsbereiche 528 und 532 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Verwendung technischer Textilien im Bauwesen. An der RWTH Aachen (SFB 532) wurde in erster Linie der innovative Verbundwerkstoff „Textilbewehrter Beton“ untersucht, wobei das Ziel dünnwandige und hochbelastbare Betonbauteile waren. An der TU Dresden (SFB 528) wurde in erster Linie die Verwendung von technischen Textilien für die Verstärkung und Instandsetzung von Stahlbetontragwerken oder Holzbauteilen erforscht, um eine wirtschaftlich und technisch attraktive Alternative für die aktuellen Herausforderungen im Bauwesen anbieten zu können.
Das 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6) ist Teil einer Serie von Kolloquien, die seit 2001 von den beiden Sonderforschungsbereichen 528 (Dresden) und 532 (Aachen) abwechselnd organisiert werden. Das gemeinsame Abschlusskolloquium der beiden Sonderforschungsbereiche nach dem Ende der Förderung durch die DFG ist das sechste in dieser Reihe und wurde vom Dresdner SFB 528, allerdings diesmal zentral gelegen in Berlin, organisiert. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden Sonderforschungsbereiche stellten ihre aktuellen Ergebnisse vor, wobei diese von Nachwuchswissenschaftlern aus den einzelnen Teilprojekten präsentiert wurden. Ergänzt wurde das Programm durch Vorträge renommierter internationaler Gastredner auf den Gebieten der Fasern und Textilien.
For more than a decade, the collaborative research centres 528 and 532 of the Deutsche For-schungsgemeinschaft (DFG) have worked on the application of textile fabrics in civil engi-neering. The RWTH Aachen (CRC 532) first and foremost dealt with the innovative composite “textile reinforced concrete” with the aim of developing thin-walled concrete components with a heavy-load capacity. The TU Dresden (SFB 528) concentrated on re-search into the strengthening and restoration of reinforced concrete load-bearing structures or timber components to provide an economically and technically attractive alternative for the current challenges in civil engineering.
The sixth colloquium on textile reinforced structures (CTRS 6) is part of a series of colloquia which has been alternately organized by the collaborative research centre 528 (Dresden) and 532 (Aachen).After the DFG’s grant had come to an end, the joint sixth and final colloquium of both collaborative research centres, which was this time organized by the CRC 528 from Dresden, took place in Berlin due to its more central location. The scientists from both col-laborative research centres presented their current results which were explained by young scientists from the individual subprojects. The programme was complemented by presenta-tions by renowned international guest lecturers from the field of fibres and textiles.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Verstärkung, Bemessung, Konstruktion, Modellierung
textile reinforced concrete, strengthening, design, construction, modelling
Curbach, Manfred
Ortlepp, Regine
Technische Universität Dresden
2011-11-30
2011
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2021-03-27T11:57:37Z
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openaire
Textile Betonbewehrungen auf Basis der Multiaxial-Kettenwirktechnik
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371058988
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Dieser Beitrag bietet einen Überblick über die in zwölf Jahren Forschungsarbeit am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet textiler Betonbewehrungen unter Einsatz der Nähwirktechnik. Standen zunächst die Weiterentwicklung der Nähwirk- bzw. Multiaxial-Kettenwirktechnik und die Integration zusätzlicher Prozessschritte im Mittelpunkt, so wurde dies mit der Einführung neuer Faserwerkstoffe durch die Beantwortung grundlegender Fragen zum Materialverhalten von Glas- und Carbonfasern unter verschiedensten Belastungsszenarien ergänzt. Aufbauend auf den gewonnen Erkenntnissen stehen heute Multiaxialgelege als Bewehrung für Beton zur Verfügung, die ein weites Anforderungsspektrum abdecken können, mit hoher Qualität und Produktivität herstellbar sind und damit den praktischen Einsatz des Textilbetons auf breiter Basis ermöglichen.
This paper provides an overview on the results of textile concrete achieved in twelve years of research at the Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM) in the field of textile reinforcements for concrete based on the multiaxial stitch-bonding technology. During the early years the research focused on the development of the textile manufacturing process and the integration of additional functions in stitch-bonding machines. With the introduction of new fiber materials this was shifted towards the description of the material behavior of glass and carbon fibers under different load scenarios. Based on the results of this research, multiaxial multi-ply fabrics are available now as reinforcements for concrete, covering a broad range of applications. These fabrics can be produced with high quality and productivity and enable the practical usage of textile reinforced concrete.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Multiaxial-Kettenwirken, Textile Bewehrungen, Hochleistungsfaserstoffe, Hochtemperaturverhalten, Langzeitverhalten
Multi-Axial Warp Knitting, Textile Reinforcement, High Performance Fibers, High Tem-perature Behaviour, Long-Term Behaviour
Cherif, Chokri
Hausding, Jan
Berger, Ulrike
Younes, Ayham
Kleicke, Roland
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 27 - 40
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2021-03-27T11:57:44Z
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ddc:690
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Connection between the Impregnation of Glass Multi-Filament Yarns and their Pull-out Behaviour
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371059119
eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
This experimental study focuses on the links that exist between the mechanical pull-out behaviour of multi-filament yarns embedded in concrete and the impregnation of the yarn by the concrete. To this aim, 5 glass yarns have been embedded in concrete (AR and E glass yarns from assembled or direct roving). A pre-treatment was applied to the yarn before the casting, and was chosen in the following three: wetting, drying or pre-impregnation with a cement slurry. By this way, 15 yarn / pre-treatment combinations were obtained that generate 15 conditions of impregnation of the yarn by the cementitious matrix. In each case, the mechanical properties were determined from a classical pull-out test and the yarns impregnation properties were characterized by two dedicated tests: yarns porosity measurements and along yarn water flow measurements.
By studying the relationship between the mechanical behaviour and the physical properties of the impregnated yarns, it is shown that the pre- and post-peak behaviour are mainly connected to the flow rate measured during the water flow measurements, which suggest a specific influence of the connected pores parallel to the filaments and of the penetration depth of the matrix into the yarn. The postpeak and the residual behaviour are moreover linked to the yarn pore volume associated to the disorder induced in the filaments assembly by the penetration of the matrix. The overall result of this work is a contribution to the understanding of the relationship between the impregnation of the yarns and the pull-out behaviour.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Multifilament, Auszug, Beton, Imprägnierung
multi-filament, pull-out, concrete, impregnation
Fiorio, Bruno
Aljewifi, Hana
Gallias, Jean-Louis
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 41 - 60
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2021-03-27T11:57:43Z
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ddc:690
openaire
Abbildung der Verbundstruktur aus REM-Aufnahmen im geometrischen
3D Modell als Basis für die Modellierung des TRC-Verbundverhaltens auf der Mikroebene: Abbildung der Verbundstruktur aus REM-Aufnahmen im geometrischen 3D Modell als Basis für die Modellierung des TRC-Verbundverhaltens auf der Mikroebene
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77807
37105950X
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Zur Charakterisierung der Mikrostruktur wurde die Geometrie des Verbundes aus REM-Aufnahmen ausgewertet, sowie die Verbundwirkung einzelner Filamente aus Filament-Pull-Out-Versuchen abgeleitet. Die gewonnenen Parameter bilden die Grundlage für die Modellierung von Garnauszugs- und Rissüberbrückungsmodellen. Unabhängig davon wurde ein Filament-Matrix-Verbund-Gesetz simuliert. Die Übereinstimmungen zwischen der Simulation und der experimentellen Untersuchung des Ausziehverhaltens werden in dem Artikel diskutiert.
The microstructure is characterized by analysing the bond geometrically and experimentally. The data to evaluate these two ways are from SEMimages and filament-pull-out-tests. Based on these data yarn-pull-out-models and crack-bridging-models are calculated. In addition a filament-matrix-bond-law is simulated independently. The correlation between the simulation and the experimental analysis of the pull-out behaviour is discussed in this paper.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Multifilamentgarn, Penetrationsprofil, Modellierung der Verbundstruktur, Schallemissions-analyse, Pull-Out-Modellierung
multi-filament yarn, penetration profile, modeling of the TRC bond structure, acoustic emis-sion analysis, modeling of pull-out
Chudoba, Rostislav
Focke, Inga
Kang, Bong-Gu
Sadilek, Vaclav
Benning, Wilhelm
Brameshuber, Wolfgang
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 61 - 72
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2021-03-27T11:57:11Z
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ddc:690
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Hybrid Fabrics as Cement Matrix Reinforcement
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77694
371058376
eng
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qucosa:25797
Hybrid systems with two or more fiber materials were used to combine the benefits of each fiber into a single composite product. Strength and toughness optimization of hybrid thin sheet composites has been studied extensively using combination of different fiber types with low and high modulus of elasticity. Hybrid reinforcement is more significant when the reinforcing structure is in fabric geometry. Fabric structure provides full control on the exact location of each yarn and its orientation in the composite during production, thus maximizes the reinforcing efficiency. A high-strength, high-modulus fiber primarily tends to increase the composite strength with nominal improvements in toughness. A low-modulus fiber expected to mainly improve toughness and ductility. Combination of two or more types of fiber can produce a composite that is both strong and tough as compared to a mono fiber composite. The purpose of the current work was to study hybrid warp knitted fabrics as reinforcement for cementbased composite, having AR (Alkali Resistance) glass and Polypropylene (PP) as the reinforcing yarns. The examined ratios between the two different yarns were 0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0 (glass: PP, by percentage). It was found that in the hybrid system, the fracture mechanism is a superposition of the mono systems, and the tensile behavior is a combination between the two materials.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textil, Beton-Verbundwerkstoff, Hybridgewebe, Textileigenschaften
textile, cement composite, hybrid fabric, tensile properties
Peled, Alva
Cohen, Zvi
Janetzko, Steffen
Gries, Thomas
Technische Universität Dresden
2011-11-30
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 1 - 14
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2021-03-27T11:55:32Z
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ddc:690
openaire
Theoretische und experimentelle Untersuchung des spaltungsinduzierten Versagens von TRC Prüfkörpern
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37105981X
ger
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qucosa:25797
Bewehrungen mit einer hochmoduligen Polymertränkung erreichen im Betonbauteil Textilspannungen von über 1200 N/mm². Ab diesem Niveau wurden in Dehnkörperversuchen Längsrisse und Betonabplatzungen beobachtet. Für die Eingrenzung und Identifikation der elementaren, verantwortlichen Mechanismen weisen großformatige Dehnkörper störende Einflüsse von Randeffekten und Imperfektionen auf. Daher wurde ein neuer Versuchsaufbau entwickelt, bestehend aus einem in einen Betonquader eingebetteten Einzelroving. Die simple Herstellung und die Verlässlichkeit dieser Kategorie von Experimenten in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und der geringen Streuung der Resultate machen sie zu einer robusten Grundlage für experimentelle Untersuchungen des Verhaltens von TRC. Die experimentell ermittelten Bruchlasten werden zunächst bezüglich ihrer Leistung diskutiert und dann die beobachteten Bruchvorgänge kategorisiert hinsichtlich kompatibler mechanischer Hypothesen für die Initiierung von Längsrissen und des Spaltversagen.
Reinforcements with a high-modulus, polymeric impregnation achieve textile tensions of 1200 N/mm² and more in concrete parts. Starting at this level longitudinal cracks and splitting were observed in tests. In order to isolate and identify the fundamental, responsible mechanisms large-scale specimen show an interfering impact of boundary effects and imperfections. Therefore a new test set-up was developed, consisting of a single roving embedded in a single concrete cuboid. The simplicity of production and reliability of this class of experiments in terms of repeatability and low scatter of results makes them a robust basis for experimental investigation of TRC behavior. The experimentally obtained strengths are discussed in terms of the performance, followed by the categorization of observed failure patterns with respect to the available mechanical hypotheses of the longitudinal crack initiation and splitting failure.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
TRC, Verbund, Längsrisse, Spalten, Auszug
TRC, bond, longitudinal cracks, splitting, pull-out
Schoene, Jens
Reisgen, Uwe
Schleser, Markus
Jeřábek, Jakub
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 73 - 84
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2021-03-27T12:02:00Z
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ddc:690
openaire
Textile Verstärkungsstrukturen – Übersicht der Forschungsaktivitäten im Rahmen des SFB 532
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371057841
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Zu Beginn des Forschungsvorhabens wurden im Rahmen der Teilprojekte B1 und B2 des SFB 532 alkalibeständige Glas- und Carbonrovings eingesetzt, die zu offenmaschigen 2D-Textilien verarbeitet wurden. Untersuchungen des Verbund- und des Tragverhaltens der Verstärkungsstrukturen in Pull-Out- und Dehnkörperversuchen haben gezeigt, dass das Potential der Verstärkungsfasern aufgrund einer unvollständiger Durchtränkung der Bewehrung nicht vollständig ausgeschöpft werden kann. Auch Defizite bei der Produktionstechnik wurden erkannt und für zukünftige Entwicklungen analysiert.
Um das Potential der verwendeten Verstärkungsfaser vollständiger auszuschöpfen, wurden innovative Garnkonstruktionen, die sich positiv auf den inneren und/oder den äußeren Verbund auswirken, entwickelt und erprobt. Anhand von Versuchsreihen auf der Textilebene wurden unterschiedliche Textilparameter, wie Art der Bindung, Gittergröße und Wirkfadenspannung, identifiziert, die unmittelbar die Tragfähigkeit der Verbundbauteile beeinflussen. Für die gängigen Produktionstechniken Laminieren, Gießen, Spritzen, Schleudern und Extrudieren wurden entsprechende Bewehrungskonstruktionen abgeleitet, die den Anforderungen des jeweiligen Prozess angepasst wurden.
Ein weiterer Punkt der Forschungsaktivitäten stellte die Entwicklung der Maschinentechnik zur Herstellung von Verstärkungstextilien dar. Am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University wurde in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Maschinenkonzept entwickelt und umgesetzt, das die Herstellung von 3D-Abstandsgewirken mit einer freien Gestaltung der Deckflächen mit marktrelevanten Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Zur gezielten Einstellung der Wirkfadenspannung wurde ein Regelungssystem konzipiert und technisch umgesetzt, mit dem eine reproduzierbare Fertigung von textilen Verstärkungsstrukturen möglich wird.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bewehrungstextil, Biaxiales Gewirk, Abstandsgewirk, Garnstruktur, Textile Prozesskette
textile reinforcement, biaxial warp-knit fabric, spacer warp-knit fabric, yarn structure, textile production chain
Gries, Thomas
Janetzko, Steffen
Kravaev, Plamen
Technische Universität Dresden
2011-11-30
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 15 - 26
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2021-03-27T11:57:32Z
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ddc:690
openaire
Untersuchungen zur Bestimmung der Übergreifungslängen textiler Bewehrungen aus Carbon in Textilbeton (TRC)
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371060133
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Für das Funktionieren von Verstärkungsschichten aus Textilbeton ist eine sichere Kraftübertragung zwischen den einzelnen Verbundbaustoffen sicherzustellen. Aufgrund der sehr hohen Garnzugfestigkeiten sind besonders bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. In Textilbetonbauteilen sind hierbei im Regelfall Übergreifungsstöße der textilen Bewehrungslagen nicht zu vermeiden. Der vorliegende Beitrag befasst sich daher mit der experimentellen und analytischen Bestimmung der Übergreifungslängen textiler Bewehrungsstrukturen innerhalb von Textilbetonverstärkungsschichten.
A safe introduction and transmission of the acting forces is crucial for the functioning of composite materials. Because of the very high yarn tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, the manufacturing of very effective TRC strengthening layers is possible. In TRC members, overlap joints within the textile layers usually cannot be avoided. This contribution deals with the experimental and analytical determination of the lap lengths of textile fabrics within a textile reinforced concrete strengthening layer.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Verstärkung, Übergreifungslänge, Übergreifungsstoß, Verankerungslänge
textile reinforced concrete, strengthening, lap length, overlap joint, anchorage length
Lorenz, Enrico
Ortlepp, Regine
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 85 - 102
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2021-03-27T11:55:24Z
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Investigation of Stress Transfer Behavior in Textile Reinforced Concrete with Application to Reinforcement Overlapping and Development Lengths
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371060591
eng
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qucosa:25797
Die kontinuumsmechanische Untersuchung der Lastübertragungsmechanismen zwischen den Rovings im textilbewehrten Feinbeton trägt wesentlich zum Gesamtverständnis des mechanischen Verhaltens des Verbundmaterials bei. Neben der Erfassung der gegenseitigen Beeinflussung sich kreuzender Rovings erfordert insbesondere die mechanische Modellierung und numerische Simulation von Bewehrungsstößen und Endverankerungen die Kenntnis dieser Übertragungsmechanismen. Die numerischen Simulationen sollen u. a. zeigen, welche Endverankerungslängen und welche Übergreifungslängen an Bewehrungsstößen erforderlich sind und wie die Querbewehrung die Rissbildung beeinflusst.
This paper concerns with the investigation of stress transfer mechanisms between yarns and concrete matrix and their influence on the overall behavior of textile reinforced concrete (TRC). This investigation considers textile reinforcement splices and textile reinforcement development lengths and carried out by means of Finite-Element simulations and fracture mechanic approaches. A first modeling procedure is made towards analyzing and investigating the damage mechanisms in TRC specimen under tension loading which are mainly characterized by matrix cracking and yarn pullout. This modeling approach allows for considering the yarn crack bridging which is a main characteristic behavior of TRC. In the same manner, 3D Finite-Element models are conducted for calculating the required reinforcement development lengths and the reinforcement overlapping lengths. The conducted approach takes into account different damage mechanisms observed in the corresponding experimental investigations which are also used for calibrating the modeling procedures. Moreover, the presented approach covers a wide range of required textile reinforcement overlapping lengths and development lengths and provides the corresponding ultimate loads.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Rissbildung, Faser-Matrix Verbund, Endverankerungslängen, Übergreifungslängen
textile reinforced concrete, matrix cracking, fiber-matrix bond, anchoring length, overlapping length
Azzam, Aussama
Richter, Mike
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 103 - 116
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2021-03-27T11:59:21Z
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ddc:690
openaire
Evaluation of the Length Dependent Yarn Properties
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77843
371060753
eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
The paper proposes a method for characterizing the in-situ interaction between filaments in a multifilament yarn. The stress transfer between neighboring filaments causes the reactivation of a broken filament at some distance from the break. The utilized statistical bundle models predict a change in the slope of the mean size effect curve once the specimen length becomes longer than the stress transfer length. This fact can be exploited in order to determine the stress transfer length indirectly using the yarn tensile test with appropriately chosen test lengths. The identification procedure is demonstrated using two test series of tensile tests with AR-glass and carbon yarns.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Maßstabeffekt, Garnfestigkeit, Garnprüfung
size-effect, yarn strength, yarn testing
Rypl, Rostislav
Chudoba, Rostislav
Vorechovský, Miroslav
Gries, Thomas
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 117 - 128
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2021-03-27T12:00:31Z
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ddc:690
openaire
Healing Microcracks and Early Warning Composite Fractures
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371061318
eng
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qucosa:25797
A functional nanometer-scale hybrid coating layer with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and/or nanoclays, as mechanical enhancement to ‘heal’ surface microcracks and environmental barrier layer is applied to alkaliresistant glass (ARG) fibres. The nanostructured and functionalised traditional glass fibres show both significantly improved mechanical properties and environmental corrosion resistance. Early warning material damage can be achieved by carbon nanotubes concentrated interphases in the composites.
Eine funktionale nanometerskalige Hybridbeschichtung mit multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) und/oder Nanoclay wurde als mechanische Verbesserung des „Ausheilens“ von Oberflächen-Mikrorissen und Barriereschicht gegenüber Umwelteinflüssen auf alkaliresistente Glasfasern (ARG) appliziert. Die nanostrukturierten und funktionalisierten traditionellen Glasfasern zeigen signifikant verbesserte mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Die Frühwarnung des Materialversagens kann durch Carbon Nanotubes, konzentriert in der Grenzschicht der Composites, erreicht werden.
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ddc:690
Alkaliresistente Glasfasern, Kohlenstoff-Nanoröhren, Mikrorisse, Strukturüberwachung, Grenzflächenscherfestigkeit
Alkali-resistant glass fibre, Carbon Nanotubes, Microcracks, Health Monitoring, Interfacial Shear Strength
Gao, Shang-Lin
Liu, Jian-Wen
Zhuang, Rong-Chuang
Plonka, Rosemarie
Mäder, Edith
Technische Universität Dresden
2011-12-01
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 129 - 140
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2021-03-27T11:56:25Z
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ddc:690
openaire
Statistische Auswertung der Bruchspannung einaxialer Zugversuche an Textilbeton - Vorschläge für Teilsicherheitsbeiwerte
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77867
371062306
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Im Rahmen umfangreicher experimenteller Untersuchungen wurden die Bruchspannungen für Textilbeton unter einaxialer, einsinniger Zugbelastung ermittelt. Im Ergebnis liegen variierende Daten vor, die auf eine nichtdeterministische (unscharfe) Bruchspannung hinweisen. Die Versuchsergebnisse stellen eine moderate Datenbasis für eine statistische Auswertung und Quantifikation der Unschärfe dar. Zur Berücksichtigung der unscharfen Bruchspannung bei der Bemessung mittels einfacher Handrechnungen muss ein deterministischer Sicherheitsabstand eingeführt werden. Der Sicherheitsabstand wird in den derzeit gültigen Normen mit Teilsicherheitsbeiwerten festgelegt, die ein ebenso normativ vorgegebenes Sicherheitsniveau gewährleisten sollten. In diesem Kontext werden im Beitrag auf der Basis von Zuverlässigkeitsbetrachtungen ermittelte Teilsicherheitsbeiwerte für Textilbeton mit AR-Glas- und Carbon-Bewehrung vorgeschlagen.
In the framework of a comprehensive experimental program the ultimate strength of textile reinforced concrete has been determined under consideration of uniaxial tensile load. In result varying data are available which indicate a non-deterministic (uncertain) strength. The experimental results provide a moderate basis for statistical evaluations and the quantification of uncertainty. Furthermore, manual calculation in structural design requires a certain safety distance. For this task, partial safety factors have been defined and incorporated in the design codes to ensure a predefined safety level. In this context, this paper gives suggestions for the definition of partial safety factors for textile reinforced concrete with AR glass and carbon reinforcement.
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ddc:690
Textilbeton, semiprobabilistisches Sicherheitskonzept, Teilsicherheitsbeiwerte, Zugversuch, Dehnkörper, Unschärfe
Textile Reinforced Concrete (TRC), semi probabilistic safety concept, partial safety factor, tension test, strain specimen, uncertainty
Sickert, Jan-Uwe
Schwiteilo, Katrin
Jesse, Frank
Technische Universität Dresden
2011-12-02
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 141 - 156
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2021-03-27T12:00:53Z
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ddc:690
openaire
Aspekte der Modellierung des Tragverhaltens von Textilbeton unter biaxialer Beanspruchung
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37106337X
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Zur Bemessung und Simulation von flächigen Textilbetonstrukturen werden Berechnungsmodelle benötigt, die das Materialverhalten unter biaxialer Beanspruchung abbilden können. Für eindimensionale Strukturen existieren einige Modelle, zu deren Weiterentwicklung eine Erweiterung zur Abbildung des biaxialen Materialverhaltens vorgeschlagen wird. In diesem Beitrag werden die notwendigen Erweiterungen und deren Umsetzbarkeit bei der Modellierung diskutiert und bewertet.
For design and simulation of plane textile reinforced concrete structures mechanical models representing the material behaviour under biaxial loading are necessary. For one-dimensional structures several models were presented in the past. For their further development an extension for biaxial material behaviour is usually proposed. In this paper the required extensions are discussed and their feasibility for modelling is assessed.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
biaxialer Spannungszustand, Hauptspannungen, schräge Rissüberbrückung, Materialbe-schreibung, Modellierung
biaxial stress state, principal stresses, inclined crack bridging, material modeling
Beyer, Frank R.
Zastrau, Bernd W.
Technische Universität Dresden
2011-12-02
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 157 - 174
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2021-03-27T12:00:18Z
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Mechanical Behaviour under Tensile Loading of Textile Reinforced Concrete with Short Fibres
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371064465
eng
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qucosa:25797
This treatise addresses the influence of the addition of short dispersed and integral fibres made of alkali-resistant glass on the fracture behaviour of textile-reinforced concrete (TRC). A series of uniaxial, deformation-controlled tension tests was performed to study the strength-, deformation-, and fracturebehaviour of thin, narrow plates made of TRC both with and without the addition of short fibres. Furthermore, uniaxial tension tests on specimens reinforced with only short fibres and single-fibre pullout tests were carried out to gain a better understanding of crack-bridging behaviour, which suppresses crack growth and widening. Various effects of the addition of short fibre on the stress-strain relationship and cracking behaviour of TRC were observed and discussed with reference to microscopic investigation of fractured surfaces.
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ddc:690
Textilbeton, Kurzglasfasern, Verbund, Einzelfaserauszug
TRC, short glass fibres, bond, single-fibre pullout
Barhum, Rabea
Mechtcherine, Viktor
Technische Universität Dresden
2011-12-02
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 175 - 186
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2021-03-27T11:58:18Z
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Tragverhalten von Textilbeton mit Kurzfasern
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371064597
ger
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qucosa:25797
Das Tragverhalten von Textilbeton kann durch den Einsatz von Kurzfasern erheblich verbessert werden. Untersuchungen zeigen eine Anhebung der Erstrisslast, ein dehnungsverfestigendes Verhalten, eine Verfeinerung des Rissbildes sowie eine Anhebung der maximalen Tragfähigkeit. Unklar sind bisher noch die genauen Mechanismen, die eine gezielte Einstellung des Tragverhaltens ermöglichen. Der Beitrag fasst die Untersuchungen zu den einzelnen Bereichen der Spannungs- ehnungslinie von Textilbeton mit Kurzfasern zusammen und versucht möglichst allgemeingültige Zusammenhänge darzustellen. Dabei werden die Erhöhung der Erstrisslast, die Rissüberbrückung und die Auswirkungen auf das Gesamttragverhalten betrachtet. Abschließend wird das zyklische Biegetragverhalten von Textilbeton mit Kurzfasern im gerissenen Zustand dargestellt.
The load bearing behaviour of textile reinforced concrete can be significantly improved by the addition of short fibres. Investigations show an increase of the first crack strength, a strain-hardening behaviour, a better crack pattern distribution as well as an increase of the load carrying capacity. However, the exact mechanisms leading to this behaviour are not yet known such that a prediction of the load bearing behaviour is not possible. This paper summarises the investigations on the different parts of the stress-strain curve of textile reinforced concrete with short fibres and tries to describe general relationships. In this context the increase of the first crack stress, the crack bridging behaviour and the influence on the load-bearing behaviour in general are considered. Finally, the dynamic flexural behaviour of textile reinforced concrete with short fibres in state II is presented.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Kurzfasern, Rissbildung, zyklisches Tragverhalten, Zugfestigkeit
Textile reinforced concrete, Short fibres, Crack pattern, cyclic behavior, Tensile strength
Brameshuber, Wolfgang
Hinzen, Marcus
Technische Universität Dresden
2011-12-02
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 187 - 200
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2021-03-27T12:00:27Z
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ddc:690
openaire
Korrelation der makroskopischen Alterung mit nanoskaligen Veränderungen in hybriden Polymer/Zement-Oberflächenaktivierungen für Glasfaserrovings in Textilbeton
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371064759
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Hybride Oberflächenaktivierungen von Glasfaserrovings mittels Polymer/Zement-Kompositen ermöglichen eine komplette Durchdringung des Rovings mit Beton von der Matrix bis zu den innenliegenden Einzelfilamenten. Dies erlaubt einen deutlich verbesserten Lasteintrag in den gesamten Rovingquerschnitt bei der Verwendung als Faserverstärkung in textilbewehrten Betonen. Auf Grund von ausgeprägten Domänen hydratisierter Zementsteinphasen innerhalb des Rovings ergibt sich eine komplexe, multiskalige Verbundstruktur, die sich in ihren Eigenschaften deutlich von klassischen polymerbeschichteten Rovings unterscheidet. Wir diskutieren diesen Ansatz in Bezug auf Herstellung, nano-/mikroskopische Charakterisierung, sowie der mechanischen Eigenschaften der Probenkörper unter beschleunigten Alterungsbedingungen. Die mikroskopischen Untersuchungen mittels höchstauflösender Elektronenmikroskopie und Nanoindentation zielen darauf ab, die Grenzflächenanbindung, die veränderte Struktur in Abhängigkeit des verwendeten Polymers und der Additive sowie die Korrosionsmechanismen aufzuklären.
Hybrid surface modifications of glass fiber rovings with polymer/cement-composites allow the generation of extended cement phases within the roving and an activation of the innermost filaments to the surrounding concrete matrix. This enables enhanced load transfer across the full roving cross section when used as fibrous reinforcement in textile-reinforced concrete. Due to the presence of extended concrete domains within the roving, a complex multiscale composite structure develops, displaying distinctly different properties as compared to standard polymer impregnation routes. We discuss this approach in terms of production, nano/microscopic characterization of the concrete composites and mechanical properties of the resulting specimens under accelerated aging conditions. The microscopy studies using highest resolution electron microscopy and nanoindentation aim to elucidate the interface connection, the changes in morphology of the concrete as a function of the polymer and additives used, as well as shedding light on the corrosion mechanisms.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Glasfaserroving, hybride Oberflächenaktivierung, Polymer/Zement-Komposite, Alterung, Grenzflächen
glass fiber rovings, hybrid surface modifications, polymer/cement-composites, aging, inter-faces
Hojczyk, Markus
Weichold, Oliver
Walther, Andreas
Möller, Martin
Technische Universität Dresden
2011-12-03
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 201 - 214
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2021-03-27T11:56:09Z
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ddc:690
openaire
Polymermodifizierte Feinbetone - Untersuchungen zum Feuchtetransport
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371065097
ger
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qucosa:25797
Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von ARGlasbewehrung im Textilbeton haben gezeigt, dass durch die Alkalität des Betons in Verbindung mit Feuchtigkeit eine Glaskorrosion hervorgerufen wird, die im Laufe der Zeit zu Festigkeitsverlusten des Glases führt. Eine Möglichkeit, die durch die Glaskorrosion verursachten Festigkeitsverluste zu reduzieren, stellt die Polymermodifikation des Betons dar. Durch die Polymerzugabe wird die Wasseraufnahme der Feinbetonmatrix reduziert, dadurch sinkt der Gehalt an gelösten Alkalien im Bereich der Bewehrung. Um den Einfluss verschiedener Feinbetonmatrices auf die Dauerhaftigkeit von Textilbeton beurteilen zu können, sind u. a. zeit- und tiefenabhängige Informationen zur Feuchteverteilung erforderlich, die durch den Einsatz der NMR-Technik gewonnen werden. Der nachfolgende Artikel beschreibt den Feuchtetransport in einer speziell für den Textilbeton entwickelten Feinbetonmatrix sowie den Einfluss verschiedener Modifikationsstoffe auf das Wasseraufnahmeverhalten des Betons.
Durability tests of textile reinforced concrete revealed a loss of strength of the AR-glass reinforcement due to glass corrosion effected by the alkalinity and moisture content of the concrete. In order to reduce this strength loss of AR-glass in cementitious matrices, polymers can be used for concrete modification. The aim of the polymer addition is to reduce the amount of capillary water absorption of the matrix, which reduces the amount of free alkalies closed to the reinforcement. In order to evaluate the effect of the concrete matrix on the durability of TRC, it is necessary to determine the moisture content as functions of time and depth. This data can be obtained by the use of nuclear magnetic resonance (NMR) technique. This paper deals with the moisture transport in a finegrained concrete matrix especially developed for the use in TRC as well as the influence of polymer addition on the water absorption properties of the concrete matrix.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Kapillare Wasseraufnahme, Feuchteprofile, NMR-Messtechnik, Polymermodifizierte Feinbe-tone
capillary water absorption, moisture profiles, NMR technique, polymer modified fine grained concrete
Keil, Allessandra
Raupach, Michael
Technische Universität Dresden
2011-12-03
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 215 - 226
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2021-03-27T12:00:19Z
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ddc:690
openaire
Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Textilbeton mittels Polymeren - Materialauswahl und Langzeitprognose
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371065224
ger
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qucosa:25797
Die bei Textilbetonbauteilen üblicherweise zum Einsatz kommenden Bewehrungen können sowohl aus Carbon oder AR-Glas bestehen. Aufgrund des Preises und der Verfügbarkeit hat AR-Glas gegenüber Carbon allerdings eine deutlich größere Verbreitung am Markt. Trotz der chemischen Modifikation zur Verbesserung der Alkalibeständigkeit von AR-Gläsern gegenüber E-Glas, kann bei AR-Gläsern ein nennenswerter Festigkeitsverlust infolge der Alkalität des Betons innerhalb der Lebensdauer eines Bauwerks festgestellt werden. Eine Möglichkeit den langfristigen Festigkeitsverlust zu reduzieren, ist der Aufbau einer Diffusionsbarriere um die einzelnen Rovings durch eine polymere Tränkung. Im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung werden mögliche Tränkungsmaterialien sowie die Auswirkungen dieser auf die Dauerhaftigkeit der textilen Bewehrungen anhand von Versuchen bewertet und ein Modell zur Prognose des langfristigen Festigkeitsverlustes polymermodifizierter Bewehrungen vorgestellt.
The reinforcement in TRC (Textile Reinforced Concrete) is usually made of alkali-resistant glass rovings due to their low price and availability on the market, but even the glass composition is changed compares to E-glass to increase its alkali resistance the durability in concrete is known to be unsatisfactory. One possibility to increase the durability is the application of a diffusion barrier around the reinforcement. The diffusion barrier can be made out of reactive polymeric coatings. Within the paper the results regarding the durability of AR-glass reinforcement achieved with a variety of reactive materials, mainly epoxy resins, will be presented as well as discussed. In addition to the results achieved in the laboratory, a model which allows long term predictions of the durability of polymer impregnated AR-glass reinforcements will be presented.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Dauerhaftigkeit, polymergetränkte Bewehrung, Modellierung, Lebensdauervorhersage
durability, polymer impregnated reinforcement, modelling, lifetime prediction
Raupach, Michael
Orlowsky, Jeanette
Büttner, Till
Technische Universität Dresden
2011-12-03
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 227 - 244
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2021-03-27T12:00:08Z
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ddc:690
openaire
Einfluss von Rissen auf den Feuchtetransport in textilbewehrtem Beton
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37106547X
ger
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qucosa:25797
In diesem Beitrag wird die Wasserabsorption und die Wasserpermeabilität von axial vorbelasteten Prüfkörpern aus textilbewehrtem Beton (TRC) und biegebelasteten Verbundprüfkörpern (Normalbeton + TRC) im gerissenen Zustand untersucht. Durch in situ Permeabilitätsmessungen wird das dehnungsabhängige Transportverhalten im einaxialen Zugversuch beobachtet und mittels eines analytischen Modells beschrieben. Es besteht eine ausgeprägte Abhängigkeit der Transportraten von Flüssigkeiten zu relevanten Risscharakteristika (Rissanzahl, Rissbreite). Weiterhin wurden Selbstheilungseffekte von feinen Rissen infolge einer zyklischen Wasserbeaufschlagung beobachtet. Die Feuchteverteilung in einer gerissenen Normalbetonprobe und einer Verbundprobe (Normalbeton + TRC) wird mit Hilfe der Neutronenstrahlradiographie zeit- und ortsaufgelöst dargestellt. Das Eindringen von Wasser wird anhand der Messungen qualitativ vorgestellt und diskutiert.
In this study water absorption and water permeability were tested on uniaxially preloaded, cracked specimens made of textile reinforced concrete (TRC) and cracked composite specimens (ordinary concrete + TRC) preloaded in bending. The influence of imposed strain on the permeation of water was observed in-situ by using uniaxial tensile tests and described by an analytical model. The transport values for the cracked material correlated with the cracks’ characteristics (number of cracks, crack width). Furthermore, the effect of self-healing phenomena on the transport properties of TRC was considered. The distribution of water in cracked ordinary concrete and cracked composite specimens was studied by means of neutron radiography which provided with a high spatial and temporal resolution. The penetration of water is presented qualitatively and discussed.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
textilbewehrter Beton, multiple Rissbildung, Wasserpermeabilität, kapillare Wasseraufnahme, Neutronenradiografie
textile reinforced concrete, multiple cracking, water permeability, capillary water absorption, neutron radiography
Lieboldt, Matthias
Mechtcherine, Viktor
Technische Universität Dresden
2011-12-03
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 245 - 256
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2021-03-27T12:00:09Z
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ddc:690
openaire
Textilbeton: Tragverhalten – Bemessung – Sicherheit
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37106578X
ger
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qucosa:25797
Für die Anwendung des Verbundwerkstoffes „Textilbewehrter Beton“ sind die numerischen und experimentellen Grundlagenerkenntnisse zum Tragverhalten von Bauteilen in für die Baupraxis geeignete Nachweismodelle und Konstruktionsregeln zu überführen. Die aus dem Stahlbetonbau bekannten Ansätze müssen wegen der abweichenden Material- und Verbundeigenschaften für textilbewehrte Betonbauteile angepasst werden. Im Beitrag werden die grundlegenden Tragmechanismen textilbewehrter Elemente unter Zug-, Biege- und Querkraftbeanspruchung sowie punktförmiger Zugbeanspruchung beschrieben und die aus den Untersuchungsergebnissen abgeleiteten Nachweismodelle vorgestellt. Darauf aufbauend werden Sicherheitsbeiwerte für die textile Bewehrung ermittelt und die Berechnungsmodelle in ein Sicherheitskonzept eingebunden. Als einheitlicher Teilsicherheitsbeiwert für Textilbeton wird γtex = 1,5 vorgeschlagen.
For the application of the composite material Textile Reinforced Concrete (TRC) the numerical and experimental knowledge of the load bearing behaviour of construction elements has to be transferred into design models and construction rules applicable for the practice. Due to differences in the material and bond properties the design approach known for steel reinforced concrete has to be adjusted for textile reinforced concrete construction parts. In this paper the basic load-bearing mechanisms of textile reinforced concrete under tension, bending and shear loading as well as under concentrated tensile loading are described and empirically derived design models are presented. Based on the experimental results safety factors for the textile reinforcements are determined and the design models are integrated into an overall safety concept. A partial safety factor for textile reinforced concrete of γtex = 1,5 is recommended.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Tragverhalten, Bemessung, Sicherheitskonzept, Sicherheitsbeiwerte
textile reinforced concrete, load-bearing behavior, design, safety concept, safety factors
Hegger, Josef
Will, Norbert
Schneider, Maike
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 269 - 284
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2021-03-27T11:58:26Z
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ddc:690
openaire
Modellierung und Bemessung von dünnwandigen Platten- und Schalentragwerken aus textilbewehrtem Beton
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37106600X
ger
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Als Großdemonstrator des Sonderforschungsbereichs 532 soll auf dem Gelände der Fakultät für Bauingenieurwesen der RWTH Aachen ein Ausstellungspavillon mit einer Dachkonstruktion aus Textilbeton errichtet werden. Der Beitrag zeigt die automatisierte Bemessung dieser komplexen Tragstruktur mit Hilfe eines hierfür entwickelten numerischen Bemessungsstools. Die Auswertung erfolgt für alle Lastfallkombinationen nach DIN 1055-100 und unter Berücksichtigung der Reduktion der Tragfähigkeit der textilen Bewehrung infolge einer Umlenkung im Riss sowie einer Erhöhung der aufnehmbaren Textilspannungen infolge Biegebeanspruchung. Zur Ermittlung der Tragfähigkeit der Textilbetonschale wurden am Institut für Massivbau Dehnkörper- und Biegeversuche durchgeführt, die in Bewehrungsgrad und Dicke dem realen Bauwerk am Schalenrand entsprachen.
Within the collaborate research center 532 at RWTH Aachen University the construction of an exposition hall with a double-curved roof structure consisting of textile reinforced concrete is currently planned. A numerical tool has been developed to calculate the necessary number of reinforcement layers. Further, the tool evaluates the characteristic stresses of the load case combinations in the ultimate limit state taking into account a reduction of the load-bearing capacity of the textile reinforcement due to alignment of the rovings in the crack bridge and a better activation of the inner filaments for bending induced tension. The resistance of the material has been determined in experimental investigations of tensile and bending specimens of the same thickness and reinforcement ratio as the planned shell structure.
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ddc:690
Textilbetonbauwerk, automatisierte Bemessung, Biegebemessung, Zugtragfähigkeit, ani-sotropes Schädigungsmodel
TRC - shell structure, automated dimensioning, dimensioning for bending, dimensioning for tension, anisotropic damage model
Scholzen, Alexander
Chudoba, Rostislav
Hegger, Josef
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 285 - 296
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ddc:690
openaire
Development of Design Procedures for Flexural Applications of Textile Composite Systems Based on Tension Stiffening Models
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371066115
eng
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qucosa:25797
The Aveston Copper and Kelly (ACK) Method has been routinely used in estimating the efficiency of the bond between the textile and cementitious matrix. This method however has a limited applicability due to the simplifying assumptions such as perfect bond. A numerical model for simulation of tensile behavior of reinforced cement-based composites is presented to capture the inefficiency of the bond mechanisms. In this approach the role of interface properties which are instrumental in the simulation of the tensile response is investigated. The model simulates the tension stiffening effect of cracked matrix, and evolution of crack spacing in tensile members. Independent experimental results obtained from literature are used to verify the model and develop composite tensile stress strain response using alkali resistant (AR) glass textile reinforced concrete.
The composite stress strain response is then used with a bilinear representation of the composite obtained from the tensile stiffening model. The closed form and simplified equations for representation of flexural response are obtained and used for both back-calculation and also design. A method based on the average moment-curvature relationship in the structural design and analysis of one way and two way flexural elements using yield line analysis approaches is proposed. This comprehensive approach directly shows the interrelation of fundamental materials characterization techniques with simplified design equations for further utilization of textile reinforced concrete materials.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bemessungsverfahren, Modellierung, Biegung, Verbundmechanismen, Zugversteifung
design procedures, modelling, flexion, bond mechanisms, tension stiffening
Mobasher, Barzin
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 297 - 314
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openaire
Doppelt gekrümmte Schalen und Gitterschalen aus Textilbeton
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371066247
ger
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Doppelt gekrümmte Schalen und Gitterschalen sind Tragsysteme, die, obwohl in Ihrer Wirkungsweise grundsätzlich verschieden, besonders für den Einsatz von Textilbeton geeignet sind. Aufgrund ihrer doppelten Krümmung weisen derartige Tragsysteme zahlreiche Besonderheiten hinsichtlich Formfindung, Lastabtrag und Herstellung auf. Anhand eines Ausführungsbeispiels von monolithischen Schirmschalen und Konstruktionsstudien zu Gitterschalen werden die Strukturkonzepte und ihre Auswirkungen auf das Tragverhalten, das Bewehrungskonzept und die Auswirkungen auf die Herstellung sowie die Bauteilfügung erläutert.
Structural systems based on double curved monolithic shells or gridshells are both characterised by their good load bearing behaviour depending on the chosen geometry. Although both systems are different regarding their functionality they are suitable applications for TRC while taking advantage of the main constructive and design characteristics of the material. In describing an execution example of an umbrella-shaped shell-structure and design studies on gridshells the relation between structural concept and load bearing behaviour and the relation between the reinforcement concept and production as well as joining are discussed.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
doppelt gekrümmte Schalen, Gitterschalen, Strukturkonzept, Tragverhalten, Bauteilfügung
double curved monolithic shells, gridshells, structural concept, load bearing behavior, joining
Schätzke, Christian
Schneider, Hartwig N.
Joachim, Till
Feldmann, Markus
Pak, Daniel
Geßler, Achim
Hegger, Josef
Scholzen, Alexander
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 315 - 328
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openaire
Tragverhalten von Sandwichkonstruktionen aus textilbewehrtem Beton
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371066514
ger
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Sandwichkonstruktionen mit Deckschichten aus dünnen Metallblechen und Stahlbeton stellen seit Jahrzehnten bewährte und wirtschaftliche Verbundkonstruktionen für Gebäudehüllen dar. Der Einsatz von dünnen Deckschichten aus textilbewehrtem Beton verbindet deren Vorteile und ermöglicht auch bei steigenden Anforderungen an den Wärmeschutz geringe Konstruktionsdicken. Der Beitrag berichtet über die Entwicklung von Ingenieurmodellen zur wirklichkeitsnahen Beschreibung des Tragverhaltens von Sandwichquerschnitten aus textilbewehrtem Beton, Hartschaumdämmkern und geeigneten Verbundmitteln.
Sandwich constructions made of thin metal sheets and structural concrete have been reliable and economic composite structures in the past decades. The application of thin-walled facings made of Textile Reinforced Concrete (TRC) combines the advantages of this construction and allows for slender construction thicknesses despite the progressing demands on thermal insulation. This contribution reports on the development of models, which enable the realistic mechanical description of the load-bearing behavior of the sandwich panels made of two TRC-facings and a core of polymeric rigid foam together with suitable connecting devices.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
textilbewehrter Beton, Sandwichkonstruktionen, Rissbildung, Verbundwirkung, Biegetrag-verhalten
Textile Reinforced Concrete, sandwich panel, cracking, composite action, load-bearing be-havior
Horstmann, Michael
Shams, Ali
Hegger, Josef
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 329 - 340
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2021-03-27T12:01:34Z
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ddc:690
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Brandverhalten textilbewehrter Bauteile
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78015
371066662
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Die Einhaltung von Brandschutzanforderungen ist ein wichtiger Aspekt für sichere Baukonstruktionen. Beim innovativen Werkstoff textilbewehrter Beton, der einen Verbundwerkstoff aus einer Feinbetonmatrix und textiler Bewehrung darstellt, ist das Brandverhalten bisher nur unzureichend erforscht worden. Insbesondere das Tragverhalten der einzelnen Komponenten unter hohen Temperaturen stellt noch eine Wissenslücke in der heutigen Forschung dar. Dieser Artikel befasst sich mit den experimentellen Untersuchungen an einer Feinbetonmatrix, die ein Größtkorndurchmesser von 0,6 mm aufweist, sowie an AR-Glas- und Carbongarnen. Basierend auf instationären Versuchen werden das Spannungs- und Dehnungsverhalten unter hohen Temperaturen abgeleitet und Ansätze zur rechnerischen Beschreibung des Hochtemperaturverhaltens vorgeschlagen.
The design of structural members under fire attack is an important aspect for safe constructions. For the innovative material textile reinforced concrete (TRC), which is a composite material made of fine-grained concrete and textile reinforcement, the fire behavior has not been investigated insufficiently yet. Especially the load-bearing behavior under high-temperatures of the single components marks a gap in the state-of-the-art of science and technology today. This article deals with experimental investigations on a fine-grained concrete matrix, which has maximum grain size of only 0.6 mm, as well as yarns made of AR-glass and carbon. On the basis of transient tests the stress and strain behavior under high temperatures is derived. Finally, a calculative approach for the hightemperature behavior is presented.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbewehrter Beton, Hochtemperaturverhalten, AR-Glas, Carbon, Feinbeton
Textile reinforced concrete, high-temperature behaviour, AR-glass, carbon, fine-grained concrete
Kulas, Christian
Hegger, Josef
Raupach, Michael
Antons, Udo
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 341 - 352
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2021-03-27T12:01:40Z
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ddc:690
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Hochtemperaturverhalten von Stahlbetonplatten mit Textilbetonverstärkung
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78024
371066840
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Die Verwendung von Endlosfilamenten aus Carbon als Bewehrungsmaterial für Beton, sogenannter Textilbeton, bietet die Möglichkeit der Sanierung und der Verstärkung bestehender Stahlbetonkonstruktionen. Dabei muss die Frage nach dem Feuerwiderstand von derart verstärkten Tragwerken beantwortet werden. Aufschluss darüber liefern Brandversuche. Mit Textilbeton verstärkte Stahlbetonplatten haben in Brandversuchen nach der Einheits- Temperaturzeitkurve bei 33 % der Traglast mehr als 60 Minuten standgehalten. Bei 50 % der Traglast kam es nach einer Branddauer von 55 Minuten, bei 65 % nach 30 Minuten, zu einem Zugversagen der textilen Verstärkungsschicht. Bei während des Brandes unbelasteten bzw. gering belasteten Platten lagen die im Anschluss ermittelten Resttragfähigkeiten bei 65 % der Bruchlast nach 30 Minuten Branddauer bzw. bei 50 % der Bruchlast nach 60 Minuten Branddauer. Während und nach der Beflammung waren zunehmende Durchbiegungen und Rissbreiten erkennbar. Es traten aber keine Abplatzungen auf, weshalb die Verstärkungsschicht aus Textilbeton als zusätzliche Betondeckung für die Stahlbewehrung angerechnet werden kann. Diese außerordentlich positiven Ergebnisse zeigen, dass für verstärkte Konstruktionen Feuerwiderstandsklassen von F60 bzw. R60 ohne zusätzliche Maßnahmen erreicht werden können. Dies ist von hoher Relevanz für die wirtschaftliche Anwendung dieser Verstärkungsmethode. Für ein umfassendes Verständnis der Interaktion zwischen den Bewehrungen Textil und Stahl sowie der Versagensmechanismen während des Brandes, sind weitere Erkenntnisse über die mechanischen Eigenschaften von Textilbeton im Hochtemperaturbereich nötig. Auch der Einfluss der Oxidation des Carbons konnte nicht abschließend beurteilt werden.
Using endless carbon filaments for concrete reinforcement, so called textile reinforced concrete, the possibility of reconstruction and strengthening of existing concrete structures arises. The question concerning fire resistance of structures strengthened like this has to be answered. Fire tests provide answers. Steel reinforced concrete slabs strengthened with textile reinforced concrete loaded with 33 % of ultimate load survived an ISO-fire for 60 minutes. Loaded with 50 % and 65 % of ultimate load the slabs failed after 55 minutes and 30 minutes of fire exposure due to tension failure of the textile reinforcement layer. Slabs not loaded or with a low load level during fire exposure showed remaining bearing resistances of 65 % of ultimate load after 30 minutes and 50 % of ultimate load after 60 minutes of fire exposure. During and after fire exposure rising deflections and growing crack widths were observed. However no spalling occurred. Therefore the textile reinforced concrete layer can be taken into account as concrete covering for the steel reinforcement. Those extraordinary positive results document, that reinforced concrete structures with additional fibre reinforced concrete can achieve fire resistance classes of R60 without additional provisions. To achieve comprehensive understanding of interaction between steel and fibre reinforcement and failure mechanisms in case of fire more knowledge concerning the mechanic properties of fibre reinforced concrete at high temperatures is essential. The influence of oxidation of the carbon fibres could not fully be answered.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Feuerwiderstand, Abplatzen, Textilbeton, Brandbeanspruchung, Biegebelastung
fire resistance, spalling, textile reinforced concrete, fire exposure, bending load
Hothan, Sascha
Ehlig, Daniel
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 353 - 368
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2021-03-27T12:01:39Z
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ddc:690
openaire
Bemessungsmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von biegeverstärkten Stahlbetonplatten
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78041
371066980
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
In diesem Beitrag werden ein Berechnungsverfahren und ein Bemessungskonzept für biegebeanspruchte textilbetonverstärkte Stahlbetonbauteile vorgestellt. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Auswertung von Versuchen an verstärkten Stahlbetonplatten mit einer Reihe veränderlicher Ausgangswerte überprüft. Als Ergebnis dieser Arbeit stehen dem Anwender einfach nutzbare, praxisgerechte Bemessungstabellen zur Verfügung.
This article introduces a calculation method and a design concept for reinforced concrete elements strengthened with textile concrete. Its applicability is verified by an analysis of tests with strengthened steel reinforced concrete slabs with a certain variety of design parameters. Results of this work are easy manageable, praxis-orientated design tables that are available for users.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bemessung, Biegeverstärkung, Bemessungstabellen, Bemessungsverfahren, Dehnkörper, Simulation
design method, flexural strengthening, design tables, tensile specimen, simulation
Frenzel, Michael
Curbach, Manfred
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 381 - 400
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2021-03-27T12:01:33Z
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ddc:690
openaire
Sicherheitsbeurteilung und Entwurf von Tragwerken - numerische Analyse mit unscharfen Größen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78038
371066905
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Im Beitrag werden Forschungsergebnisse zum numerischen Entwurf textilbewehrter Verstärkungsschichten zusammengefasst. Die Ergebnisse resultieren im Wesentlichen aus den Arbeiten der Teilprojekte D2-Numerische Simulation, E3-Sicherheitsbeurteilung und E4-Numerische Langzeitprognose des Sonderforschungsbereichs 528. Zusätzlich wird auf Transferleistungen verwiesen.
The paper provides a summary of research results concerning numerical design approaches for textile reinforced structures. The outcome mainly results from the work done in the subprojects of the Collaborative Research Centre 528: D2-Numerical Simulation, E3-Reliability Assessment und E4-Numerical Long-term Prognosis. Further, the paper also points out the transfer potential.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Computergestützter Entwurf, Optimierung, Unschärfe, Fuzzy-Zufälligkeit, Neuronale Netze
Computer aided design, optimization, uncertainty, fuzzy randomness, neural networks
Sickert, Jan-Uwe
Steinigen, Frank
Freitag, Steffen
Pannier, Stephan
Hoffmann, Andreas
Graf, Wolfgang
Kaliske, Michael
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 369 - 380
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2021-03-27T11:58:47Z
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ddc:690
openaire
Tragwerke aus Textilbeton - numerische Strukturanalyse
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78053
371067057
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
qucosa:25797
Der Beitrag gibt einen kompakten Überblick zur Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit der in den Teilprojekten D2-Numerische Simulation, E3-Sicherheitsbeurteilung und E4-Numerische Langzeitprognose des Sonderforschungsbereichs 528 entwickelten Algorithmen und Programmlösungen. Die gezeigten Methoden sind praxistauglich aufbereitet und stehen zur Anwendung für die Analyse des Kurz- und Langzeit-Tragverhaltens von Textilbetonstrukturen zur Verfügung.
The paper provides a compact summary of the ability and applicability of the algorithms and software packages developed in the project parts D2-Numerical Simulation, E3-Reliability Assessment und E4-Numerical Long-term Prognosis of the Collaborative Research Centre 528. The presented methods are prepared for practical use and are available for the analysis of the short- and longterm load-bearing behaviour of textile reinforced concrete structures.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Multi-Referenzebenen-Modell, Faltwerk, Textilbetonverstärkung, Finite Elemente Methode, Großversuche
Multi reference plane model, folded plate structure, textile reinforced concrete strengthening, finite element method, large scale tests
Steinigen, Frank
Sickert, Jan-Uwe
Hoffmann, Andreas
Graf, Wolfgang
Kaliske, Michael
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 401 - 412
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2021-03-27T12:01:24Z
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ddc:690
openaire
Großversuche zur Prüfung der Vorhersagefähigkeit der im SFB 528 entwickelten Rechenmodelle
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-78065
371067170
ger
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qucosa:25797
Ein Ziel des Sonderforschungsbereiches 528 war, das Verbundsystem auf allen Skalenebenen so präzise beschreiben zu können, dass eine hinreichende Genauigkeit bei der Berechnung des Tragverhaltens von Stahlbetonbauteilen mit Textilbetonverstärkung nicht nur bei der Nachrechnung, sondern auch bei der Prognose erreicht wird. Die Vorhersagequalität von Tragfähigkeiten für die Biege-, Querkraft- und Normalkraftverstärkung wurde mit Hilfe von Großversuchen nachgewiesen, deren Ergebnisse vor der Berechnung nicht bekannt waren. Anhand der bereitgestellten Materialparameter und Geometriedaten wurde in den numerischen Teilprojekten sowie in einem experimentell orientierten Teilprojekt das Tragverhalten prognostiziert. Danach wurden die Versuche durchgeführt. Die prognostizierten Traglasten wurden durch die Experimente bestätigt. Der vorliegende Beitrag fokussiert auf die Querkraftverstärkung, da eine detaillierte Beschreibung aller Versuche den Rahmen sprengen würde.
One aim of the developments in the SFB 528 was the description of the compound system as precisely as possible at all scale levels that an adequate precision is not achieved by reinforced concrete components at the calculation of the load carrying behaviour with TRC reinforcements only at the historical calculation but also at the forecast. The forecast quality of load-capacities for the bend, shear and normal force strengthenings was proved with the help of large-scale experiments whose results were not confessed before the calculation. With the provided material parameters and geometry data the load carrying behaviour was forecast in the numeric subprojects as well as in an experimentally oriented subproject. After that the tests were carried out. The forecast loads were confirmed by the experiments. The paper on hand focuses on the shear strengthening since a detailed description of all tests would go beyond the scope.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbeton, Verstärkung, Biegeverstärkung, Querkraftverstärkung, Stützenverstärkung
textile reinforced concrete, strengthening, flexural strengthening, shear strengthening, column strengthening
Brückner, Anett
Ortlepp, Regine
Schladitz, Frank
Curbach, Manfred
Technische Universität Dresden
2011-12-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 413 - 428
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2021-03-27T11:59:49Z
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ddc:690
openaire
Torsionstragverhalten von textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-81686
357201051
ger
In den letzten 15 Jahren wurde vorrangig im Rahmen eines Sonderforschungsbereiches an der Technischen Universität Dresden die Verstärkung bestehender Stahlbetonkonstruktionen mit Textilbeton erforscht. Untersuchungen des Textilbetons, welcher aus einem Feinbeton und einer textilen Bewehrung besteht, erfolgten u. a. in Bezug auf seine Wirkung als Biege-, Querkraft- und Normalkraftverstärkung.
Die vorliegende Arbeit befasst sich nach Kenntnis des Aufstellers erstmals mit dem Torsionstragverhalten von textilbetonverstärkten Stahlbetonbauteilen. Sie soll somit einen Einstieg in die Thematik schaffen und einen grundlegenden Beitrag für die Forschung sowie die Anwendung des Textilbetons in der Praxis leisten.
In einem Überblick zum Stand des Wissens werden Möglichkeiten der Verstärkung sowie allgemeine Eigenschaften der verwendeten Bau- und Verbundstoffe vorgestellt. Des Weiteren erfolgt eine Erläuterung der bereits von anderen Wissenschaftlern durchgeführten experimentellen und theoretischen Untersuchungen zum Torsionstragverhalten von Stahlbetonbauteilen.
Für die eigenen experimentellen Untersuchungen war aufgrund der Erkenntnisse aus dem Stand des Wissens zunächst ein neuer Versuchsstand zu entwickeln. Dessen Konstruktion ermöglicht es, reine Torsionsbelastungen in die Probekörper einzuleiten und ist gleichzeitig so flexibel, dass er für die Untersuchung verschiedener Probekörperquerschnitte genutzt werden kann.
Nach der Darstellung des neuen Versuchsstandes werden die Ergebnisse der 67 durchgeführten Versuche präsentiert. Diese beinhalten u. a. grundlegende Zusammenhänge zwischen dem Torsionstragverhalten und der Menge, der Anordnung und dem Material der Verstärkung sowie der Bauteilgeometrie aber auch des Zusammenwirkens der textilen Bewehrung mit der Stahlbewehrung.
Ein wesentliches Ergebnis der theoretischen Untersuchungen ist ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Torsionstragfähigkeit (Bruchmoment) der verstärkten Stahlbetonbauteile. Für dieses Modell werden – wie im Stahlbetonbau – Stabwerke verwendet, in welche die Geometrie der Bauteile und die Eigenschaften der Baustoffe einfließen.
Weiterhin wurde ein erster handhabbarer Berechnungsansatz zur Abschätzung des Rissmomentes erarbeitet. Die dafür angestellten Überlegungen zum Zusammenwirken des Altbetonkerns und der Feinbetonummantelung sowie der rissunterdrückenden Wirkung der textilen Bewehrung sind ausführlich zusammengefasst.
Zur Abschätzung der Verformungen im Zustand I und II werden Ansätze aus dem Stahlbetonbau überarbeitet, so dass sie auch bei verstärkten Stahlbetonbauteilen Anwendung finden können.
In dem abschießend aufgestellten Bemessungsvorschlag fließen der Stand des Wissens sowie die Erkenntnisse aus den experimentellen und theoretischen Untersuchungen zusammen.
In der Zusammenfassung und dem Ausblick wird verdeutlicht, dass mit dieser Arbeit nicht nur ein Einstieg in das Thema Torsionsverstärkung mit Textilbeton geschaffen wurde, sondern mit den Ergebnissen bereits ein begrenzter Einsatz in der Baupraxis denkbar ist. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit aufgezeigten offenen Fragestellungen sollten jedoch im Rahmen fortführender vertiefender Forschungsarbeiten ausführlich untersucht werden.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Torsion, Textilbeton, Verstärkung, Stahlbeton, Beton, Textil, TU Dresden, Technische Universität Dresden, Curbach
TRC, Textile Reinforced Concrete, TU Dresden, Technische Universität Dresden, Curbach
Schladitz, Frank
Curbach, Manfred
Schnell, Jürgen
Technische Universität Dresden
2012-01-09
2011-10-07
2011-12-20
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T11:59:50Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Querkraftverstärkung von Bauteilen mit textilbewehrtem Beton
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-82198
357196996
ger
qucosa:25957
Die Querkrafttragfähigkeit eines Bauteils kann durch verschiedene Maßnahmen gesteigert werden. Zu den weltweit anerkannten Verfahren gehört das oberflächige Aufkleben von Bewehrungen aus Stahl oder Faserverbundkunststoffen. Der textilbewehrte Feinbeton hingegen ist eine noch weitgehend unbekannte Alternative. Es fehlen ebenso systematische Untersuchungen zum Tragverhalten einer solchen Querkraftverstärkung wie geeignete Bemessungsmodelle.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Möglichkeiten einer textilbewehrten Querkraftverstärkung zu analysieren. An Stahlbetonbalken unterschiedlicher Querschnittsgeometrie wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, die Aufschluss über die Wirkung der Verstärkung sowie typische Versagenszustände geben.
Die für die Querkrafttragfähigkeit entscheidenden Verformungen des Steges wurden durch photogrammetrische Messungen erfasst. Der Vergleich der verstärkten und unverstärkten Probekörper verdeutlicht signifikante Unterschiede. Bei den verstärkten Probekörpern ist die Stauchung des gemittelten Hauptdehnungszustandes steiler geneigt als bei den unverstärkten Probekörpern. Die steilere Neigung der Hauptstauchung, aufgrund der aufgebrachten Verstärkung, hat nach der rechnerischen Tragfähigkeit des Fachwerkmodells zur Folge, dass weniger Lasten über die Stahlbügelbewehrung abgetragen werden können. Die so fehlende Tragfähigkeit gegenüber dem unverstärkten Bauteil muss die Verstärkungsschicht zunächst ausgleichen, bevor eine Traglaststeigerung möglich ist.
Als zweite wesentliche Wirkung begrenzt die textile Bewehrung die Breite der auftretenden Schubrisse wie anhand der gemessenen Rissbreiten nachgewiesen werden konnte. Die Verstärkung verzögert auftretende Schubrisse und begrenzt deren Breite und Ausdehnung. Ein Versagen der Biegedruckzone durch Schubdruckbruch tritt so erst bei deutlich höheren Lasten ein als es bei unverstärkten Stahlbetonbauteilen der Fall ist.
Nach dem herkömmlichen Fachwerkmodell der Stahlbügelbewehrung sind die Stegbewehrungen eines Bauteils in der Biegedruckzone zu verankern. Externe Querkraftverstärkungen können aber nur selten oder mit hohem Aufwand bis zur Höhe der Biegedruckzone geführt werden. Meist behindern anschließende Querschnittsteile die Erreichbarkeit zur Druckzone.
Für die experimentellen Untersuchungen wurden die Probekörper mit einer U-förmigen Verstärkung außerhalb der rechnerischen Biegedruckzone versehen. Die geprüften Tragfähigkeiten lagen dennoch deutlich über der Tragfähigkeit der unverstärkten Referenz. Eine Verankerung der Verstärkung am Steg des Bauteils scheint demnach möglich.
Das Kräftegleichgewicht einer solchen Verankerung wurde mit einem neu entwickelten Stabwerkmodell nachgewiesen. Die Eignung des Modells zur Berechnung der Tragfähigkeit der Verstärkung wurde durch Nachrechnung der eigenen Versuche geprüft.
Zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Verankerung der Verstärkung wurden an separaten Verbundprobekörpern untersucht. Es wurden verschiedene Verankerungsmittel geprüft, die durch Querdruck die Tragfähigkeit der Verbundfuge von Alt- und Feinbeton erhöhen. Die besten Ergebnisse erreichten Verankerungen mit vorgespannten Ankern. Die Steigerung der Verbundtragfähigkeit ist allerdings gering, da die notwendigen Bohrungen für die Anker die wirksame Fläche der textilen Bewehrung schwächen.
Shear resistance of structural members can be increased by different measures. So far only reinforcements from steel or fibre-reinforced plastic pasted on the surface have been acknowledged worldwide. Textile reinforced fine grained concrete, however, is still mostly an unknown option. Systematic research into the load bearing behaviour of this kind of shear strengthening as well as qualified design rules are missing.
It is the aim of this thesis to analyse the possibilities of textile reinforced shear strengthening. Experimental investigations on RC beams with different cross sectional geometries provided information about the strengthening effect as well as common failure modes.
The web deformations, which are crucial for the shear resistance, were recorded by photogrammetric measurements. A comparison of strengthened and unstrengthened specimen demonstrates significant differences. In case of the strengthened sample, the compressive strain of the averaged principle strain condition has a steeper inclination than in case of the unstrengthened specimen. This steeper inclination ensues from the applied strengthening. According to the calculated load-bearing capacity of the truss model, the steeper inclination results in less loads being removed by the steel stirrup reinforcement. Compared to the unstrengthened structural member, this lack in the load-bearing capacity has to be evened out by the strengthening layer before an increase in the load carrying capacity is possible.
Secondly, the textile reinforcement limits the width of the occurring shear cracks. This could be proven by measuring the crack-width. The strengthening delays occurring shear cracks and restricts their widths and extension. Consequently, failure of the flexural compression zone induced by shear cracks only occurs under significantly higher loads than in unstrengthened RC members.
In the traditional truss model of the steel stirrup reinforcement, the web reinforcements of a structural member have to be anchored in the flexural compression zone. However, external shear strengthening can be pulled up to the height of the flexural compression zone only rarely or with great effort. Often connected parts of the cross section prevent access to the compression zone.
For the purpose of the experimental analysis, the specimens were fit with a U-shaped strengthening layer outside the calculated flexural compression zone. Nevertheless, the measured load-bearing capacities were distinctly higher than the load-bearing capacity of the unstrengthened reference beam. Consequently, anchoring the strengthening at the specimen’s web appears to be possible.
The force balance of such an anchorage could be proved with the help of a newly developed strut-and-tie-model. The applicability of the model for calculating the load bearing capacity of the strengthening was checked by recalculating the corresponding test results.
Additional structural measures for anchoring the strengthening were tested on separate bond specimens. Furthermore, various anchorage materials which increase the load carrying capacity of the interface between old and fine grained concrete through transverse pressure were tested. The best results could be achieved with pre-stressed anchorages. However, the resulting load-bearing capacity’s increase was only slight because the drill holes required for the anchors reduce the effective area of the textile reinforcement.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Beton, textilbewehrter Beton, Querkraft, Verstärkung, Tragfähigkeit
concrete, textile reinforced concrete, shear, strengthening, loadbearing capacity
Brückner, Anett
Curbach, Manfred
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2012-01-17
2011-10-10
2011-12-16
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T12:00:22Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
openaire
Ermüdung des Verbundes von Stahlbeton unter Querzug
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-83503
368402886
ger
Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die gezielte Analyse des Verbundverhaltens zwischen Bewehrungsstahl und Beton unter kombinierter Beanspruchung aus Ermüdung und Querzug. Den Hintergrund bilden Stahlbetonbauteile, wie z. B. Fahrbahnplatten von Verbundbrücken, welche einen zweiaxialen Lastabtrag unter nicht vorwiegend ruhenden Belastungen aufweisen.
Die Untersuchungen für normal- und hochfesten Beton erfolgten an Ausziehkörpern mit einem durch Querzugspannungen hervorgerufenen Längsriss entlang des Bewehrungsstabes. Das Versuchsprogramm beinhaltete hochzyklische Schwellversuche mit unterschiedlichen Schwingspielen und variierenden Längsrissbreiten bis zu einer Million Lastwechseln. Anhand der Entwicklung des Schlupfes zwischen Bewehrungsstab und Beton konnte eine deutliche Abhängigkeit des Verbundwiderstandes vom Querzug beobachtet werden.
Aufbauend auf der Schlupfentwicklung erfolgt die Ableitung von normierten Wöhlerlinien der Verbundermüdung. Diese Wöhlerlinien können direkt in Beziehung zu den Wöhlerlinien der Betonstahlermüdung gesetzt werden und vereinfachen die Erstellung von Dauerfestigkeitsdiagrammen für Bemessungszwecke. Es wird deutlich, dass die Ermüdungsfestigkeit des Verbundes durch das Vorhandensein eines Längsrisses gegenüber der Betonstahlermüdung verstärkt an Bedeutung gewinnt.
The main focus of the present work is the specific analysis of the bond behaviour between reinforcement and concrete under combined loading due to fatigue and transverse tension. The background is formed by reinforced concrete elements such as bridge decks of steel-concrete composite bridges, which show a biaxial load bearing behaviour under not predominantly monotonic loading.
The investigations for both normal strength and high performance concrete were conducted on pull-out specimens with a longitudinal crack along the reinforcing bar caused by transverse tensile stresses. The experimental program included high cyclic tests with different stress ranges and varying longitudinal crack widths up to one million load cycles. By means of the slip development, a definite dependency of the bond strength on the transverse tension could be observed.
Based on the slip development, normalised S-N curves for bond fatigue have been deduced. These S-N curves can be set in direct relation to the S-N curves for steel fatigue and simplify creating constant life diagrams for design purposes. It becomes clear that the bond fatigue strength, due to an existing longitudinal crack, gains in importance in comparison to the fatigue strength of the reinforcing steel.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Verbundverhalten, Ausziehversuch, Querzug, Ermüdung des Verbundes, hochzyklische Belastung, Längsrissbildung, Wöhlerlinien, Schwellbelastung, Schlupfentwicklung
Bond behaviour, Pull-out test, Transverse tension, Fatigue of bond, High cyclic loading, Longitudinal cracking, S-N curves, Repeated loading, Slip development
Lindorf, Alexander
Curbach, Manfred
Tue, Nguyen Viet
Technische Universität Dresden
2012-02-28
2011-08-17
2011-12-01
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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2021-03-27T11:58:14Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Bestandskonforme Weiternutzung von Fabriken: Adequate and sustainable further use of factory buildings
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-84517
369382315
ger
Der gegenwärtig vorhandene Gebäudebestand prägt entscheidend unsere urbane Umwelt und bestimmt maßgeblich deren Qualität. Darüber hinaus binden Bestandsgebäude wertvolle stoffliche und energetische Ressourcen, welche für deren Errichtung eingesetzt wurden. Der verantwortungsbewusste und zukunftsorientierte Umgang mit unserer Umwelt gebietet generell die Erhaltung dieser Ressourcen. Darin eingeschlossen sind die Meisten der zahlreich vorhandenen Bauwerke, die gegenwärtig ungenutzt brach liegen. Dies gilt in Ostdeutschland insbesondere für Fabrikgebäude.
Es bedarf des grundsätzlichen Nachweises des diesen Gebäuden innewohnenden Wertes, welcher im Rahmen der vorliegenden Arbeit geführt wird. Dabei werden auch bislang in der üblichen Betrachtung unberücksichtigte, allerdings wesentliche, Gebäudewerte qualitativ dargestellt, sodass damit eine Brache exakter und förderlicher bewertet werden kann. Darin kann der Schlüssel für eine zukünftig erfolgreichere Weiternutzung von Brachen liegen.
Für eine erfolgsorientierte Projektentwicklung im Bestand ergibt sich mit der neu eingeführten „Methode des Strukturabgleichs“ zur Findung bestandskonformer Weiternutzungen eine neue praxisorientierte Herangehensweise. Beispielhaft werden dazu erste verschiedene Fabrikarten in ihrer Funktionsweise einschließlich der daraus resultierenden statischbaukonstruktiven Ausformungen analysiert und so Gebäudetypen definiert. Über die Festlegung maßgebender struktureller Gebäudeparameter werden für die typisierten Bestandsgebäude die zugehörigen Strukturdaten ermittelt, sodass der Abgleich mit den hauptsächlichen Eigenschaften heute nachgefragter Nutzungsanforderungen erfolgen kann.
Die auf wesentliche Strukturdaten reduzierte und daher einfach handhabbare „Methode des Strukturabgleichs“ erlaubt Aussagen zur wirtschaftlich optimierten Bestandsaktivierung und ist damit auch eine Grundlage zur Minimierung statischbaukonstruktiver Eingriffe in die Bausubstanz.
Die vorliegende Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Ermöglichung bestandskonformer Weiternutzungen brach liegender Fabrikgebäude und trägt so zur Erhaltung wertvoller baulicher Ressourcen sowie zur Verbesserung der urbanen Qualität unserer Umwelt bei.
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ddc:690
Weiternutzung, Umnutzung, Revitalisierung, Reaktivierung, Bestandskonform, Fabrik, Fabrikgebäude, Nachhaltigkeit, Bestand, Ressourcenschonung, stoffliche, energetische, natürliche, Ressourcen, Tragwerke im Bestand, Bestandskonforme Weiternutzung
Adequate sustainable further use of factory buildings
Stengler, Matthias
Weller, Bernhard
Fellmann, Dieter
Technische Universität Dresden
2012-03-26
2011-07-03
2012-02-01
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2021-03-27T11:58:06Z
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openaire
Bemessungsmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von biegeverstärkten Stahlbetonplatten
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77684
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In diesem Beitrag werden ein Berechnungsverfahren und ein Bemessungskonzept für biegebeanspruchte textilbetonverstärkte Stahlbetonbauteile vorgestellt. Ihre Anwendbarkeit wird durch die Auswertung von Versuchen an verstärkten Stahlbetonplatten mit einer Reihe veränderlicher Ausgangswerte überprüft. Als Ergebnis dieser Arbeit stehen dem Anwender einfach nutzbare, praxisgerechte Bemessungstabellen zur Verfügung.
In dieser Version weisen die Grafiken eine bessere Qualität auf.
This article introduces a calculation method and a design concept for reinforced concrete elements strengthened with textile concrete. Its applicability is verified by an analysis of tests with strengthened steel reinforced concrete slabs with a certain variety of design parameters. Results of this work are easy manageable, praxis-orientated design tables that are available for users.
This version contains figures with a better quality.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bemessung, Biegeverstärkung, Bemessungstabellen, Bemessungsverfahren, Dehnkörper, Simulation
design method, flexural strengthening, design tables, tensile specimen, simulation
Frenzel, Michael
Curbach, Manfred
Technische Universität Dresden
2012-03-05
2011
Textilbeton in Theorie und Praxis : Tagungsband zum 6. Kolloquium zu textilbewehrten Tragwerken (CTRS6). - Dresden: Technische Universität, 2011. - S. 381 - 400
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2021-03-27T11:59:02Z
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ddc:690
openaire
Querkraftverstärkung von Bauteilen mit textilbewehrtem Beton
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357196996
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-82198
qucosa:25882
Die Querkrafttragfähigkeit eines Bauteils kann durch verschiedene Maßnahmen gesteigert werden. Zu den weltweit anerkannten Verfahren gehört das oberflächige Aufkleben von Bewehrungen aus Stahl oder Faserverbundkunststoffen. Der textilbewehrte Feinbeton hingegen ist eine noch weitgehend unbekannte Alternative. Es fehlen ebenso systematische Untersuchungen zum Tragverhalten einer solchen Querkraftverstärkung wie geeignete Bemessungsmodelle.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Möglichkeiten einer textilbewehrten Querkraftverstärkung zu analysieren. An Stahlbetonbalken unterschiedlicher Querschnittsgeometrie wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, die Aufschluss über die Wirkung der Verstärkung sowie typische Versagenszustände geben.
Die für die Querkrafttragfähigkeit entscheidenden Verformungen des Steges wurden durch photogrammetrische Messungen erfasst. Der Vergleich der verstärkten und unverstärkten Probekörper verdeutlicht signifikante Unterschiede. Bei den verstärkten Probekörpern ist die Stauchung des gemittelten Hauptdehnungszustandes steiler geneigt als bei den unverstärkten Probekörpern. Die steilere Neigung der Hauptstauchung, aufgrund der aufgebrachten Verstärkung, hat nach der rechnerischen Tragfähigkeit des Fachwerkmodells zur Folge, dass weniger Lasten über die Stahlbügelbewehrung abgetragen werden können. Die so fehlende Tragfähigkeit gegenüber dem unverstärkten Bauteil muss die Verstärkungsschicht zunächst ausgleichen, bevor eine Traglaststeigerung möglich ist.
Als zweite wesentliche Wirkung begrenzt die textile Bewehrung die Breite der auftretenden Schubrisse wie anhand der gemessenen Rissbreiten nachgewiesen werden konnte. Die Verstärkung verzögert auftretende Schubrisse und begrenzt deren Breite und Ausdehnung. Ein Versagen der Biegedruckzone durch Schubdruckbruch tritt so erst bei deutlich höheren Lasten ein als es bei unverstärkten Stahlbetonbauteilen der Fall ist.
Nach dem herkömmlichen Fachwerkmodell der Stahlbügelbewehrung sind die Stegbewehrungen eines Bauteils in der Biegedruckzone zu verankern. Externe Querkraftverstärkungen können aber nur selten oder mit hohem Aufwand bis zur Höhe der Biegedruckzone geführt werden. Meist behindern anschließende Querschnittsteile die Erreichbarkeit zur Druckzone.
Für die experimentellen Untersuchungen wurden die Probekörper mit einer U-förmigen Verstärkung außerhalb der rechnerischen Biegedruckzone versehen. Die geprüften Tragfähigkeiten lagen dennoch deutlich über der Tragfähigkeit der unverstärkten Referenz. Eine Verankerung der Verstärkung am Steg des Bauteils scheint demnach möglich.
Das Kräftegleichgewicht einer solchen Verankerung wurde mit einem neu entwickelten Stabwerkmodell nachgewiesen. Die Eignung des Modells zur Berechnung der Tragfähigkeit der Verstärkung wurde durch Nachrechnung der eigenen Versuche geprüft.
Zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Verankerung der Verstärkung wurden an separaten Verbundprobekörpern untersucht. Es wurden verschiedene Verankerungsmittel geprüft, die durch Querdruck die Tragfähigkeit der Verbundfuge von Alt- und Feinbeton erhöhen. Die besten Ergebnisse erreichten Verankerungen mit vorgespannten Ankern. Die Steigerung der Verbundtragfähigkeit ist allerdings gering, da die notwendigen Bohrungen für die Anker die wirksame Fläche der textilen Bewehrung schwächen.
Shear resistance of structural members can be increased by different measures. So far only reinforcements from steel or fibre-reinforced plastic pasted on the surface have been acknowledged worldwide. Textile reinforced fine grained concrete, however, is still mostly an unknown option. Systematic research into the load bearing behaviour of this kind of shear strengthening as well as qualified design rules are missing.
It is the aim of this thesis to analyse the possibilities of textile reinforced shear strengthening. Experimental investigations on RC beams with different cross sectional geometries provided information about the strengthening effect as well as common failure modes.
The web deformations, which are crucial for the shear resistance, were recorded by photogrammetric measurements. A comparison of strengthened and unstrengthened specimen demonstrates significant differences. In case of the strengthened sample, the compressive strain of the averaged principle strain condition has a steeper inclination than in case of the unstrengthened specimen. This steeper inclination ensues from the applied strengthening. According to the calculated load-bearing capacity of the truss model, the steeper inclination results in less loads being removed by the steel stirrup reinforcement. Compared to the unstrengthened structural member, this lack in the load-bearing capacity has to be evened out by the strengthening layer before an increase in the load carrying capacity is possible.
Secondly, the textile reinforcement limits the width of the occurring shear cracks. This could be proven by measuring the crack-width. The strengthening delays occurring shear cracks and restricts their widths and extension. Consequently, failure of the flexural compression zone induced by shear cracks only occurs under significantly higher loads than in unstrengthened RC members.
In the traditional truss model of the steel stirrup reinforcement, the web reinforcements of a structural member have to be anchored in the flexural compression zone. However, external shear strengthening can be pulled up to the height of the flexural compression zone only rarely or with great effort. Often connected parts of the cross section prevent access to the compression zone.
For the purpose of the experimental analysis, the specimens were fit with a U-shaped strengthening layer outside the calculated flexural compression zone. Nevertheless, the measured load-bearing capacities were distinctly higher than the load-bearing capacity of the unstrengthened reference beam. Consequently, anchoring the strengthening at the specimen’s web appears to be possible.
The force balance of such an anchorage could be proved with the help of a newly developed strut-and-tie-model. The applicability of the model for calculating the load bearing capacity of the strengthening was checked by recalculating the corresponding test results.
Additional structural measures for anchoring the strengthening were tested on separate bond specimens. Furthermore, various anchorage materials which increase the load carrying capacity of the interface between old and fine grained concrete through transverse pressure were tested. The best results could be achieved with pre-stressed anchorages. However, the resulting load-bearing capacity’s increase was only slight because the drill holes required for the anchors reduce the effective area of the textile reinforcement.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Beton, textilbewehrter Beton, Querkraft, Verstärkung, Tragfähigkeit
concrete, textile reinforced concrete, shear, strengthening, loadbearing capacity
Brückner, Anett
Curbach, Manfred
Zilch, Konrad
Technische Universität Dresden
2012-03-27
2011-10-10
2011-12-16
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2021-03-27T11:58:54Z
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ddc:620
ddc:621.3
ddc:690
openaire
Beitrag zur Optimierung von Netzwerkbogenbrücken
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370687361
ger
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer optimalen Tragstruktur für Netzwerkbogenbrücken. Dabei wird die systematische Nutzung der Optimierungspotenziale dieses Brückentragwerkes an ausgewählten Tragwerkselementen erarbeitet. Es werden Lösungsvorschläge für die System- und Detailausbildung sowie Berechnungs- und Entwurfsgrundlagen entwickelt. Die Schwerpunkte der Arbeit bilden die Entwicklung von ermüdungssicheren Hängeranschlusskonstruktionen, statisch effizienten Hängernetzen sowie Bögen, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Materialverbrauch auszeichnen.
Um eine ausreichende Ermüdungssicherheit der in dieser Hinsicht maßgebenden Hängeranschlusskonstruktionen zu gewährleisten, ist es notwendig, die risserzeugenden Spannungsspitzen zu minimieren und möglichst einen homogenen Spannungsverlauf über das gesamte Bauteil zu erzeugen. Mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung wird zunächst eine optimale Lösung für die Hängeranschlusskonstruktion entworfen. Anschließend erfolgt die Entwicklung einer Bestimmungsgleichung für die Kerbwirkungszahl dieser Anschlusskonstruktion, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht.
Zur effizienten Nutzung der statischen Vorteile von Netzwerkbogenbrücken ist die Anordnung der Hänger von großer Bedeutung. Um die vorteilhafteste Hängeranordnung zu ermitteln, werden fünf mögliche Hängernetze mit variierenden Hängerneigungsparametern, Hängeranzahlen und Stützweiten hinsichtlich gezielt ausgewählter statischer Kriterien untersucht und bewertet. Daraus resultierend werden Empfehlungen formuliert, die dem Ingenieur die Wahl eines für entsprechende Rahmenbedingungen geeigneten Hängernetzes erleichtern.
Auch die konstruktive Ausführung des Bogens sowie des oberen Windverbandes und das damit verbundene Tragverhalten sind beim Entwurf einer effizienten Netzwerkbogenbrücke von großer Bedeutung. Deswegen wird der Einfluss von Form, Geometrie und Steifigkeit des Bogens sowie von Ausführung und Konstruktion anderer Tragwerksteile auf die Bogenstabilität analysiert. Darauf aufbauend erfolgt die Optimierung dieser Konstruktionsparameter, um die Stahlmasse des Bogens ohne maßgebliche Reduzierung der Tragfähigkeit zu minimieren. Zusätzlich werden verschiedene Ersatzimperfektionen bezüglich ihrer Auswirkung auf die rechnerische Bogenstabilität untersucht und die maßgebenden Vorverformungen hinsichtlich ihrer Form und ihrer Größe herausgestellt.
In ausgewählten Beispielen werden abschließend die entwickelten Lösungen mit Bauwerken aus der Praxis verglichen, um die Effizienz des optimierten Tragwerkes zu demonstrieren.
This work of research will tackle the development of an optimal structure for network arch bridges. The systematic employment of potentials to optimize these bridge structures will be examined for selected structural members. Suggestions for the construction of the bridge system and of selected details as well as basics for calculation and design will be developed. This paper will focuses mainly on the design of fatigue-proof hanger connections, statically efficient hanger networks as well as arches, which have a high load carrying capacity along with low material consumption.
In order to provide sufficient security against fatigue failure for the decisive connections of the hanger bars, stress peaks that cause cracks have to be minimized and homogeneous stress distribution within the whole element has to be ensured. Initially, this paper will delineate an optimal solution for hanger connections by means of parameter-based shape optimization and subsequent topology adaptation. In the following, an analytic formula for the stress concentration factor of this connection will be developed in order to enable the application of the notch stress concept for hanger connections.
To apply the static advantages of network arch bridges efficiently, the arrangement of the hangers is essential. In order to determine the most efficient hanger arrangement, five possible hanger arrangements with varying parameters (slope of the hangers, number of the hangers and span of the bridge) will be analyzed and evaluated with respect to systematically selected static criteria. On the basis of these investigations, recommendations for engineers how to choose an optimized hanger arrangement according to different geometrical bridge parameters will be made.
Additionally, the constructive design of the arches and the upper wind bracing as well as the associated structural behavior are significant when an efficient network arch bridge is to be designed. For this reason, this paper will analyze the influence of the arch-shape, the arch-geometry and the arch-stiffness as well as the design and construction of other structural members on the stability of the arch. Based on these results, the constructive parameters will be optimized in order to reduce the steel weight of the arch without significantly reducing the load carrying capacity. Furthermore, the influence of different imperfections on the arch stability will be analyzed and the form and size of the decisive initial deflections emphasized.
Finally, systematically selected examples will provide a comparison between the developed solutions and existing bridge structures in order to demonstrate the efficiency of the optimized structure.
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Netzwerkbogenbrücken, Bogenbrücken, Optimierung, Hängeranschlüsse, Hängernetz, Bogentragfähigkeit, Bogenstabilität
Network Arch Bridges, Arch Bridges, Optimizing, Hanger Connections, Hanger Arrangement, Arch Stability
Teich, Stephan
Graße, Wolfgang
Stroetmann, Richard
Stranghöner, Natalie
Technische Universität Dresden
2012-04-16
2011-08-05
2012-02-14
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doc-type:doctoralThesis
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2023-03-07T10:12:40Z
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ddc:690
openaire
Sonderforschungsbereich 528 - Textile Bewehrungenzur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung - Abschlussbericht: Sonderforschungsbereich 528 - Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung - Abschlussbericht: gekürzte Fassung
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-86425
372156452
ger
Nach zwölf Jahren endete am 30.6.2011 die Förderung des Sonderforschungsbereiches 528 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Der Abschlussbericht fasst die zentralen Ergebnisse des Sonderforschungsbereiches auf dem Gebiet der Verstärkung und Instandsetzung mit textilbewehrtem Beton über die gesamte Laufzeit des SFBs zusammen. Dazu berichten die einzelnen Teilprojekte über ihre aktuellen Erkenntnisse aus der letzten Förderperiode.
Textilbeton, Verstärkung, Bemessung, Konstruktion, Modellierung
textile reinforced concrete, strengthening, design, construction, modelling
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Curbach, Manfred
Ortlepp, Regine
Technische Universität Dresden
2012-05-08
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2021-03-27T11:59:18Z
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openaire
Erosionsbeständigkeit nichtbindiger Lockergesteine: Abschlussberichte zur Forschungs- und Entwicklungsarbeit
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372145574
ger
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ddc:690
Innere Erosion, Erosionsbeständigkeit, Lockergestein, Boden, Filter, Filterbeständigkeit, Sickerwasserströmung, Suffosion, Kontakterosion, Kornverteilung, Korngerüst
Internal erosion, erodibility, soil, filter, filter stability, seepage flow, grain size configuration
Ziems, Jürgen
Technische Universität Dresden
2012-05-15
1965
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2021-03-27T12:02:09Z
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openaire
Hysteresis der Feuchtespeicherung in porösen Materialien
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375773347
ger
In dieser Arbeit wird eine einheitliche physikalische Beschreibung des Feuchtespeicherverhaltens poröser Materialien gegeben, und ein anwendungsorientiertes Modell daraus abgeleitet. Insbesondere wird die Hysteresis der Feuchtespeicherung berücksichtigt.
Die thermodynamischen Grundlagen der Feuchtespeicherung werden vollständig abgeleitet. Die Energie des kondensierten Wassers wird durch die Energie der freien Flüssigphase zuzüglich einer Porenwechselwirkungsenergie dargestellt. Um das Kondensationsverhalten zu beschreiben, wird ein thermodynamisches Kondensationspotential eingeführt; dabei werden ein Ungleichgewicht zwischen Kondensatphase und Wasserdampf sowie mehrere unabhängige Wassergehalte im Porensystem zur Darstellung der Hysteresis berücksichtigt. Für verschiedene in der Literatur beschriebene Sorptionsprozesse wird mit einheitlichen Zustandsgrössen das Kondensationspotential berechnet. Die Hysteresis wird als verzögerte Bewegung des Systemzustandes in der Berg- und Tallandschaft des Kondensationspotentials interpretiert.
Es wurden an 11 Materialien Sorptionsmessungen im hygroskopischen Luftfeuchtebereich (0-92% RH) durchgeführt: Eine Adsorptionskurve und mehrere Desorptionskurven, sowie eine Langzeitmessung der Feuchteaufnahme bei 92% RH. Aus dem Adsorptions-Desorptionsverhältnis entnimmt man, dass der Hysteresis-Effekt typischerweise etwa 20% ausmacht.
Mit den Messungen werden für alle Materialien das Modell der unabhängigen Domänen, das hysteretische thermodynamische Kondensationspotential und das Sorptionskurvensystem parametrisiert. Die Feuchteaufnahme bei dem Langzeitexperiment lässt sich durch eine bimodale Exponentialfunktion beschreiben.
Die Kurven von hygroskopischer Adsorption und Desorption werden durch analytische Funktionen angenähert. Die Steigungen der Zwischenkurven werden aus den Steigungen der Hauptkurven berechnet. In gleicher Weise wird auch der überhygroskopische Bereich dargestellt, unter Zuhilfenahme externer Messdaten. Schliesslich ergeben sich zwei getrennt parametrisierte, aneinander angrenzende Sorptionsschleifen für den hygroskopischen und den überhygroskopischen Bereich. Alle Parameter werden so angepasst, dass eine grösstmögliche Übereinstimmung mit dem Domänenmodell erzielt wird.:1. Einleitung
2. Allgemeine Thermodynamik der Feuchtesorption
3. Sorptionsmodelle in einheitlicher Beschreibung
4. Experimentell untersuchte Materialien
5. Parametrisierung von Modell und Sorptionskurven
6. Zusammenfassung
A.1. Details zur Theorie
A.2. Details zum Experiment
A.3. Details zur Parametrisierung
This work gives a unified physical description of moisture storage in very different porous materials and derives an application-oriented model, especially the hysteresis of moisture storage has been investigated extensively.
A full derivation of the thermodynamics of moisture sorption is given. The energy of condensed water is described by the energy of the free liquid plus a pore interaction energy. To describe the condensation behaviour, a thermodynamic condensation potential is introduced. It takes into account a non-equilibrium between condensed water and water vapour as well as several independent moisture contents in the liquid phase to describe the hysteresis. For many different sorption processes described in literature the condensation potential is derived, using always the same state variables. Hysteresis is interpreted as a delayed movement of the system in the hill-and-valley-landscape of the condensation potential.
Sorption measurements have been performed for 11 different materials in the hygroscopic region (0-92% RH). One adsorption curve and several desorption curves and also the time dependent moisture sorption at 92% RH in a long-time experiment have been measured. From the adsorption-desorption ratio it can be concluded that the influence of hygroscopic hysteresis is typically about 20%.
From the measurement results, for all materials the model of independent domains, the hysteretic condensation potential and the sorption curve system are parameterised. The moisture uptake of the long-time experiment can be described by a bimodal exponential function.
The curves of hygroscopic adsorption and desorption are approximated by analytical functions. The slopes of the intermediate curves are calculated from the slopes of the main curves. In the same way the overhygroscopic region is approximated, using external measurement results. Finally a model is presented with two neighbouring sorption loops, one for the hygroscopic, one for the overhygroscopic region. All parameters are fitted to the predictions of the domain model.:1. Einleitung
2. Allgemeine Thermodynamik der Feuchtesorption
3. Sorptionsmodelle in einheitlicher Beschreibung
4. Experimentell untersuchte Materialien
5. Parametrisierung von Modell und Sorptionskurven
6. Zusammenfassung
A.1. Details zur Theorie
A.2. Details zum Experiment
A.3. Details zur Parametrisierung
info:eu-repo/classification/ddc/532
ddc:532
info:eu-repo/classification/ddc/621
ddc:621
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hysterese; Feuchtigkeit; Feuchtluft; Wasserdampf-Sorptions-Isotherme; Porosität; Thermodynamisches Potenzial
Hysteresis, Feuchte, Feuchtespeicherung, Wasser, poröses Material, Sorptionskurven, Thermodynamik, Kondensationspotential
Hysteresis, Moisture, Moisture Storage, Water, porous Material, Sorption curves, Thermodynamics, Condensation potential
Funk, Max
Grunewald, John
Ghazi-Wakili, Karim
Bednar, Thomas
Technische Universität Dresden
2012-07-24
2010-01-30
2011-11-07
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2021-03-27T12:07:45Z
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Die Saalebrücke in Alsleben: Eine Dokumentation der Baugeschichte
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378265946
ger
Die Saalebrücke bei Alsleben ist ein Bauwerk mit bewegter Geschichte, die in diesem Buch detailliert rekonstruiert wird. Dabei wird – neben historisch interessanten Fakten – die Sicht vor allem auf die bautechnischen Details gelegt. So wird am Anfang die Entstehung von der ersten Idee bis zur Vergabe beleuchtet, wobei dies einen guten Einblick in die damalige Zeit gibt, in dem die Unterschiede, insbesondere aber auch die eine oder andere Gemeinsamkeit zur heuteigen Zeit aufgezeigt werden. Anschließend wird die zu diesem Zeitpunkt erstmalig verwendete Konstruktionsweise für eine Bogenbrücke mit vorgespanntem Zugband erklärt, die das Bauwerk, nicht nur wegen seines hauptverantwortlichen Planers – Franz Dischinger –, sondern vor allem konstruktiv zu einem besonders Erhaltenswerten macht.
Der Bedarf einer Erhaltungsmaßnahme entstand das erste Mal nach dem 2. Weltkrieg, als ein Bogen der Vorlandbrücke des Bauwerkes gesprengt wurde. In der Dokumentation des Wiederaufbaus wird vor allem die Schwierigkeit eines solchen Unterfangens kurz nach Kriegsende deutlich.
Aufgrund der lückenhaften Dokumentation und der mangelhaften Bauwerkserhaltung während der DDR-Zeit ist auch das nächste Kapitel in der Geschichte von Erhaltung geprägt. Ausführlich werden die Zustandsermittlung und die darauf folgende grundhafte Instandsetzung des sich in einem desolaten Zustand befindlichen Bauwerks nach der Wiedervereinigung beschrieben. Die sehr detaillierte Dokumentation von der Planung über die Bauausführung bis hin zu den Nacharbeiten infolge von Baumängeln sowie die Kostenaufstellung sind vor allem für fachliche interessierte Leser empfehlenswert.:Ein persönliches Vorwort S. 3
1. Die Bemühungen um den Bau der Brücke (1891 bis 1927) S. 7
2. Dau Bauwerksentwurf (1927) S. 13
3. Das vorgespannte Zugband von Dischinger (1928) S. 14
4. Ausschreibung, Angebotsbewertung und Bauvertrag (1927/1928) S. 19
5. Die Grundsteinlegung (1928) S. 29
6. Die Bauausführung (1928) S. 33
7. Die Verkehrsfreigabe (1928) S. 38
8. Die Gewährleistungsfrist (1929 bis 1933) S. 47
9. Das Brückengeld (1928 bis 1946) S. 49
10. Sprengung und Wiederaufbau (1945) S. 53
11. Zustand und Tragfähigkeit (1992) S. 59
12. Die Planung der Instandsetzung (1994 bis 1996) S. 74
13. Die Ausschreibung der Instandsetzung (1996) S. 77
14. Entwurf und Bau der Behelfsbrücke (1996 bis 1997) S. 84
15. Die Ausführung der Instandsetzung (1997 bis 2000) S. 104
16. Die Schäden bei der Instandsetzung des Überbaues Ü 3 S. 214
17. Die Verkehrsfreigabe (2000) S. 246
18. Die Kosten S. 249
19. Rückblick und Ausblick S. 262
20. Literatur S. 264
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Brückenbau, Saalebrücke, Alsleben, Bogen mit vorgespanntem Zugband, Dischinger, Instandsetzung, Bauhistorie
Arch with prestressed tie rod, Dischinger, reconstruction, History of construction, bridge building
Standfuß, Friedrich
Technische Universtiät Dresden
2013-01-30
2000
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
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2021-03-27T12:08:10Z
qucosa:tud
doc-type:Text
doc-type:workingPaper
open_access
ddc:690
openaire
Physikalische Grundlagen des thermischen Raummodells THERAKLES
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-102112
377763322
ger
Das thermische Raummodell THERAKLES berechnet das dynamische Verhalten eines Raumes und seiner Umschließungsflächen in Abhängigkeit von realistischen Klimarandbedingungen, sowie Nutzer- und Anlagenverhalten. Neben Energieverbrauchswerten werden die operative Temperatur sowie weitere Kriterien zur Beurteilung der Behaglichkeit berechnet. Schwerpunkt der Anwendung liegt auf Optimierung der thermischen Behaglichkeit im Sommerfall, sowie energetischer Optimierung der Regelung von Heizungsanlagen unter Ausnutzung der Dynamik schwerer Baukonstruktionen und Massivbauwände. Das Modell beschreibt das dynamische Verhalten der Umfassungskonstruktionen durch instationäre, räumlich aufgelöste Simulation der Wand-, Fußboden-, und Decken- bzw. Dachflächen. Dadurch werden in der Konstruktion enthaltene Phasenwechselmaterialien (PCM) berücksichtigt und die zeitliche Verfügbarkeit der zusätzlichen Wärmespeicherfähigkeit abgebildet.
Raummodell, Wärmeleitung, Solarstrahlung, PCM, dynamisch, Wärmespeicherung
room model, heat conduction, solar radiation, PCM, dynamic, thermal storage
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Nicolai, Andreas
Technische Universität Dresden
2013
2013-01-17
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doc-type:workingPaper
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doc-type:Text
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2021-03-27T12:07:00Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Modellierung bleibender Verformungen des Asphalts mit einem hypoplastischen Stoffgesetz der Bodenmechanik
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-103930
378922289
ger
Die Arbeit dient der numerischen Simulation der Spurbildung in Asphaltstraßen und der Herstellung widerstandsfähiger Asphaltmischungen. Zur Modellbildung musste die physikalisch-mechanische Ursache der bleibenden Verformungen bei hohen Temperaturen geklärt werden. Im Gegensatz zu bisher existierenden Stoffmodellen ist in dieser Arbeit das Verhalten teilgesättigter granulerer Stoffe unter zyklischer Belastung als die Grundlage der Untersuchung gewählt worden. Diese zeigen bei entsprechend hoher Sättigung der Hohlräume des mineralischen Korngerüsts unter zyklischer Scherbeanspruchung und bei gleichzeitigem Druck das Phänomen der „zyklischen Mobilität”. Die Erklärung dafür ist die Verdichtungsneigung des Korngerüstes und die Inkompressibilität des Porenfluids, wodurch Porenüberdrücke entstehen. Zyklische Mobilität bedeutet den Abfall der Steifigkeit. Durch die Zunahme der Dehnungsamplituden infolge zyklischer Scherbelastung und der Irreversibilität des granularen Materials verursacht dieses Verhalten die erhöhte Spurbildungsneigung.
Die richtige Modellwahl konnte durch systematische experimentelle Ergebnisse belegt werden. Die monotonen triaxialen Kompressionsversuche beweisen die Barotropie und Pyknotropie der Steifigkeit, der Festigkeit und der Dilatanz des mineralischen Korngerüstes. Durch Kompression unter zyklischem Scheren wird die Existenz eines optimalen Bitumengehalts bewiesen, bei welchem die höchste Dichte des Kornegerüstes erreicht werden kann. Bei Mischungen über dem optimalen Bindemittelgehalt wird der Porenfluidüberdruck durch Druckmessungen im Mörtel nachgewiesen.
Für den Strassenbauasphalt ist erstmalig zur numerischen Simulation das aus Karlsruhe stammende, mit der „intergranularen Dehnung” erweiterte hypoplastische Stoffgesetz herangezogen worden. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die Bestimmung der hypoplastischen Stoffparameter und die Überprüfung des gewählten Stoffgesetzes durch Nachrechnung von zyklischen Einfachscherversuchen und Triaxialversuchen. In einer selbstentwickelten Torsionszelle wird durch unmittelbare Messung gezeigt, dass der Bitumengehalt über dem Optimum die Schubsteifigkeit verringert. Die Triaxialversuche beweisen die Möglichkeit des Eintretens der zyklischen Mobilität und dadurch die extreme Neigung zur Spurbildung. Diese Messungen beweisen die praktische Bedeutung des optimalen Bitumengehaltes. Das positive Ergebnis der Überprüfung des genanntes Stoffgesetzes liefert die theoretische Unterstützung der experimentellen Ergebnisse. Diese können als Grundlage einer neuen Perspektive in der rechnerischen Prognose sowie beim Entwurf und bei der Herstellung von Asphaltmischungen dienen.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Spurrinnenbildung, optimaler Bitumengehalt, hypoplastische Stoffparameter, Das Stoffgesetz nach von Wolffersdorff, Vergleich der numerischen Simulation mit experimentellen Ergebnissen
the extended hypoplastic constructive law, pore fluid pressure and the viscosity of the bitumen, numerical simulation of the volumetric behaviour, cyclic mobility, accumulated deformation of the partly saturated rolled asphalt
Gajári, György
Wellner, Frohmut
Herle, Ivo
von Wolffersdorff, Peter-Andreas
Technische Universität Dresden
2013-01-31
2012-05-09
2012-07-26
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T12:18:14Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Ein Beitrag zur Behandlung nichtmaterieller Randbedingungen in der Kontinuumsmechanik
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-118655
978-3-86780-353-3
391762036
ger
In der vorliegenden Arbeit werden kontinuumsmechanische Probleme mit nichtmateriellen Randbedingungen untersucht. Randbedingungen gelten dabei als nichtmateriell, wenn sie im Zeitverlauf nicht ein und demselben materiellen Punkt zugeordnet werden können. Die Erweiterung der klassischen kontinuumsmechanischen Feldgleichungen um solche Randbedingungen erfolgt unter Anwendung einer Arbitrary-LAGRANGE-EULER-Kinematik. Hierbei wird eine Notation entwickelt, bei der Feldgrößen und Operatoren ihre jeweilige Platzierung eindeutig zugeordnet wird. Insbesondere in Hinblick auf eine konsistente Darstellung von Ableitungsoperatoren werden die Vorteile dieser Schreibweise dargelegt.
Zur Ermittlung und Untersuchung (semi-)analytischer Lösungen dienen Beispiele eindimensionaler Kontinua, die sich zwei unterschiedlichen Problemklassen zuordnen lassen. In der ersten Problemklasse gelingen analytische Lösungen mit Hilfe eines Integrations- und eines Separationsansatzes für das Modell einer axial unbewegten, schwingenden Saite. Als nichtmaterielle Randbedingungen werden dabei die transversalen Verschiebungen an zwei zeitabhängigen Positionen zu null vorgeschrieben. In der zweiten Problemklasse sind eine Saite sowie ein Seil, die einer vorgegebenen axialen Führungsbewegung unterliegen, Gegenstand der Untersuchung. In diesem Fall sind die zwei vorgegebenen, räumlich festen Verschiebungsrandbedingungen nichtmateriell. Es finden (semi-)analytische Verfahren Anwendung. Die Relativgeschwindigkeit zwischen den Randbedingungen und dem jeweils betrachteten Kontinuum wird dabei als beliebig zeitabhängig angenommen. Eine experimentelle Studie zum Schwingungsverhalten eines Monochords mit nichtmateriellen Randbedingungen vervollständigt die Analyse eindimensionaler Kontinua.
Aus den ermittelten (semi-)analytischen Lösungen werden Rückschlüsse auf das Transformationsverhalten der Bewegungsgleichungen dreidimensionaler Kontinua gezogen. Damit sind die entwickelten Methoden in vielen technischen Anwendungen einsetzbar. Als ein wirtschaftlich bedeutendes Beispiel ist die Schwingungsanalyse axial bewegter Papierbahnen in Papierproduktionsmaschinen zu nennen.:1 Einführung
1.1 Einleitendes
1.2 Stand des Wissens
1.3 Motivierendes Beispiel
1.4 Ziele und Gliederung der Arbeit
2 Kontinuumsmechanische Grundlagen
2.1 Allgemeines
2.2 Kinematik
2.2.1 Bewegung des Körpers
2.2.2 Intrinsische Beschreibung
2.2.3 Referentielle Beschreibung
2.2.4 Stromlinien und Bahnlinien im EUKLIDischen Raum
2.2.5 Räumliche Beschreibung
2.2.6 Relative Beschreibung
2.2.7 Notation zur Beschreibung von Feldgrößen
2.3 Verschiebungen und daraus abgeleitete Größen
2.3.1 Verschiebungsfelder
2.3.2 Notation von Ableitungen
2.3.3 Geschwindigkeitsfelder
2.3.4 Beschleunigungsfelder
2.3.5 Deformationsgradienten
2.3.6 Metriktensoren bzw. RIESZ-Abbildungen
2.3.7 Dehnungstensoren
2.4 Spannungstensoren
2.5 Bilanz- und Erhaltungsgleichungen
2.5.1 Transporttheoreme
2.5.2 Allgemeine Struktur von Bilanzgleichungen
2.5.3 Massebilanz
2.5.4 Impulsbilanz
2.5.5 Drallbilanz
2.5.6 Entropie- und Energiebilanz
2.5.7 Lokale Form der Bilanzgleichungen
2.6 Konstitutive Beziehungen
2.7 Anfangsbedingungen und Randbedingungen
2.7.1 Allgemeines
2.7.2 Verschiebungsrandbedingungen
2.7.3 Spannungsrandbedingungen
2.7.4 Beschreibung von nichtmateriellen Randbedingungen mithilfe einer ALE-Kinematik
2.8 Feldproblem
2.8.1 Feldproblem in der EULER -Beschreibung
2.8.2 Feldproblem in der ALE-Beschreibung
3 Axial unbewegte eindimensionale Kontinua mit nichtmateriellen Randbedingungen
3.1 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für die axial unbewegte Saite
3.2 Modellbeschreibungen
3.3 Integrationsansatz für einen konstanten Abstand der Randbedingungen
3.3.1 Transformation der Bewegungsgleichung
3.3.2 Lösungsansatz in Operatornotation
3.3.3 Einarbeiten der Anfangsbedingungen
3.3.4 Einarbeiten der Randbedingungen
3.3.5 Numerische Umsetzung
3.3.6 Auswertung
3.4 Separationsansatz für einen konstanten Abstand der Randbedingungen
3.5 Integrationsansatz für einen veränderlichen Abstand der Randbedingungen
4 Axial bewegte eindimensionale Kontinua mit nichtmateriellen Randbedingungen
4.1 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für die axial bewegte Saite
4.2 Lösung mittels GALERKIN-Verfahren
4.2.1 Zeitlich veränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.2.2 Zeitlich unveränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.2.3 Numerische Umsetzung
4.2.4 Auswertung
4.3 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für das axial bewegte Seil
4.4 Lösung mittels GALERKIN -Verfahren
4.4.1 Modellbeschreibung
4.4.2 Transformation der Bewegungsgleichung
4.4.3 Zeitlich veränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.4.4 Zeitlich unveränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.4.5 Ortszeittransformation und Separationsansatz
4.4.6 Auswertung
5 Experimentelle Studie zu nichtmateriellen Randbedingungen
5.1 Versuchsaufbau
5.2 Untersuchung des Einflusses materieller Randbedingungen
5.3 Untersuchung des Einflusses nichtmaterieller Randbedingungen
6 Rückschlüsse für dreidimensionale Kontinua
6.1 Allgemeines
6.2 Rückschlüsse aus dem Verhalten axial unbewegter eindimensionaler Kontinua
6.3 Rückschlüsse aus dem Verhalten axial bewegter eindimensionaler Kontinua
6.3.1 Instationäre Führungsbewegung
6.3.2 Ortszeittransformation für eine stationäre Führungsbewegung
6.3.3 Zusammenhang mit der LORENTZ -Transformation
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
Literaturverzeichnis
A Ergänzungen zu den kontinuumsmechanischen Grundlagen
A.1 Neo-klassische Raumzeit
A.2 Beobachterabbildung und Bezugssystem
A.3 Materieller Körper
A.4 Tangentialraum und Kotangentialraum
A.5 Beispiele zur Ableitungsnotation
A.6 Ausgewählte Nebenrechnungen zu den kontinuumsmechanischen Grundlagen
A.7 Zur Symmetrie von Tensoren
B Ergänzungen zum Verhalten eindimensionaler Kontinua
B.1 Überführen von inhomogenen in homogene Randbedingungen
B.2 Einführung einer verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.1 Selbstadjungiertheit des Zeitableitungsoperators
B.2.2 FOURIER-Transformation
B.2.3 Definition der verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.4 Beschränktheit der Inversen der verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.5 Beispiele zur verallgemeinerten Zeitableitung
B.3 Abschätzung zur Hilfslösung beim Integrationsansatz
B.4 Besondere Eigenschaften der DIRAC-Distribution
B.5 Bestimmung einer ausgewählten Stammfunktion
Within this work, problems of continuum mechanics with non-material boundary conditions are investigated. Boundary conditions are classified as non-material if they can not be assigned to one and only one material particle over time. The extension of the classical field-equations of continuum mechanics by such boundary conditions is realized by application of Arbitrary-LAGRANGE -E ULER -Kinematics. Therefore a notation, which assigns the particular placement to field quantities and operators, is developed. The advantages of this notation can be identified particularly with regard to a consistent representation of derivative operators.
Examples of one-dimensional continua, which can be assigned to different problem categories, are used to determine and investigate (semi-)analytical solutions. In the first category, analytical solutions can be found using an integral and a separation formulation for the model of an axially non-moving, vibrating string. As non-material boundary conditions the transverse displacements at two time-dependent positions are prescribed to zero. A string and a wire, which are moved axially, are investigated within the second problem category. In this case, the prescribed, spatially fixed displacement conditions are non-material. The applied methods are (semi-)analytical. The relative velocity between the boundary conditions and the considered continuum is assumed to be arbitrary time-dependent. An experimental study on the vibration behaviour of a monochord with non-material boundary conditions completes the analysis of one-dimensional continua.
Conclusions on the transformation of the equations of motion of three-dimensional continua are derived from the determined (semi-)analytical solutions. For this reason the developed methods are usable in many technical applications. The vibration analysis of axially moving paper sheets in papermaking machines can be stated as an economical important example.:1 Einführung
1.1 Einleitendes
1.2 Stand des Wissens
1.3 Motivierendes Beispiel
1.4 Ziele und Gliederung der Arbeit
2 Kontinuumsmechanische Grundlagen
2.1 Allgemeines
2.2 Kinematik
2.2.1 Bewegung des Körpers
2.2.2 Intrinsische Beschreibung
2.2.3 Referentielle Beschreibung
2.2.4 Stromlinien und Bahnlinien im EUKLIDischen Raum
2.2.5 Räumliche Beschreibung
2.2.6 Relative Beschreibung
2.2.7 Notation zur Beschreibung von Feldgrößen
2.3 Verschiebungen und daraus abgeleitete Größen
2.3.1 Verschiebungsfelder
2.3.2 Notation von Ableitungen
2.3.3 Geschwindigkeitsfelder
2.3.4 Beschleunigungsfelder
2.3.5 Deformationsgradienten
2.3.6 Metriktensoren bzw. RIESZ-Abbildungen
2.3.7 Dehnungstensoren
2.4 Spannungstensoren
2.5 Bilanz- und Erhaltungsgleichungen
2.5.1 Transporttheoreme
2.5.2 Allgemeine Struktur von Bilanzgleichungen
2.5.3 Massebilanz
2.5.4 Impulsbilanz
2.5.5 Drallbilanz
2.5.6 Entropie- und Energiebilanz
2.5.7 Lokale Form der Bilanzgleichungen
2.6 Konstitutive Beziehungen
2.7 Anfangsbedingungen und Randbedingungen
2.7.1 Allgemeines
2.7.2 Verschiebungsrandbedingungen
2.7.3 Spannungsrandbedingungen
2.7.4 Beschreibung von nichtmateriellen Randbedingungen mithilfe einer ALE-Kinematik
2.8 Feldproblem
2.8.1 Feldproblem in der EULER -Beschreibung
2.8.2 Feldproblem in der ALE-Beschreibung
3 Axial unbewegte eindimensionale Kontinua mit nichtmateriellen Randbedingungen
3.1 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für die axial unbewegte Saite
3.2 Modellbeschreibungen
3.3 Integrationsansatz für einen konstanten Abstand der Randbedingungen
3.3.1 Transformation der Bewegungsgleichung
3.3.2 Lösungsansatz in Operatornotation
3.3.3 Einarbeiten der Anfangsbedingungen
3.3.4 Einarbeiten der Randbedingungen
3.3.5 Numerische Umsetzung
3.3.6 Auswertung
3.4 Separationsansatz für einen konstanten Abstand der Randbedingungen
3.5 Integrationsansatz für einen veränderlichen Abstand der Randbedingungen
4 Axial bewegte eindimensionale Kontinua mit nichtmateriellen Randbedingungen
4.1 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für die axial bewegte Saite
4.2 Lösung mittels GALERKIN-Verfahren
4.2.1 Zeitlich veränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.2.2 Zeitlich unveränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.2.3 Numerische Umsetzung
4.2.4 Auswertung
4.3 Direkte Herleitung der Bewegungsgleichung für das axial bewegte Seil
4.4 Lösung mittels GALERKIN -Verfahren
4.4.1 Modellbeschreibung
4.4.2 Transformation der Bewegungsgleichung
4.4.3 Zeitlich veränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.4.4 Zeitlich unveränderliche Führungsgeschwindigkeit
4.4.5 Ortszeittransformation und Separationsansatz
4.4.6 Auswertung
5 Experimentelle Studie zu nichtmateriellen Randbedingungen
5.1 Versuchsaufbau
5.2 Untersuchung des Einflusses materieller Randbedingungen
5.3 Untersuchung des Einflusses nichtmaterieller Randbedingungen
6 Rückschlüsse für dreidimensionale Kontinua
6.1 Allgemeines
6.2 Rückschlüsse aus dem Verhalten axial unbewegter eindimensionaler Kontinua
6.3 Rückschlüsse aus dem Verhalten axial bewegter eindimensionaler Kontinua
6.3.1 Instationäre Führungsbewegung
6.3.2 Ortszeittransformation für eine stationäre Führungsbewegung
6.3.3 Zusammenhang mit der LORENTZ -Transformation
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
Literaturverzeichnis
A Ergänzungen zu den kontinuumsmechanischen Grundlagen
A.1 Neo-klassische Raumzeit
A.2 Beobachterabbildung und Bezugssystem
A.3 Materieller Körper
A.4 Tangentialraum und Kotangentialraum
A.5 Beispiele zur Ableitungsnotation
A.6 Ausgewählte Nebenrechnungen zu den kontinuumsmechanischen Grundlagen
A.7 Zur Symmetrie von Tensoren
B Ergänzungen zum Verhalten eindimensionaler Kontinua
B.1 Überführen von inhomogenen in homogene Randbedingungen
B.2 Einführung einer verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.1 Selbstadjungiertheit des Zeitableitungsoperators
B.2.2 FOURIER-Transformation
B.2.3 Definition der verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.4 Beschränktheit der Inversen der verallgemeinerten Zeitableitung
B.2.5 Beispiele zur verallgemeinerten Zeitableitung
B.3 Abschätzung zur Hilfslösung beim Integrationsansatz
B.4 Besondere Eigenschaften der DIRAC-Distribution
B.5 Bestimmung einer ausgewählten Stammfunktion
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Kontinuumsmechanik; Operator; Kinematik; Analysis
nichtmaterielle Randbedingungen, Kontinuumsmechanik, Operatornotation, Arbitrary-LAGRANGE-EULER-Kinematik, (semi-)analytische Methoden
non-material boundary conditions, continuum mechanics, operator notation, Arbitrary-LAGRANGE-EULER-Kinematics, (semi-)analytic methods
Franze, Andreas
Zastrau, Bernd W.
Beisel, Ernst-Peter
Technische Universität Dresden
2013-07-17
2013-04-19
2013-06-28
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-27T12:16:11Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Beitrag zum Tragverhalten hybrider Träger aus Glas und Kunststoff
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-119957
392448866
ger
Glasträger sind in einer auf Transparenz ausgerichteten Bauweise zunehmend gefragt. Üblicherweise bestehen diese lastabtragenden Elemente aus mehreren Glasscheiben, verbunden mit Polyvinylbutyral-Folie (PVB-Folie), und gleichen in ihrem Aufbau somit Verbund-Sicherheitsglas (VSG). VSG-Träger besitzen bei vollständigem Glasbruch keine Resttragfähigkeit und werden daher in Dicke und Aufbau mit dem Ziel ausgelegt, vollständigen Glasbruch zu vermeiden. Hybride Glasträger kombinieren in der Regel Glas mit einem duktilen Material und besitzen im Falle des vollständigen Glasbruchs ein duktiles Versagensverhalten. Sie stellen damit eine vielversprechende Option zur Erfüllung des geforderten Sicherheitsniveaus bei Glasträgern dar. Die in der vorliegenden Arbeit betrachteten hybriden Träger entstehen durch die flächige Verklebung von Glas- und transparenten Kunststoffscheiben mit einem ebenfalls transparenten Klebstoff. Bei vollständigem Glasbruch stellt sich ein Tragverhalten ein, bei dem infolge des Klebstoffverbunds der Kunststoff die Zugspannungen und das gebrochene Glas weiterhin Druckspannungen aufnimmt. Die erste Auswahl von Klebstoff und Kunststoff basiert auf Voruntersuchungen an kleinformatigen Prüfkörpern. Die erforderliche Kantenqualität von Floatglas wurde anhand von Vierpunkt-Biegeuntersuchungen bestimmt. Zur weiteren Beurteilung der Eignung des Klebstoffs dienen Klimawechseltests an kleinformatigen Hybridbauteilen, da zwischen Glas und Kunststoff deutliche Unterschiede in der Temperaturausdehnung vorliegen. Aufbauend auf den durchgeführten Untersuchungen wurden das Kunststoffmaterial Polycarbonat und ein niedrigviskoser UV- und strahlungshärtender Acrylatklebstoff, der im ausgehärteten Zustand über hohe Nachgiebigkeit verfügt, für die weiteren mechanischen Untersuchungen an Prüfkörpern im Bauteilformat ausgewählt. Kurzzeitversuche mit kraftgesteuerter Belastungsaufbringung und unter Variation von Polycarbonatdicke, Trägerhöhe und Glasart geben Aufschluss über das Trag- und Resttragfähigkeitsverhalten. Sie stellen die prinzipielle Wirkweise der Hybridträger vor und nach Bruch dar. Vergleichende Versuche an VSG-Trägern demonstrieren die fehlende Resttragfähigkeit dieser Elemente. Belastungsversuche an reinen Polycarbonatscheiben verdeutlichen die Notwendigkeit der Stabilisierung der Hybridträger durch das gebrochene Glas. Langzeitversuche fanden bei statischer Belastung der intakten und gebrochenen Hybridträger statt. Lasthöhe und Belastungsdauer der gebrochenen Träger orientieren sich an realistischen Einsatzbedingungen. Die Versuche zeigen die Unterschiede bei der Entwicklung des Bruchbilds aufgrund der geringeren Last und ermöglichen die Untersuchung des Resttragfähigkeitsverhaltens unter Dauerlast sowie des Ablaufs und der Hintergründe des Trägerversagens. Aufbauend auf den durchgeführten Versuchen erfolgt eine Einteilung der unterschiedlichen Trägerzustände in drei Stadien mit Angaben zu einer einfachen analytischen Betrachtung. Die Diskussion der erhaltenen Ergebnisse sowie ein Ausblick auf weiteren Untersuchungsbedarf schließen die Arbeit ab.
In transparency-oriented architecture, glass beams are increasingly in demand. These load-bearing elements usually consist of multiple glass panes, bonded with polyvinyl butyral foil (PVB foil), and are comparable to laminated safety glass. These glass beams do not assure any level of post-breakage performance after complete glass breakage. Therefore glass thickness and assembly of the beams are chosen with the objective of avoiding complete glass breakage at all costs. Hybrid glass beams typically combine glass with a ductile material and offer a ductile failure mode in case of complete glass breakage. For this reason they represent a promising solution to meet the required safety levels for glass beams. This study deals with hybrid glass beams which are made by bonding panes of glass and transparent plastics using a transparent adhesive. In case of complete glass breakage the plastic material, which is connected to the glass by the adhesive bond, bears the tensile stress whereas the glass is still able to carry the compressive stress. The pre-selection of plastic and adhesive is based on preliminary tests on small specimens. The required quality of the edges of annealed glass was determined by specific four-point bending tests. Because of the considerable difference in thermal expansion between glass and plastics, alternating climate tests were executed on small hybrid components to further evaluate the suitability of the adhesive. Based on the research conducted, the plastic material polycarbonate and a UV- and light-curing acrylate adhesive, which shows a very flexible behavior when hardened, were chosen for further mechanical tests on larger specimens. Short-term tests with constantly increasing load and varying polycarbonate thickness, beam height and glass type provide information on the load-bearing capacity before and the residual load-bearing capacity after glass breakage of the hybrid beams. Comparative tests on laminated glass beams demonstrate the missing residual load-bearing capacity of these components. Loading tests on polycarbonate panes illustrate the need for stabilization of the hybrid beams by the broken glass. Long-term tests were executed by static loading of the intact and broken hybrid beams. The load level and the load duration of the broken beams are based on realistic working conditions. The tests show the difference in the development of the fracture pattern resulting of the lower load and allow the examination of the residual load-bearing capacity at continuous load as well as the process and the reasons behind the beam failure. Based on the tests conducted, three different states of the hybrid beams are categorized and detailed for their easy analytical approach. A discussion of the obtained results and an outlook on further needed research complete the study.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Konstruktiver Glasbau, Hybride Träger, Resttragfähigkeit, Polycarbonat, Klebstoff
Glass in Building, Hybrid Beams, residual load-bearing capacity, polycarbonate, adhesive
Härth-Großgebauer, Kristina
Weller, Bernhard
Schneider, Jens
Technische Universität Dresden
2013-08-19
2012-10-02
2013-02-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T12:16:35Z
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open_access
ddc:690
openaire
Ways to Design Holiday Accommodations for People With Dementia and Their Family Caregivers
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-120946
eng
The “graying” of the population is proceeding rapidly, and the prevalence of people living with dementia is rising. Dementia is a syndrome due to the disease of the brain, which is characterized by a progressive, global deterioration in the intellect including memory, learning, orientation, language, comprehension, and judgment. This entails an increased need for assistance with daily tasks. In most cases, family members perform the caregiving role. However, providing care and support for someone with dementia is associated with an enormous emotional, physical, and social stress. Therefore, it is necessary for caregivers to take periods of rest regularly and to take care of their own health. In Germany, assisted vacations have been established as an important type of potential support for family caregivers. They go on a vacation together with their care recipient. During their stay, professionals and volunteers assist with the care and, as a result, relieve the family caregivers. Unfortunately, few vacation accommodations meet the specific needs of the target group. Especially, a proper design of the physical environment can positively affect functionality, behavior, and well-being among people with dementia and, thus, also benefit the caregivers. Former research on designing dementia-friendly environments has been heterogenic, and little is known about how to design the built environment for people with dementia outside nursing homes. The purpose of this paper is to explore ways of designing holiday accommodations for people with dementia and their family caregivers.
The methods used were, first, a literature review on design and family caregiving for people with dementia. This aimed at identifying dementia-friendly physical features and at determining dementia caregivers’ characteristics. Second, a case study of existing holiday homes was carried out to detect strengths and weaknesses of their built environments. In combination, caregiver’s demands on the design of the built environment were assessed through qualitative interviews with caregivers. Consequently, design criteria were developed through a synthesis of the result of the previous steps. Finally, the resulting design criteria were transferred into a concept for a prototypical holiday accommodation.
Results suggest that a holiday accommodation, which meets the demands of the target group on the built environment, has to be barrier-free and dementia-friendly designed; has to offer situational orientation cues; and provides space for activities, communication, and retreat.
This paper represents a first approach of exploring ways to design dementia-friendly holiday homes. There is a need to further examine the resulting ideas.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Demenz, Architektur, Urlaubsunterkunft
dementia, built environment, holiday accommodation
Büter, Kathrin
Technische Universität Dresden
2013-09-06
2013
Jeremy Wells, Elefterios Pavlides (Hrsg.): Proceedings of the 44th Annual Conference of the Environmental Design Research Association, Providence (EDRA44Providence), Rhode Island, May 29 – June 1, 2013, S. 26-30
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2021-03-27T12:22:51Z
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doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Versuchsgrenzlastindikatoren bei Belastungsversuchen II: Forschungsinitiative Zukunft Bau
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-130176
410514934
ger
Ziel des Folgeantrages war die Entwicklung der photogrammetrischen Messtechnik zur onlinefähigen Anwendung bei In-situ-Belastungsversuchen. Dies wurde mit den in Kapitel 3 beschriebenen Ansätzen erfolgreich umgesetzt. Die gewählte künstliche Texturierung der Bauteiloberflächen stellte sich als sehr geeignet heraus, um bereits kleinste Strukturveränderungen beobachten und visualisieren zu können. Durch die Verwendung einer Industriekamera konnte die onlinefähige Bildanalyse und simultane Darstellung der Ergebnisse auf dem Bildschirm umgesetzt werden. Durch die Verwendung von Dreiecken und der Ermittlung der Hauptverzerrung jedes dieser Dreiecke wurden Bereiche hoher lokaler Dehnungen (Rissentwicklung) frühzeitig detektiert. Diese frühe und automatisierte Erkennung der Rissentwicklung ermöglicht und verbessert die Beurteilung des Tragzustandes des zu untersuchenden Bauteils erheblich.
Für die Beurteilung des Tragverhaltens von Stahlbetonbauteilen ohne oder mit zu geringer Bügelbewehrung wurden neben der Photogrammetrie die Schallemissionsanalyse, herkömmliche Verformungsmesstechniken und abschnittsweise Verformungsmessungen mit Neigungssensoren durchgeführt. Es zeigte sich, dass gerade die Kombination dieser Messverfahren zu einer erheblichen Verbesserung der Information über den Tragzustand des untersuchten Bauteils führte.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Belastungsversuch, Versuchsgrenzlastindikator, Photogrammetrie, Schubversagen
Photogrammetry, shear failure, loading test, indication of failure
Marx, Steffen
Schacht, Gregor
Maas, Hans-Gerd
Liebold, Frank
Bolle, Guido
Technische Universität Dresden
Leibniz Universität Hannover
Hochschule Wismar
2014-01-07
2013
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:workingPaper
info:eu-repo/semantics/workingPaper
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2021-03-27T12:22:03Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Bauklimatische Simulationsverfahren zur Lösung von Entwurfs-, Planungs- und Sanierungsaufgaben in Syrien
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-131534
400056712
ger
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung, Implementierung, Verifizierung und beispielhaften Anwendung eines thermohygrischen Modells zur Lösung bauklimatisch anspruchsvoller Planungsaufgaben. Als Anwendungsbeispiele dienen zwei Planungsprojekte an kritischen Standorten, ein Sanierungsentwurf für ein Wohngebäude in der warm-trockenen Klimazone (Damaskus) und ein Neubauentwurf für ein Kirchengebäude in der warm- feuchten Klimazone (Latakia).
Die Entwicklung des thermohygrischen Berechnungsmodells wurde auf der Grundlage einer vereinfachten Gebäude- Energie- und Feuchtebilanz vorgenommen. Das Modell prognostiziert den thermischen und hygrischen Raumklimaverlauf in Abhängigkeit des Außenklimas, der Baukonstruktion und der Raumnutzung. Die Validität des Modells konnte in einem ersten Schritt am Beispiel eines Archivbaus am Standort Dresden nachgewiesen werden. In einem zweiten Schritt wurde das Modell in seiner Funktionalität (Eingabeparametervariabilität und -flexibilität) erweitert und in das Programm CLIMT (Climate-Indoor-Moisture-Temperature) implementiert. Die Validität der erweiterten Funktionalität des Programms konnte mit Hilfe von Messergebnissen eines Testhauses am Standort Partwitzer See (Brandenburg) sowie den für dieses Gebäude durchgeführten Simulationsergebnissen (Software TRNSYS) nachgewiesen werden. Die Anwendung des entwickelten Programms CLIMT wurde für zwei gehobene bauklimatische Problemstellungen demonstriert. In beiden Fällen handelt es sich um Gebäude, deren historisch gewachsenes Umfeld und deren bautypologische Traditionen maßgebende Planungsaspekte darstellen. Die Standort- Klimazonen beider Gebäude bringen besondere Schwierigkeiten mit sich.
Für das Sanierungsplanungsbeispiel „Damaszener Wohnhaus“ wurden die Hauptmerkmale der historischen städtebaulichen Einbindung, der Gebäudezonierung sowie der traditionellen gestalterischen und bautechnischen Gebäudeelemente herausgearbeitet. Im Anschluss daran wurde die historisch- bauklimatische Funktionsweise dieses Gebäudetypus mit zahlreichen CLIMT- Variantenrechnungen näher betrachtet. Die besondere klimatische Schwierigkeit des Standortes Damaskus besteht in den permanent hohen Lufttemperaturen von bis zu 42°C, verbunden mit sehr niedrigen Luftfeuchten und Luftgeschwindigkeiten. Es wurden die beiden wesentlichen bauklimatische Funktionsbereiche, deren maßgebende Eigenschaften und deren Wirkungsweise für das Standortklima analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse bilden eine Hilfestellung für die traditionsbewusste bauklimatische Konzeption ähnlicher Gebäudetypen in dieser Klimazone.
Auch für den Anwendungsfall der Neubauplanung eines Kirchenbaus am Standort Al-Rwda (Latakia) wurde eine umfassende bauhistorische Analyse des Gebäudetypus durchgeführt. Es konnten die historisch gewachsenen Hauptmerkmale des byzantinischen bzw. syrischen Sakralbaus in Bezug auf die Gebäudekubatur, Fassadengestaltung, Baustoffwahl und Innenraumgestaltung herausgestellt werden. Die bauklimatische Optimierung des neu zu errichtenden Kirchenbaus wurde mit Hilfe von CLIMT- und DELPHIN- Simulationsstudien vorgenommen. Am Gebäudestandort Latakia bestand die besondere Problemstellung in der Berücksichtigung hoher Luftfeuchten und Temperaturen welche ein erhöhtes Schadenspotenzial für die Außenbauteilkonstruktionen bedingen. Trotz der zahlreichen Randvorgaben der Planung konnten die bauphysikalischen Eigenschaften der gewählten Konstruktionen so weit wie möglich den vorteilhaften historischen Konstruktionseigenschaften angenähert werden so dass Schadensfreiheit gewährleistbar ist und der Energiebedarf weitestgehend minimiert wurde. Auch die Erkenntnisse dieses Kapitels bieten Planungshilfestellungen für den Entwurf ähnlicher Gebäudetypen und sind des Weiteren auf andere Klimazonen, so auch die gemäßigte Klimazone, übertragbar.
Die Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung des Entwurfsprozesses indem sie ein praxistaugliches aber dennoch exaktes Bewertungsmodell zur Verfügung stellt und dessen Anwendung im Zusammenspiel der zahlreichen Entwurfsaspekte wie z.B. Städtebau, Nutzungsanforderungen, Statik, Liturgie, Baugeschichte und vor allem Bauklimatik, beispielhaft aufzeigt. Die Ableitung bauklimatischer Regeln bzw. Erkenntnisse konnten für zwei bauklimatisch bedeutende Klimazonen, die warm- feuchte und die warm- trockene Zone, an Hand zweier Entwurfsfelder bzw. Entwurfsbeispiele aufgestellt werden. Die erzielten Erkenntnisse beruhen dabei nicht nur auf der Anwendung des thermohygrischen Gebäudemodells sondern auch auf einer theoretischen Analyse der baugeschichtlichen Vorbilder für die Entwurfsbeispiele der jeweiligen Klimazone.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
CLIMT, Climate, Indoor, Moisture, Temperature, Bauklimatische Simulationsverfahren, Raumklima Modellierung, Auferstehungskirche,Energiebilanz,sommerliche wärmeschutz, Alrwda, Entwurfs und Sanierungsaufgaben, Christliche Architektur, Damaskus, Syrien, Häupl, Ayman Bishara
CLIMT, Climate, Indoor, Moisture, Temperature, Construction site simulation methods, climate modeling, Church of the Resurrection, Alrwda, design and renovation projects,energy balance,summer heat protection, Christian architecture, Damascus, Syria, Haeupl, Ayman Bishara
Bishara, Ayman
Häupl, Peter
Fouad, Nabil A.
Technische Universität Dresden
2014-01-13
2011-03-18
2011-12-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:27403
2021-03-27T12:14:10Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Numerical simulation of the rheological behavior of fresh concrete
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-131751
978-3-86780-371-7
399972668
eng
This thesis reports recent numerical investigation of the rheological behavior of fresh concrete using the Distinct Element Method (DEM). Some relevant questions of the concrete rheology e.g. the influence of the concrete composition on the rheological behavior of the fresh concrete, the experimental determination of the Bingham rheological constants as well as the use of these constants in the numerical simulation were discussed thoroughly. An important topic of the performed investigation was the development of the numerical model for fresh concrete which enables simple, fast and stable predictive simulation of different technological operations with fresh concrete.
Firstly, in a literature survey, the state-of-the-art of the numerical simulation of fresh concrete was presented and critically discussed in order to show advantages and disadvantages of other methods and modeling approaches. Open (unsolved) questions were highlighted and the basis for their investigation is created within this thesis. Fundamental concepts of the rheology were then presented and the basic rheological models of viscoelastic materials were considered; the rheological behaviors of different types of concretes were presented and its influencing factors were discussed. Additionally main methods for scientific investigation and testing of the fresh concrete were shown. The test methods were critically discussed in order to select the test, which has been used as a reference experimental test for the numerical simulations.
Chosen reference experimental test was the slump flow test. The slump flow test was thoroughly analyzed and an analytical solution was developed which helps to interpret the results of measurements and provides a link between rheological constants and measured quantities. In a further step an extensive experimental program was carried out in order to investigate the rheological behavior of fresh concrete and get the input data for numerical simulation. Firstly, the experiments on macrolevel were performed. Here the rheological behavior of the fresh concrete flow in different tests was investigated (slump and slump flow tests, L-Box). Further, the experiments on mesolevel with polymer on Carbopol basis and mortar were developed and performed in order to investigate the interaction between distinct particles suspended in a fluid matrix. The necessary material parameters, especially those representative of the fluid suspension micromechanical behavior, i.e. the force-displacement relationship, yield force and bond strength, were determined by these experiments. The slump flow test was used as the basic test to calibrate the model for fresh concrete (key data: slump value, slump flow diameter (for concretes with a soft consistency) and the time of spreading). Thus, the decisive phenomena of the fresh concrete flow were highlighted, control points for a contact model were selected and the initial input data for the development of the contact model was obtained.
Next, the user-defined contact model was developed and implemented into the Particle Flow Code ITASCA. The contact model was completely described and its limitations discussed. Then, the set of numerical tools was developed, which enable simplified and stable numerical simulation of the fresh concrete with particular behavior, i.e. automatic generation of the concrete with given particle grading, amount of fibers and air, automatic recalculation of the micromechanical parameters of the contact model from given initial yield stress and plastic viscosity. The model was calibrated by slump flow test simulations and validated by corresponding analytical approach. Further, the role of different model parameters was investigated by simulating the slump flow test. Furthermore, for verification of the model several additional experiments were simulated, i.e. L-Box and LCPC-box test. The results of modeling were compared with experimental results and discussed in detail. All numerical simulations provide qualitatively as well as quantitatively correct results and hence adequately represent the phenomena observed in real experiments.
The thesis closes with general conclusions and outlook of the work. In the future, the developed contact model and tools of the “Virtual concrete laboratory” could be modified in order to extend the potential of the laboratory to cover such properties as thixotropic behavior of fresh concrete or simulating hardening of the concrete and behavior of the hardened concrete.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Numerische Simulation, Diskrete Element Methode, Rheology, Frischbeton
Numerical simulation, Discrete Element Method, Rheology, Fresh concrete
Shyshko, Sergiy
Mechtcherine, Viktor
Ferrara, Liberato
Technische Universität Dresden
2014-01-22
2013-06-12
2013-09-23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:27464
2021-03-27T12:20:52Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Der Einfluss von Querzug auf den Verbund zwischen Beton und Betonstahl
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-132733
405439210
ger
Der Verbundwerkstoff Stahlbeton zeichnet sich durch das effektive Zusammenwirken seiner beiden Einzelkomponenten Stahl und Beton aus. Dieses wiederum kann nur durch ausreichend gute Verbundbedingungen zwischen beiden Baustoffen gewährleistet werden. Die Verbundeigenschaften werden von zahlreichen Faktoren beeinflusst, zu denen u.a. die Oberflächenprofilierung des Stahls, die Betonfestigkeit und die Umschnürungswirkung durch den umgebenden Beton oder eine Querbewehrung zählen. Auch eine quer zum Stab angreifende Belastung kann einen erheblichen Einfluss auf den Verbundmechanismus und die Verbundversagensart haben. Bei Stahlbetonbauteilen unter einer zweiaxialen Zugbelastung, wie sie z.B. in Behälterwänden oder zweiachsig gespannten Platten auftritt, unterliegt die Bewehrung sowohl einer Längszug- als auch einer Querzugbeanspruchung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss einer Querzugbelastung auf das Verbundverhalten zwischen Rippenstählen und Normalbeton mit Hilfe von würfelförmigen Ausziehkörpern mit einer kurzen Verbundlänge untersucht. Dabei lag das Querzugniveau stets unterhalb der Risslast des Betons, so dass keine Risse entlang des einbetonierten Stabes auftraten. Neben der Höhe der Querzugbelastung wurden im Versuchsprogramm die Betonfestigkeit, der Stabdurchmesser und die Betondeckung variiert.
Anhand der Versuchsergebnisse konnte gezeigt werden, dass sich auch unter einer Querzugbelastung der Verlauf der Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung nicht ändert. Die Art des Verbundversagens wird jedoch maßgeblich durch den Querzug beeinflusst, welcher ein Spaltbruchversagen in jedem Fall begünstigt. Mit steigendem Querzug tritt auch bei großen Betondeckungen statt eines Ausziehversagens ein Spaltbruchversagen ein. Mittels des vorgeschlagenen Berechnungsmodells können in Abhängigkeit des Querzugniveaus und der Größe der Betondeckung Grenzlinien für den Wechsel im Verbundversagensmodus bestimmt werden. Hierbei wurde ebenfalls der Einfluss der Probekörpergeometrie auf die Versuchsergebnisse in die Berechnung einbezogen, so dass die angegebenen Grenzlinien auch für reale Einbettungslängen der Bewehrung gelten.
Weiterhin wurde anhand der Versuchsdaten sowie eines Datensatzes aus der Literatur ein Verbundmodell für kurze Verbundlängen entwickelt, das den Einfluss der bezogenen Rippenfläche der Bewehrung und der Betonfestigkeit sowohl auf die Verbundspannungen als auch auf die zugehörigen Schlupfwerte berücksichtigt. Über einen zusätzlichen Datensatz zum Einfluss der Verbundlänge im Ausziehversuch konnte ebenfalls die Abhängigkeit zwischen den mittleren Verbundspannungen, den zugehörigen Schlupfwerten und der Verbundlänge spezifiziert werden. Somit ist eine Übertragbarkeit der Ergebnisse von Ausziehversuchen mit kurzen Verbundlängen auf eine reale Einbettungslänge im Bauteil möglich.
Für die Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit erfolgt die Ableitung geeigneter Verformungskriterien für die Relativverschiebung zwischen Betonstahl und Beton und deren Verifizierung an Versuchsdaten aus der Literatur. Die aufgestellten Verformungskriterien in Abhängigkeit der Stahlspannung erlauben eine direkte Ermittlung bemessungsrelevanter Verbundspannungen anhand experimenteller Ausziehversuche. Die Berücksichtigung einer Querzugbelastung ist dabei in allen vorgestellten Berechnungsansätzen ebenfalls möglich.
Reinforced concrete as composite material is characterised by an effective interaction of its individual components reinforcing steel and concrete. This only can be assured by adequate bond conditions between these two materials. The bond quality is influenced by a wide range of parameters, amongst others including the rib geometry of the bar, the concrete strength and the confining action by the surrounding concrete or transverse reinforcement. Moreover loads, which act transverse to the reinforcing bar, can influence the bond mechanism and the bond failure mode significantly. Reinforced concrete structures, such as containment walls or two-way slabs, are often exposed to multiaxial loading conditions. In case of biaxial tensile stresses, reinforcement and surrounding concrete are loaded in tension in longitudinal as well as in transverse direction.
An extensive experimental program was carried out in order to investigate the bond behaviour between reinforcing steel and normal strength concrete due to transverse tension. Cubic-shaped pullout specimens with a short bond length were used. The transverse tension level remained always below the cracking stress of concrete, meaning that no crack occurred along the pullout bar. The test program contained the variation of the transverse tension level, the concrete strength, the bar diameter and the concrete cover.
From the test results no systematic influence of the transverse tension level on the shape of the bond stress-slip-relationship can be detected. The bond failure mode is significantly influenced by transverse tension, which promotes splitting failure. The higher the transverse tension level, even for high concrete covers, splitting failure occurs instead of pulling out the bar. From the test results, a failure criterion depending on the concrete cover and the transverse tension level could be determined, which indicates the failure mode and corresponding bond stress. For this purpose, the influence of the specimen geometry on the test results was considered, which results in a failure criterion that is also valid for real embedment lengths of the reinforcement.
Furthermore, a bond model for short bond lengths has been developed, based on the test results and a dataset from literature. The model considers the influence of the related rib area of the reinforcing bar and the concrete strength on the bond stresses as well as on the corresponding slip values. By an additional dataset concerning the influence of bond length in pullout tests, the bond stresses and corresponding slip values could be specified as a function of the bond length. Therefore, the test results of pullout test with short bond lengths are transferable to real embedment lengths in structural elements.
For the structural design of reinforced concrete elements in the ultimate and serviceability limit states, appli\\-cable deformation criterions concerning the relative displacement between reinforcing steel and concrete has been derived and verified by test data from literature. By means of the developed deformations criterions dependent on the steel stress, design bond stresses can be determined directly from experimental pullout tests. The consideration of transverse tensile loads is also possible for all presented design formulas.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Verbundverhalten, Querzug, Ausziehversuch, Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung, Verbundversagensart, Verbundlänge, Verformungskriterium
bond behaviour, transverse tension, pull-out test, bond stress-slip-relationship, bond failure mode, bond length, deformation criterion,
Ritter, Laura
Curbach, Manfred
Keuser, Manfred
Technische Universität Dresden
2014-04-14
2013-05-17
2013-11-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:27466
2021-03-27T12:21:10Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Verformungsverhalten und Grenzflächen von Ultrahochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-132747
405323409
ger
Treten im Beton mehraxiale Spannungszustände auf, führen diese gegenüber einer einaxialen Beanspruchung zu einer signifikanten Änderung des Materialverhaltens. Neben einer festigkeitssteigernden bzw. -abmindernden Wirkung ergeben sich ebenfalls große Unterschiede im Spannungs-Dehnungs-Verhalten. Zur effizienten Konzipierung von Betonstrukturen unter komplexen Beanspruchungszuständen ist daher die Kenntnis des veränderten Materialverhaltens notwendig.
Zur experimentellen Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens eines Ultrahochleistungsbetons mit einer einaxialen Druckfestigkeit von über 170 N/mm² wurden mehraxiale Belastungsversuche an würfelförmigen Probekörpern durchgeführt. Die Untersuchung umfasste insgesamt 35 zwei- und dreiaxiale Spannungsverhältnisse unter proportionaler Laststeigerung mit vorrangiger Betrachtung von Zug-Druck-Druck-Beanspruchungen. Für die Einleitung der Zugbeanspruchungen in die Prüfkörper wurde eine neue Methode entwickelt, bei der mittels einbetonierter Schrauben die Belastung auf den Beton übertragen wird. Die Bestimmung des Verformungsverhaltens erfolgte im Inneren der Probekörper mit sechs tetraederförmig angeordneten Faser-Bragg-Gittern. Die somit direkt gemessenen Dehnungen ermöglichen die nachträgliche Berechnung der Komponenten des Dehnungstensors des Bezugskoordinatensystems.
Für den untersuchten Ultrahochleitsungsbeton fallen die auf die einaxiale Druckfestigkeit bezogenen mehraxialen Festigkeitswerte mit zunehmendem hydrostatischen Druckspannungsanteil der Beanspruchung geringer aus als bei Normalbetonen. Weiterhin weist das Verformungsverhalten eine größere Sprödigkeit gegenüber Normalbetonen auf, so dass auch unter dreiaxialen Druckspannungszuständen die Probekörper schlagartig versagen.
Aus den gemessenen Spannungs-Dehnungs-Linien werden neben den maximalen Festigkeiten die Festigkeitswerte an der Elastizitätsgrenze, der Affinitätsgrenze sowie beim Volumenminimum der Probekörper bestimmt. Zur Approximation dieser charakteristischen Werte wurde eine Grenzflächenbeschreibung entwickelt und an den Versuchsergebnissen kalibriert.
Des Weiteren erfolgte die Zusammenstellung einer Datenbank mit in der Literatur verfügbaren mehraxialen maximalen Festigkeitswerten von Betonen mit einaxialen Druckfestigkeiten von 10 N/mm² bis 180 N/mm² und die Kalibrierung des entwickelten Modells zur Grenzflächenbeschreibung in Abhängigkeit der einaxialen Druckfestigkeit. Die bei der Kalibrierung der Grenzfläche für einzelne Betonfestigkeitsklassen bestimmten Freiwerte hängen dabei stark von den vorliegenden Versuchsdaten und speziell vom Wertebereich der hydrostatischen Spannungsanteile der maximalen Beanspruchungen ab.
Die Approximation des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens der mehraxial beanspruchten Probekörper erfolgt mittels eines schädigungsbasierten Materialgesetzes. Hierbei wird für den anfänglich isotropen Beton zum einen eine lastinduzierte isotrope Schädigung und zum anderen eine lastinduzierte orthotrope Schädigung angenommen, die von den auftretenden Hauptdehnungen abhängig ist. Mit dem entwickelten Materialgesetz werden sehr gute Übereinstimmungen mit den gemessenen Spannungs-Dehnungs-Linien erreicht, so dass sich ebenfalls eine gute Vorhersage der maximalen Festigkeitswerte ergibt.
Concrete under multiaxial stress states shows significant changes of the material behaviour compared to uniaxial loading. Besides strength increasing and decreasing effects, also great differences in the stress-strain behaviour occur. In order to design concrete structures efficiently concerning complex stress states, the knowledge about the modified material behaviour is necessary.
To determine experimentally the stress-strain behaviour of an ultra high performance concrete with a uniaxial compressive strength of about 170 N/mm², multiaxial loading tests on cubic-shaped specimens were carried out. Altogether, the investigation contained 35 biaxial and triaxial stress ratios under proportionally increasing load with primarily tension-compression-compression loadings. Applying the tensile load on the specimen, a new method was developed, which uses screws embedded in the concrete to transfer the loading. The deformations were measured by using six tetrahedron-shaped arranged Fibre Bragg Gratings inside the concrete specimen. Subsequently, with the directly measured strains the components of the strain tensor of the reference coordinate system could be determined.
For the investigated ultra high performance concrete the increase of the multiaxial strength, referring to the uniaxial compressive strength, decreases compared to normal strength concrete with the increasing hydrostatic stress component of the load. Moreover, the deformation behaviour shows an increased brittleness compared to normal strength concrete, so that even under triaxial compressive stress states the specimens fail abruptly.
Besides the ultimate strength, from the measured stress-strain curves the strength at the proportional limit, at the limit of affinity as well as at the minimum volume of the specimen is determined. To approximate these characteristic values, a description of a hypersurface is developed and calibrated with the test results.
Furthermore, a database with multiaxial ultimate strength values of concretes with uniaxial compressive strengths between 10 N/mm² to 180 N/mm² available from literature was compiled and a calibration of the developed hypersurface model depending on the uniaxial compressive strength was carried out. Thereby, the obtained values of arbitrary parameters of individual concrete strength classes depend severely on the available test results, especially on the range of values of the hydrostatic stress component of the ultimate strength.
The approximation of the stress-strain behaviour of the multiaxial loaded specimens is carried out by means of a damage-based material law. For this purpose, concerning the initially isotropic concrete, a load-induced isotropic and orthotropic damage depending on the principle strains is assumed. With the developed material law, very good accordance with the measured stress-strain curves could be achieved, so that also results in a good approximation of the ultimate concrete strength.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Beton, Ultrahochleistungsbeton, Mehraxiale Festigkeit, Bruchkriterium, Grenzflächenbeschreibung, Materialgesetz, Spannungs-Dehnungs-Verhalten, Lastinduzierte Orthotropie
Concrete, Ultra High Performance Concrete, Multiaxial Strength, Failure Criterion, Description of Hypersurfaces, Constitutive Model, Stress-Strain-Behaviour, Load Induced Orthotropy
Ritter, Robert
Curbach, Manfred
Marx, Steffen
Technische Universität Dresden
2014-04-14
2013-10-16
2013-12-20
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T12:20:49Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Oberflächenvorbehandlung von Fügeteilen zur Optimierung adhäsiver Verbindungen im Konstruktiven Glasbau
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-134577
40202155X
ger
Die moderne Architektur ist durch gläserne Fassaden und ausgefallene Konstruktionen aus Glas geprägt. Dabei wird Glas nicht nur als raumabschließendes Element verwendet, sondern auch konstruktiv eingesetzt und zunehmend an der Lastabtragung beteiligt. Die Integration von Glaselementen in die Baukonstruktion erfolgt über linien- oder punktförmige Lagerungen. Dabei können mechanisch ausgeführte Halterungen lokale Beanspruchungen und damit Glasversagen verursachen. Eine Alternative bilden Klebverbindungen, welche ein materialgerechtes Konstruieren im Glasbau ermöglichen. Kommerziell wird hierfür eine Vielzahl von Klebstoffen angeboten.
Neben der Auswahl eines geeigneten Klebstoffsystems können dauerhafte adhäsive Verbindungen aber meist nur mit Hilfe von Oberflächenvorbehandlungen der Fügeteile gewährleistet werden. Aufgrund der langen Standzeiten von Bauwerken sind große Beständigkeiten von geklebten Verbindungen notwendig, welche nur durch den Aufbau von möglichst hohen Haftungskräften zwischen Fügeteiloberflächen und Klebstoffpolymer erreichbar sind. Spezielle Vorbehandlungsverfahren sorgen für eine bessere Benetzbarkeit der Oberflächen und schaffen zudem energetisch aktive Zentren, die mit den Klebstoffen in Wechselwirkung treten können. Viele der insbesondere für metallische Materialien industriell etablierten Oberflächenvorbehandlungen sind allerdings wenig zukunftsträchtig, da diese Verfahren häufig den Einsatz ätzender, hochgiftiger und umweltgefährdender Substanzen notwendig machen.
Hierin liegt der Ansatzpunkt der vorliegenden Arbeit. In verschiedenen Industriebereichen, wie dem Automobilbau, der Elektrotechnik und der Dentalmedizin werden bereits neu entwickelte Oberflächenvorbehandlungsverfahren auf Basis von Plasma- und Abscheidungstechnologien eingesetzt. Daraus ergibt sich die Fragestellung nach der Anwendbarkeit solcher Verfahren auf Fügeteilmaterialien des Konstruktiven Glasbaus und nach dem Nutzen dieser Oberflächenvorbehandlungen in Bezug auf die Optimierung von strukturellen Klebungen.
Für die Ermittlung optimaler Eigenschaften von Oberflächen für den klebtechnischen Prozess werden ausgewählte Fügeteile aus Edelstahl, Aluminium und Messing sowie Einscheibensicherheitglas aus Kalk-Natronsilikatglas physikalischen und chemischen Oberflächenanalysen vor und nach der Anwendung von vier verschiedenen Oberflächenvorbehandlungsverfahren unterzogen. Zudem werden die Haftungseigenschaften nach der Vorbehandlung an geklebten Prüfkörpern vor und nach Alterung untersucht. Aus den daraus erhaltenen Ergebnissen wird der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf die Festigkeit der Klebverbindungen bestimmt.
Die durchgeführten Untersuchungen ergeben sehr unterschiedliche, stark substrat- und klebstoffabhängige Wirkungsweisen der einzelnen Oberflächenvorbehandlungen. Als geeignetes Verfahren in Bezug auf die Verbesserungen des Adhäsionsvermögens und der Alterungsbeständigkeit, die Integrierbarkeit in maschinelle Herstellungsprozesse und die Vermeidung optischer Veränderung der Oberflächen stellt sich die Flammensilikatisierung heraus. Die mit dieser Oberflächenvorbehandlung aufgebrachte, dichte Silikatschicht und deren chemische Aktivität sowie deren vollständige Benetzbarkeit bieten beste Voraussetzungen für die Verklebung verschiedener Fügeteilmaterialien mit unterschiedlichsten Klebstoffen.
The modern architecture is affected by glass facades and novel glass structures. Therein glass is not only used as space enclosing element, rather it finds more and more constructive application and it is increasingly involved in load transfer. State of the art for the integration of glass elements in buildings are mechanically designed point and linear fixings. But they may cause local stresses followed by glass breakage. An alternative to these fixations are adhesive joints which more respect the specific requirements of the fragile material glass. A wide variety of adhesives is already available for this purpose.
For strong adhesive joints not only the selection of a suitable adhesive is essential. The surface quality, which can be enhanced by surface treatments, is just as important for a very good adhesion. Due to the long life expectancy of buildings, a permanently aging resistance of the adhesive joints is necessary. For that, a formation of the highest possible adhesion forces between adhesive polymer and adherend surface is essential. Special surface treatment processes ensure a better wettability of the surfaces and also create energetically active sites that can interact with the adhesive molecules. However, many of the industrially established surface pretreatments, especially those for metallic materials, are not sustainable, since these methods often use corrosive, highly toxic and environmentally hazardous substances.
This is the basis of the present dissertation. In various industries, such as automotive, electrical engineering and dentistry, newly developed surface treatment methods based on plasma and deposition technologies are already used. This raises the question of the applicability of such methods on materials for glass constructions and of their benefit to the optimization of structural adhesive joints.
The effect of four different surface treatment methods used on the surfaces of stainless steel, aluminum, brass and toughened safety glass made from soda-lime glass is investigated in experimental studies. Physical and chemical surface analyses are performed before and after the applications. In addition, the adhesion properties of bonded specimens with pretreated surfaces are examined before and after aging. The influence of the surface conditions on the strength of the adhesive joints is determined from the obtained results.
The results show very different effects of the individual surface treatment methods with high dependences on substrate and adhesive. With regard to an increase of adhesion strength, a good aging resistance, an uncomplicated integration into automated production processes and an avoidance of changing the optical surface properties, the investigated combustion chemical vapour deposition is the most suitable method. With this pretreatment, a dense silicate layer is deposite on the surface. Its high chemical activity and its complete wettability offer the best conditions for bonding a variety of materials with different adhesives.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Oberflächenvorbehandlung, Glas, Metalle, Klebverbindungen, Kleben, Konstruktiver Glasbau
surface pretreatment, glass, metals, adhesive joints, bonding, glass structures
Kothe, Christiane
Weller, Bernhard
Böhm, Stefan
Technische Universität Dresden
2014-02-25
2013-04-23
2013-10-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T15:53:02Z
qucosa:slub
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ddc:690
openaire
5th International Probabilistic Workshop: 28-29 November 2007, Ghent, Belgium
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1228914919488-65713
31642191X
eng
These are the proceedings of the 5th International Probabilistic Workshop. Even though the 5th anniversary of a conference might not be of such importance, it is quite interesting to note the development of this probabilistic conference. Originally, the series started as the 1st and 2nd Dresdner Probabilistic Symposium, which were launched to present research and applications mainly dealt with at Dresden University of Technology. Since then, the conference has grown to an internationally recognised conference dealing with research on and applications of probabilistic techniques, mainly in the field of structural engineering. Other topics have also been dealt with such as ship safety and natural hazards. Whereas the first conferences in Dresden included about 12 presentations each, the conference in Ghent has attracted nearly 30 presentations. Moving from Dresden to Vienna (University of Natural Resources and Applied Life Sciences) to Berlin (Federal Institute for Material Research and Testing) and then finally to Ghent, the conference has constantly evolved towards a truly international level. This can be seen by the language used. The first two conferences were entirely in the German language. During the conference in Berlin however, the change from the German to English language was especially apparent as some presentations were conducted in German and others in English. Now in Ghent all papers will be presented in English. Participants now, not only come from Europe, but also from other continents. Although the conference will move back to Germany again next year (2008) in Darmstadt, the international concept will remain, since so much work in the field of probabilistic safety evaluations is carried out internationally. In two years (2009) the conference will move to Delft, The Netherlands and probably in 2010 the conference will be held in Szczecin, Poland. Coming back to the present: the editors wish all participants a successful conference in Ghent.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Probabilistic Workshop
Probabilistic Workshop
Taerwe, Luc
Proske, Dirk
University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna (Konferenzort)
2008-12-10
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2021-03-27T12:25:41Z
qucosa:tud
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ddc:690
openaire
Ohde-Kolloquium 2014: Aktuelle Themen der Geotechnik
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-139883
1434-3053
404910599
ger
Tagungsband des Ohde-Kolloquiums 2014. Die Fachtagung fand am 26.03.2014 an der TU Dresden statt.:Experimentelle Untersuchung der Kapillarität bei Sand unter monotoner und zyklischer Belastung, Marius Milatz
Mehrphasen-Modell zur Simulation von Suffosion, Heike Pfletschinger-Pfaff, Jan Kayser, Holger Steeb
Experimentelle Ermittlung intergranularer Kräfte unter Nutzung von 2D-DIC, Max Wiebicke, Edward Andò, Denis Caillerie, Gioacchino Viggiani
Systeme paralleler Scherbänder - Experimentelle und analytische Untersuchungen, Lars Röchter
Rechnerischer Stabilitätsnachweis für verflüssigungsgefährdete Standorte, Nándor Tamáskovics
Untersuchung des Einflusses von Gaseinschlüssen unterhalb des Grundwasserspiegels auf Druckausbreitung und Bodenverformungen mittels gekoppelter FE-Berechnungen, Hector Montenegro, Oliver Stelzer
Zeitabhängige Setzungen von Sand und FE-Simulationen einer Tagebaukippe, Stefan Vogt, Emanuel Birle, Gero Vinzelberg
Über die Berücksichtigung großer Bodendeformationen in numerischen Modellen, Daniel Aubram
Die Gefrierkernmethode - Weiterentwicklung des Erkundungsverfahrens zur geohydraulischen Charakterisierung von Sohlsedimenten, Daniel Straßer, Hermann-Josef Lensing, Dominik Richter, Simon Frank, Nico Goldscheider
Nutzung von Verfahren der Bildanalyse zur Baugrundbeurteilung, Markus Wacker, Thomas Neumann, Jens Engel, Gunter Gräfe
Anwendung von Elektroosmose zur Reduzierung des Herausziehwiderstandes von Spundwänden: Großmaßstäbliche Modellversuche in Ton, Christos Vrettos, Kai Merz
Zementfiltration bei der Herstellung von Verpressankern in nichtbindigen Böden, Xenia Stodieck, Thomas Benz
Modell- und Elementversuche zur Bodenverflüssigung, Erik Schwiteilo, Ivo Herle
Dynamische Probebelastung einer Mikropfahlgründung - Feldversuch und dynamische 3D-FE-Simulation mittels Hypoplastizität, Thomas Meier, Jens Jähnig, Sina Meybodi
Numerische und analytische Berechnungen zur Erdbebenbemessung von Böschungen, Hassan AlKayyal
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bodenverhalten, Numerische Methoden, Praktische Anwendungen, Bodendynamik
soil behaviour, numerical methods in geomechanics, soil dynamics
Herle, Ivo
Technische Universität Dresden
2014-04-17
2014
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2021-03-27T15:53:00Z
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ddc:690
openaire
6th International Probabilistic Workshop - 32. Darmstädter Massivbauseminar: 26-27 November 2008 ; Darmstadt, Germany 2008 ; Technische Universität Darmstadt
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1228915675833-26850
316423297
eng
These are the proceedings of the 6th International Probabilistic Workshop, formerly known as Dresden Probabilistic Symposium or International Probabilistic Symposium. The workshop was held twice in Dresden, then it moved to Vienna, Berlin, Ghent and finally to Darmstadt in 2008. All of the conference cities feature some specialities. However, Darmstadt features a very special property: The element number 110 was named Darmstadtium after Darmstadt: There are only very few cities worldwide after which a chemical element is named. The high element number 110 of Darmstadtium indicates, that much research is still required and carried out. This is also true for the issue of probabilistic safety concepts in engineering. Although the history of probabilistic safety concepts can be traced back nearly 90 years, for the practical applications a long way to go still remains. This is not a disadvantage. Just as research chemists strive to discover new element properties, with the application of new probabilistic techniques we may advance the properties of structures substantially. (Auszug aus Vorwort)
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ddc:690
Probabilistic Workshop
Probabilistic Workshop
Graubner, Carl-Alexander
Schmidt, Holger
Proske, Dirk
Technische Universität Darmstadt
2008-12-10
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2021-03-27T12:28:53Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Mechanisms of the interaction between continuous and short fibres in textile-reinforced concrete (TRC)
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-143501
978-3-86780-381-6
414306929
eng
This thesis reports on experimental investigations of the mechanisms inherent in the joint action of short and continuous fibres in high-performance, cement-based composites. Experiments on different levels of observation (macro- meso- and micro-levels) were performed to provide detailed insights into the various effects of adding different types of short fibres (dispersed AR glass, integral AR glass and dispersed carbon fibres) on the strength, deformation, and failure behaviour of textile-reinforced concrete (TRC) subjected to tensile loading. Moreover, visual inspections of the specimens' surfaces and microscopic investigation of the fracture surfaces and the interface zone between fibre and matrix were performed and evaluated. Subsequently, the mathematical descriptions for TRC with short fibres under deformation controlled tensile loading conditions were derived based on a multi-scale rheological-statistical modelling approach.
Based on a literature review, the state of the art is presented and discussed to identify key questions that are yet to be answered satisfactorily. This provides the starting point for the investigations presented in this thesis.
The experimental program on the macro-level included uniaxial tension tests performed on thin, narrow plates reinforced by: a) only textile reinforcement, b) only short fibres, and c) hybrid reinforcement (both textile reinforcement with the addition of short fibres). Special attention was directed toward the course of the stress-strain relationship, crack pattern development, and fibre failure behaviour.
The stress-strain curves resulting from uniaxial tension testing demonstrated clearly the positive influence of all types of short fibre on the mechanical performance of TRC. While the first-crack stress in TRC specimens increased significantly due to the addition of short fibres, an expansion of the strain region, where multiple cracks form, was observed for the stress-strain curves for TRC with added short fibres. The visual inspection of the specimens\' surfaces showed a higher number of cracks and finer crack patterns for given strain levels in the cases when short fibres were added to TRC. Moreover, depending on fibre type, the positive effects of the addition of short fibres on both tensile strength and work-to-fracture of the composite were found to vary significantly.
The findings at the micro- and meso-levels of observation provided to a great extent a core of understanding of some particular mechanical behavioural properties of TRC with short fibres at the macro-level of observation. Thus, in addition to the experimental testing performed on composite materials with different parameter combinations, investigations of the action of individual material components, i.e., multifilament-yarns and single short fibres, embedded into cement-based matrices were carried out.
It was found that short fibres indeed improve the bond between multifilament-yarns and the surrounding matrix. By their random positioning on the yarn\'s surface, short fibres built new adhesive cross-links which provided extra connecting points to the surrounding matrix. Furthermore, the water-to-binder ratio of the matrix influenced bond quality between fibre and matrix, i.e., various degrees of matrix-fibre bond were observed. As a result, the mechanical behaviour of the composite varied with w/b: While the good bond of the fibre embedded in a matrix with a low water-to-binder ratio leads to increase in stiffness and strength of the composite, fibres with weak bonding can be considered as defects with respect to stiffness as they lead to a decrease in the value.
The thesis further derives the mathematical relationships for TRC with the addition of short fibres under deformation-controlled tensile loading. A physically based rheological model consisting of simple rheological elements was developed based on the experimental results on the micro-scale, using single-fibre pullout tests. Special attention was paid to the gradual de-bonding process and the resulting force-displacement branch. The model adequately reproduced both relevant fibre failure scenarios: fibre fracture and fibre pullout.
By means of statistical procedures the combination of these models led to description of the stress-crack opening behaviour of an individual crack bridged by the given number of short fibres.
The stress-strain relation for TRC with short fibres subjected to tensile loading was then derived. The concept followed at the macro-level of observation was modelling separately the three main regions of the characteristic stress-strain curve. The regions of crack-free material and crack-widening were considered linear and described based on the corresponding characteristic values of each region. The behaviour of the multiple cracking region was derived by considering an increasing number of cracks in serial interconnection and the contribution of the uncracked matrix in between. The stress transfer, i.e., bridging stress, across the crack was determined based on the contribution of both short fibres and multifilament-yarns. Behaviour of individual cracks was adjusted by varying the number of bridging fibres in different cracks and by varying the yarn bridging stress according to range observed in the pullout experiments.
In der vorliegenden Arbeit wird über Untersuchungen zu den Mechanismen der Wechselwirkungen zwischen Kurz- und Endlosfasern in zement-basierenten Hochleistungskompositen berichtet. Hierzu wurden experimentelle Untersuchungen auf verschiedenen Betrachtungsebenen (Makro-, Meso- und Mikroebene) durchgeführt mit dem Ziel, detaillierte Erkenntnisse zu den Auswirkungen der Zugabe von verschiedenen Arten von Kurzfasern (disperse und integrale AR-Glasfasern, Kohlenstofffasern) hinsichtlich des Festigkeits-, Verformungs- und Bruchverhaltens von Textilbeton (engl.: textile-reinforced concrete = TRC) unter Zugbeanspruchung zu gewinnen. Die Bruchflächen sowie die Gestalt der Interphase zwischen der Bewehrung aus Textilien oder Kurzfasern und der umhüllenden zemengebundenen Matrix wurden mit optischen und elektronenmikroskopischen Verfahren hinsichtlich der Wechselwirkungsphänomene ausgewertet. Die Ergebnisse der experimentellen Arbeiten bildeten den Ausgangspunkt für die mathematischen Beschreibungen für TRC mit Kurzfasern unter verformungsgesteuerter Zugbelastung. Die Formulierungen erfolgten auf Grundlage multiskalarer rheologisch-statistischer Modellansätze.
In einer Literatursichtung wurde zunächst der Kenntnisstand zu den Materialien und zum Verhalten von TRC und Faserbeton unter Zugbeanspruchung dargestellt und diskutiert. Die noch zu erforschenden Fragen wurden präzisiert und die Grundlagen für deren Untersuchung geschaffen.
Bei den Experimenten auf der Makroebene wurden drei Bewehrungsvarianten betrachtet: a) textile Bewehrung, b) Kurzfaserbewehrung, und c) hybride Bewehrung (Textil und Kurzfasern). An Dehnkörpern wurde die Spannungs-Dehnungsbeziehung unter einachsiger Zugbelastung studiert und dabei das Rissbild und die Phänomene des Faserversagens detailliert beobachtet. Anhand der Spannungs-Dehnungsbeziehungen konnte gezeigt werden, dass die Zugabe von Kurzfasern bei allen untersuchten Kurzfaserarten zu einer erheblichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Textilbeton führt. Dies zeigte sich unter anderem in einer ausgeprägten Anhebung der Erstrissspannung sowie der Entwicklung von zahlreicheren und damit feineren Rissen, die zu einer Verbesserung der Duktilität führten. Ebenso wurden Steigerungen der Zugfestigkeit und der Energiedissipation festgestellt. In welchem Maß diese Änderungen stattfinden, hängt von der Art der Kurzfasern ab.
Die Experimente auf der Mikro- und Mesoebene wurden so konzipiert, dass sie die Erkundung der Mechanismen, die den auf der Makroebene beobachteten Phänomenen zugrunde liegen, unterstützten. Auf der Mesoebene wurden Mulitifilamentgarnauszugversuche (mit und ohne Kurzfasern in der Matrix) und auf der Mikroebene Einzelfaserauszugsversuche für alle betrachteten Kurzfasertypen durchgeführt.
Es wurde festgestellt, dass die Kurzfasern den Verbund zwischen Matrix und Multifilamentgarn verbessern. Kurzfasern können bei zufälliger Positionierung an der Garnoberfläche zusätzliche Haftbrücken bzw. Verbindungsstellen zu umgebender Matrix bilden. Für die Verbundqualität zwischen Faser und Matrix ist der Wasser-Bindemittel-Wert (W/B-Wert) von entscheidender Bedeutung. Bei einer Matrix mit niedrigem W/B-Wert führt die gute Qualität des Verbunds der eingebetteten Fasern zu einer Erhöhung der Steifigkeit sowie der Festigkeit des Komposites. Bei hohem W/B-Wert haben die Fasern einen schlechten Verbund zur Matrix und müssen überwiegend als Fehl- bzw. Schwachstellen betrachtet werden. Festigkeit und Steifigkeit des Komposits nehmen daher ab.
Die Ableitung mathematischer Beziehungen für Textilbeton mit Zugabe von Kurzfasern unter verformungsgesteuerter Zugbelastung erfolgte aufbauend auf den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen auf der Mikroebene. Die Einzelfaserauszugsversuche wurden mit Hilfe eines physikalisch basierten Modelles nachgebildet, das aus einfachen rheologischen Elementen besteht. Phänomene wie die graduelle Ablösung der Faser, Faserbruch und Faserauszug wurden durch eine entsprechende Kombination und Parametrierung der rheologischen Elemente abgebildet. Im Ergebnis wurden zutreffende Kraft-Rissöffnungsbeziehungen modelliert.
Auf der Mesoebene wurde ein einzelner Riss modelliert, der sowohl durch Multifilamentgarne als auch Kurzfasern überbrückt werden kann. Der rissüberbrückenden Wirkung der zahlreichen Kurzfasern wurde mit Hilfe statistischer Methoden rechnung getragen, die unterschiedliche Faser-Risswinkel und Einbindelängen berücksichtigen. Die resultierende Spannungs-Rissöffnungskurve umfasst die rissüberbrückende Wirkung von Multifilamentgarnen und Kurzfasern.
Auf der Makroebene kann die charakteristische Spannungs-Dehnungsbeziehung von TRC unter Zugbelastung in 3 Bereiche (Zustände I, IIa, IIb) unterteilt werden. Die Kurvenverläufe im Zustand I (ungerissenen) sowie Zustand IIb (abgeschlossenes Rissbild) wurden als linear betrachtet und basierend auf den entsprechenden charakteristischen Werten des jeweiligen Zustands beschrieben. Das Verhalten im Zustand IIa (multiple Rissbildung) wurde durch die Reihenschaltung einer zunehmenden Anzahl von Rissen sowie den Beitrags der ungerissenen Matrix zwischen den Rissen modelliert.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Textilbewehrter Beton, Kurzfasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Interphase, Einzelfaserauszugsversuche, Rheologische Elemente, Spannungs-Dehnungsbeziehung, Rissüberbrückung
Textile Reinforced Concrete, TRC, Short glass fibres, Short integral fibres, Tensile behavaiour, pullout tests, stress-strain curves, cross-links, matrix-fibre bond, rheological model, rheological elements, crack bridged
Barhum, Rabea
Mechtcherine, Viktor
di Prisco, Marco
Technische Universität Dresden
2014-09-12
2013-08-13
2013-11-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-01-22T08:54:59Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
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ddc:630
ddc:640
ddc:690
openaire
Contribution of Small-Scale Gum and Resin Commercialization to Local Livelihood and Rural Economic Development in the Drylands of Eastern Africa
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-148228
410129879
eng
10.3390/f5050952
This paper examines the extent to which the economic gains derived from gum and resin commercialization impact rural livelihood improvement under different resource management regimes in the drylands of Ethiopia and Sudan. Primary data were collected through semi-structured interviews with 240 randomly selected small-scale producers in four regions with gradients of resource management regimes. The survey was supplemented by secondary data, group discussions and key informant interviews. In the four regions, gum and resin income contributes to 14%–23% of the small-scale producers’ household income. Absolute income was positively correlated with resource management regime and commercialization level. It was higher from cultivated resources on private lands, followed by regulated access to wild resources. In open-access resources, the producers’ income was the lowest, although accessed by the poor and women. However, dependence on gum and resin was higher in open-access resource areas. Households’ socioeconomic characteristics, resource access, production and marketing variables determining income from gum and resin were identified and their variation across the cases is discussed. Overall, gum and resin commercialization in the study areas play a potential poverty alleviation role as a source of regular income, a safety net, and a means of helping producers move out of poverty.
Gummis, Harze, Lebensunterhalt, Armutsbekämpfung, Ressourcenmanagement, Äthiopien, Sudan, TU Dresden, Publikationsfonds
gums, resins, livelihood, poverty alleviation, resource management regime, Ethiopia, Sudan, Technical University Dresden, Publication funds
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ddc:630
info:eu-repo/classification/ddc/640
ddc:640
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Abtew, Asmamaw Alemu
Pretzsch, Jürgen
Secco, Laura
Mohamod, Tarig Elshikh
MDPI
2014
2014-07-21
Forests, 2014, Volume 5, Issue 5, pp. 952-977, ISSN: 1999-4907
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doc-type:article
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doc-type:Text
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2021-03-27T12:33:12Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Experimentelle Bewertung der Schubtragsicherheit von Stahlbetonbauteilen: Experimental Evaluation of the Shear Bearing Safety of Reinforced Concrete Members
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-153446
1613-6934
416730728
ger
Um die Anwendung der Methode der experimentellen Tragsicherheitsbewertung auch für Bauteile zu ermöglichen, die eine Gefährdung eines gering duktilen Versagens, wie des Biegeschubversagens, aufweisen, wurden diese Versagensform und ihre messtechnisch erfassbare Vorankündigung ausführlich analysiert. Bisher waren solche sprödbruch-gefährdeten Bauteile von einer experimentellen Untersuchung ausgeschlossen, weil keine geeigneten Kriterien zur sicheren Bestimmung der Versuchsgrenzlast existierten. Diese Wissenslücke wurde in dieser Arbeit geschlossen und Indikatoren bzw. Kriterien entwickelt, die eine sichere Bestimmung der maximal zulässigen Beanspruchung während eines Belastungsversuches an einem schubbeanspruchten und sprödbruchgefährdeten Bauteil ermöglichen.
In der Arbeit wurde ein zweigeteilter Ansatz verfolgt, bei dem zunächst durch theoretische Überlegungen die Gefahr eines spröden Schubversagens beurteilt werden kann. Dazu wurden die geschichtliche Entwicklung der Schubbemessung analysiert und eine Bewertung sowie ein Vergleich der verschiedenen Bemessungsregeln durchgeführt. Damit und aus der Analyse der maßgeblichen Einflussfaktoren auf das Schubtragverhalten von Stahlbetonbauteilen, konnten Randbedingungen formuliert werden, für die ein Schubversagen bereits im Vorfeld einer experimentellen Untersuchung ausgeschlossen werden kann.
Ist es trotzdem notwendig, die Schubtragsicherheit eines Stahlbetonbauteiles experimentell nachzuweisen, können die in dieser Arbeit formulierten Kriterien zur Beurteilung des Tragzustandes verwendet werden. Um die theoretisch entwickelten Indikatoren zu praxistauglichen Kriterien hocharbeiten zu können, wurden experimentelle Untersuchungen an Stahlbetonbalken ohne und mit geringer Schubbewehrung durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass für die Beurteilung des Schubtragverhaltens vor allem die schräge Rissentstehung und entwicklung maßgeblich sind. Um den kritischen Rissbildungszustand beurteilen zu können, wurde zwischen lokaler und globaler Schubschädigung unterschieden. Für die messtechnische Wahrnehmung bzw. Erfassung der schrägen Rissentwicklung wurden herkömmliche Verformungsmesstechniken wie Induktive Wegaufnehmer und Dehnungs-messungsstreifen mit der Nahbereichsphotogrammetrie und der Schallemissionsanalyse kombiniert eingesetzt.
In den Versuchen konnte der Übergang vom spröden Versagen infolge Querkraft hin zu duktilem Biegeversagen durch die Veränderung der Schubschlankheit und des Bügelbewehrungsgrades gezeigt werden. Bereits geringe Bügelbewehrungsmengen führten zu einem wesentlich duktileren Verformungsverhalten und einem Versagen, das eine deutliche Vorankündigung zeigt. Aus den durchgeführten theoretischen Überlegungen und experimentellen Untersuchungen wurden Empfehlungen für die Vorgehensweise bei experimentellen Tragsicherheitsbewertungen schubgefährdeter Konstruktionen abgeleitet.
In order to allow the application of loading tests (experimental evaluation of the load bearing safety) for structural members, that are deemed to fail brittle, e. g. in shear compression, this type of failure and its measurable announcement have been studied in detail. Up till today structural members endangered of brittle failures could not be investigated experimentally, because no appropriate criteria for the determination of the ultimate test load existed. This gap in knowledge was closed in this thesis and indicators and criteria were developed, which allow the detection of the maximum allowable load during load testing of shear critical structures with the risk of a brittle failure.
In this work a two-step approach is chosen. At first theoretical considerations are presented with which the danger of a brittle shear failure can be evaluated. Therefor the historical development of the shear design was analyzed and an evaluation and comparison of the different shear design rules are given. Therewith and with the analysis of the significant influencing factors on the shear bearing behavior of reinforced concrete members, boundary conditions were proposed for which a shear failure can be excluded in advance of an experimental evaluation of the load bearing safety.
However, if it is still necessary to experimentally evaluate the shear bearing safety of a reinforced concrete structural member, the criteria given in this thesis can be utilized for the evaluation of the bearing condition. To develop the theoretically derived indicators up to practical criteria experimental investigations on reinforced concrete beams without and with low shear reinforcement have been carried out. It was shown that the formation and development of inclined cracks are the most significant indicators for a developing shear failure. For the assessment of the critical crack condition a distinction between local and global shear damage was formulated. For the perception and detection of the inclined crack development common deformation measurements as inductive displacement transducers and strain gauges were combined with close-range photogrammetry and acoustic emission analysis.
In the experimental investigations the transition from brittle shear failure to ductile bending failure was shown by varying the shear-to-depth-ratio and the amount of shear reinforcement. Already low amounts of shear reinforcement led to a significantly ductile deformation behavior and a failure with a clear advanced notice. With the theoretical considerations and the experimental investigations recommendations for experimental evaluations of the shear bearing safety were derived.
info:eu-repo/classification/ddc/624
ddc:624
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Experimentelle Tragsicherheitsbewertung, Belastungsversuch, Schubtragverhalten, Vorankündigungsverhalten, Querkraft, Tragsicherheit
Load testing, Shear bearing safety, shear
Schacht, Gregor
Curbach, Manfred
Marx, Steffen
Technische Universität Dresden
2014-11-05
2014-06-17
2014-09-18
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-27T15:51:06Z
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ddc:690
openaire
4th International Probabilistic Workshop: 12th-13th October 2006, Berlin, BAM (Federal Institute for Materials Research and Testing)
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1231249863823-56820
316424242
eng
Die heutige Welt der Menschen wird durch große Dynamik geprägt. Eine Vielzahl verschiedener Prozesse entfaltet sich parallel und teilweise auf unsichtbare Weise miteinander verbunden. Nimmt man z.B. den Prozess der Globalisierung: Hier erleben wir ein exponentielles Wachstum der internationalen Verknüpfungen von der Ebene einzelner Menschen und bis zur Ebene der Kulturen. Solche Verknüpfungen führen uns zum Begriff der Komplexität. Diese wird oft als Produkt der Anzahl der Elemente eines Systems mal Umfang der Verknüpfungen im System verstanden. In anderen Worten, die Welt wird zunehmend komplexer, denn die Verknüpfungen nehmen zu. Komplexität wiederum ist ein Begriff für etwas unverstandenes, unkontrollierbares, etwas unbestimmtes. Genau wie bei einem Menschen: Aus einer Zelle wächst ein Mensch, dessen Verhalten wir im Detail nur schwer vorhersagen können. Immerhin besitzt sein Gehirn 1011 Elemente (Zellen). Wenn also diese dynamischen sozialen Prozesse zu höherer Komplexität führen, müssen wir auch mehr Unbestimmtheit erwarten. Es bleibt zu Hoffen, dass die Unbestimmtheit nicht existenzielle Grundlagen betrifft. Was die Komplexität der Technik angeht, so versucht man hier im Gegensatz zu den gesellschaftlichen Unsicherheiten die Unsicherheiten zu erfassen und gezielt mit ihnen umzugehen. Das gilt für alle Bereiche, ob nun Naturgefahrenmanagement, beim Bau und Betrieb von Kernkraftwerken, im Bauwesen oder in der Schifffahrt. Und so verschieden diese Fachgebiete auch scheinen mögen, die an diesem Symposium teilnehmen: Sie haben erkannt, das verantwortungsvoller Umgang mit Technik einer Berücksichtigung der Unbestimmtheit bedarf. Soweit sind wir in gesellschaftlichen Prozessen noch nicht. Wünschenswert wäre, dass in einigen Jahren nicht nur Bauingenieure, Maschinenbauer, Mathematiker oder Schiffsbauer an einem solchen Probabilistik- Symposium teilnehmen, sondern auch Soziologen, Politiker oder Manager... (aus dem Vorwort) --- HINWEIS: Das Volltextdokument besteht aus einzelnen Beiträgen mit separater Seitenzählung.
PREFACE: The world today is shaped by high dynamics. Multitude of processes evolves parallel and partly connected invisible. For example, the globalisation is such a process. Here one can observe the exponential growing of connections form the level of single humans to the level of cultures. Such connections guide as to the term complexity. Complexity is often understood as product of the number of elements and the amount of connections in the system. In other words, the world is going more complex, if the connections increase. Complexity itself is a term for a system, which is not fully understood, which is partly uncontrollable and indeterminated: exactly as humans. Growing from a single cell, the humans will show latter a behaviour, which we can not predict in detail. After all, the human brain consists of 1011 elements (cells). If the social dynamical processes yield to more complexity, we have to accept more indetermination. Well, one has to hope, that such an indetermination does not affect the basic of human existence. If we look at the field of technology, we can detect, that here indetermination or uncertainty is often be dealt with explicitly. This is valid for natural risk management, for nuclear engineering, civil engineering or for the design of ships. And so different the fields are which contribute to this symposium for all is valid: People working in this field have realised, that a responsible usage of technology requires consideration of indetermination and uncertainty. This level is not yet reached in the social sciences. It is the wish of the organisers of this symposium, that not only civil engineers, mechanical engineers, mathematicians, ship builders take part in this symposium, but also sociologists, managers and even politicians. Therefore there is still a great opportunity to grow for this symposium. Indetermination does not have to be negative: it can also be seen as chance.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Probabilistic Workshop
Probabilistik-Symposium
Proske, Dirk
Mehdianpour, Milad
Gucma, Lucjan
Universität für Bodenkultur Wien
Federal Institute for Materials Research and Testing
Maritime University of Szczecin
2009-01-06
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2021-03-29T10:51:05Z
qucosa:tud
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ddc:690
openaire
Bauforschung und Baupraxis
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-163151
ger
qucosa:28904
qucosa:37770
Schriftenreihe des Lehrstuhls Tragwerksplanung, Technische Universität Dresden
Die Professur für Tragwerksplanung versteht sich als Bindeglied zwischen den mathematisch-technischen Wissenschaften der Bauingenieure und den gestalterischen Entwurfslehren der Architekten.
Die Lehre an der Professur beschäftigt sich mit den Grundlagen der Tragwerksplanung und Statik, mit darauf aufbauenden Themen zu speziellen Systemen sowie mit Fragen der Sanierung und Instandhaltung. Zusätzlich existieren Kurse zum Brandschutz sowie zur Bauausführung und Bauüberwachung.
From Research to Practice in Construction
Publication Series of the Chair of Structural Design, Technische Universität Dresden
Schriftenreihe, Tragwerksplanung
series, Structural Design
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
info:eu-repo/classification/ddc/624
ddc:624
Jäger, Wolfram
Technische Universität Dresden
2017-07-26
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2021-03-27T15:51:11Z
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ddc:690
openaire
3rd Probabilistic Workshop Technical Systems, Natural Hazards
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1232900322783-70671
308186893
eng
Modern engineering structures should ensure an economic design, construction and operation of structures in compliance with the required safety for persons and the environment. In order to achieve this aim, all contingencies and associated consequences that may possibly occur throughout the life cycle of the considered structure have to be taken into account. Today, the development is often based on decision theory, methods of structural reliability and the modeling of consequences. Failure consequences are one of the significant issues that determine optimal structural reliability. In particular, consequences associated with the failure of structures are of interest, as they may lead to significant indirect consequences, also called follow-up consequences. However, apart from determining safety levels based on failure consequences, it is also crucially important to have effective models for stress forces and maintenance planning ... (aus dem Vorwort)
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
engineering, natural hazards
Baukonstruktion, Regionale Umweltprobleme , Naturgefahr, Technisches System, Bautechnik, Kongress
Bergmeister, Konrad
Curbach, Manfred
Kamper, Evelin
Proske, Dirk
Rickenmann, Dieter
Wieshofer, Sigrid
Strauss, Alfred
Universität für Bodenkultur Wien
2009-01-25
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2021-01-22T08:56:27Z
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ddc:640
ddc:690
openaire
Soil Chemical and Microbial Properties in a Mixed Stand of Spruce and Birch in the Ore Mountains (Germany) - A Case Study
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-173719
442672160
eng
10.3390/f6061949
A major argument for incorporating deciduous tree species in coniferous forest stands is their role in the amelioration and stabilisation of biogeochemical cycles. Current forest management strategies in central Europe aim to increase the area of mixed stands. In order to formulate statements about the ecological effects of mixtures, studies at the stand level are necessary. In a mixed stand of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and silver birch (Betula pendula Roth) in the Ore Mountains (Saxony, Germany), the effects of these two tree species on chemical and microbial parameters in the topsoil were studied at one site in the form of a case study. Samples were taken from the O layer and A horizon in areas of the stand influenced by either birch, spruce or a mixture of birch and spruce. The microbial biomass, basal respiration, metabolic quotient, pH-value and the C and N contents and stocks were analysed in the horizons Of, Oh and A. Significantly higher contents of microbial N were observed in the Of and Oh horizons in the birch and in the spruce-birch strata than in the stratum containing only spruce. The same was found with respect to pH-values in the Of horizon and basal respiration in the Oh horizon. Compared to the spruce stratum, in the birch and spruce-birch strata, significantly lower values were found for the contents of organic C and total N in the A horizon. The findings of the case study indicated that single birch trees have significant effects on the chemical and microbial topsoil properties in spruce-dominated stands. Therefore, the admixture of birch in spruce stands may distinctly affect nutrient cycling and may also be relevant for soil carbon sequestration. Further studies of these functional aspects are recommended.
Birke, Fichte, Baumarten, PH-Wert, Bodenatmung, Humus, TU Dresden, Publikationsfonds
birch, spruce, tree species effects, pH-value, soil respiration, humus, topsoil, Technical University Dresden, Publication funds
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ddc:640
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ddc:690
Schua, Karoline
Wende, Stefan
Wagner, Sven
Feger, Karl-Heinz
MDPI
2015
2015-07-27
Forests, 2015, Volume 6, Issue 6, pp. 1949-1965, ISSN: 1999-4907
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2021-03-27T12:47:44Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Failure Behaviour of Masonry under Compression Based on Numerical and Analytical Modeling
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-191765
978-3-86780-465-3
486593487
eng
In this work the compression behavior of masonry was investigated. After a detailed review of code approaches and different research works, a new formula was suggested to describe the compression strength of masonry, based on the mechanical and geometrical properties of its components, when deformation properties of units are larger than the ones of mortar.
Later on, a new model, Extended Drucker-Prager Cap Yielding Function, is suggested to describe the three axial compression stress state of mortar in masonry in case deformation properties of mortar are larger than the ones of mortar, and to describe the three axial compression stress state of brick in the other case. This includes defining its parameters based on test diagrams of the mortar material, implementing the model in the numerical software ANSYS, and the numerical results are evaluated for simple cube example.
The controlling equations of creep based on the visco-elastic creep theory are presented in the general case of three axial creep under three axial loading conditions. The special case of three axial creep under axial loading is also presented. The “transversal creep” relevant for the compression strength of masonry was discussed and numerical examples have been added to show the effect of changed time-dependent Poisson’s ratio.
In another chapter, many examples are presented showing the application of the suggested material models and discontinuous numerical method named eXtended finite element method. Conclusions and recommendations are given in the last chapter.
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ddc:690
Drückverhalten, Mauerwerk, XFEM, EDP-Cap
compression, masonry, EDP-Cap
Michel, Kenan
Jäger, Wolfram
Häußler-Combe, Ulrich
Technische Universität Dresden
2017-02-23
2015-09-29
2015-12-11
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doc-type:doctoralThesis
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2021-01-22T08:59:23Z
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ddc:690
openaire
Application of a GIS Multi-Criteria Decision Analysis for the Identification of Intrinsic Suitable Sites in Costa Rica for the Application of Managed Aquifer Recharge (MAR) through Spreading Methods.
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-220396
eng
10.3390/w8090391
Costa Rica’s annual mean precipitation is above 3300 mm, but this precipitation is not evenly distributed in time or space, producing clear differentiated wet and dry seasons in most of the country. Droughts are also common phenomena which greatly affect the availability of water resources. Managed aquifer recharge (MAR) schemes are being taken into consideration to enhance the underground water storage capacity of the country. The present study constitutes the first assessment for the identification of suitable sites for the implementation of MAR technology spreading methods (SM) in Costa Rica. The suitable sites are identified by means of a geographic information system multi-criteria decision analysis (GIS-MCDA) based on four criteria: hydrogeological aptitude, terrain slope, top soil texture and drainage network density. Four steps are performed in order to identify these sites: problem definition, screening for suitable areas, suitability mapping, and sensitivity analysis. The suitability map was divided in two zones after the screening: suitable and unsuitable, the first zone was further divided in five classes according to the weighted linear combination (WLC) ranking. The results indicate that 61% of the country is suitable for conducting SM. This map is a tool for future implementation of MAR techniques in the country.
Costa Rica, Managed Aquifer Recharge, Ausbreitung Methoden, geographisches Informationssystem Multi-Kriterien Entscheidungsanalyse, Eignung Mapping, Multi-Einfluss-Faktor, TU Dresden, Publikationsfonds
Costa Rica, managed aquifer recharge, spreading methods, geographic information system multi-criteria decision analysis, suitability mapping, multi-influence factor, TU Dresden, Publishing Funds
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ddc:690
Bonilla Valverde, José Pablo
Blank, Clemens
Roidt, Mario
Schneider, Lisa
Catalin, Stefan
Molecular Diversity Preservation International (MDPI)
2016
2017-03-27
Water 2016, 8(9), ISSN: 2073-4441. DOI: 10.3390/w8090391. Artikelnr.: 391
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2021-01-22T09:00:02Z
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ddc:690
openaire
Assessment of Managed Aquifer Recharge through Modeling—A Review
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-220590
eng
10.3390/w8120579
Managed aquifer recharge (MAR) is the purposeful recharge of an aquifer for later recovery or environmental benefits and represents a valuable method for sustainable water resources management. Models can be helpful tools for the assessment of MAR systems. This review encompasses a survey and an analysis of case studies which apply flow and transport models to evaluate MAR. The observed modeling objectives include the planning or optimization of MAR schemes as well as the identification and quantification of geochemical processes during injection, storage and recovery. The water recovery efficiency and the impact of the injected water on the ambient groundwater are further objectives investigated in the reviewed studies. These objectives are mainly solved by using groundwater flow models. Unsaturated flow models, solute transport models, reactive geochemical models as well as water balance models are also frequently applied and often coupled. As each planning step to setup a new MAR facility requires cost and time investment, modeling is used to minimize hazard risks and assess possible constraints of the system such as low recovery efficiency, clogging and geochemical processes.
Managed Aquifer Recharge, Modellierung, Grundwasser-Management, ungesättigte Zone, ASR, TU Dresden, Publikationsfonds
managed aquifer recharge, modeling, groundwater management, unsaturated zone, ASR, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ringleb, Jana
Stefan, Catalin
Sallwey, Jana
Molecular Diversity Preservation International (MDPI)
2016
2017-03-28
Water 2016, 8(12), ISSN: 2073-4441. DOI: 10.3390/w8120579
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2021-03-27T13:00:33Z
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ddc:690
openaire
DELPHIN 6 Climate Data File Specification, Version 1.0
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-221222
eng
This paper describes the file format of the climate data container used by the DELPHIN, THERAKLES and NANDRAD simulation programs. The climate data container format holds a binary representation of annual and continuous climatic data needed for hygrothermal transport and building energy simulation models. The content of the C6B-Format is roughly equivalent to the epw-climate data format.:1 Introduction
1.1 General File Layout
1.2 Principle Data Types
2 Magic Header and File Version
2.1 Version Number Encoding
3 Meta Data Section
4 Data Section
4.1 Cyclic annual data
4.2 Non-cyclic/continuous data
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Klimadaten, Dateiformat, DELPHIN, Klimadatei
Climate data, file format, DELPHIN, climate file
Nicolai, Andreas
Technische Universität Dresden
2017-04-03
2017
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doc-type:report
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doc-type:Text
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2021-03-27T12:59:13Z
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ddc:690
openaire
Zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung gelochter Stahltragwerke aus Flussstahl
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-223593
1613-6934
49173798X
ger
Bei der Beurteilung der Sicherheit bestehender Konstruktionen aus altem Baustahl (i. A. Flussstahl) und der Entscheidung über notwendige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen ist der Nachweis ausreichender Werkstoffzähigkeit (der Sicherheit gegen ein sprödes Versagen) von wesentlicher Bedeutung. Die in DIN EN 1993-1-10 normativ geregelten Nachweismethoden zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung wurden basierend auf umfangreichen bruchmechanischen Untersuchungen entwickelt. Sie gelten für Schweißkonstruktionen und „Stähle aus neuerer Zeit“ mit in der Regel hohen Zähigkeitswerten. Die Quantifizierung der Zähigkeit in Werkstoffnormen erfolgt durch Kerbschlagbiegeversuche. Die Beziehung zwischen der Übergangstemperatur der Kerbschlagarbeit und der Referenztemperatur der Bruchzähigkeit wird durch die modifizierte Sanz-Korrelation hergestellt, die nur für diese Stähle abgeleitet wurde. Das in der Norm verankerte Verfahren ist für alte Flussstahlkonstruktionen mit Lochschwächung durch Niet- und Schraubenverbindungen nicht geeignet. Einerseits unterscheiden sich Kerbwirkung und Eigenspannungszustand von geschweißten und genieteten Konstruktionen und damit die Zähigkeitsanforderungen wesentlich voneinander. Auf der anderen Seite unterliegen die Zähigkeitseigenschaften von Flussstählen deutlich größeren Streuungen.
In der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und rechnerische Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten gelochter Konstruktionen aus altem Flussstahl vorgestellt. Wesentlicher Bestandteil sind dabei die umfangreichen Werkstoffanalysen zur Ermittlung der bruchmechanischen Werkstoffzähigkeit im spröd-duktilen Übergangsbereich nach dem Master-Curve-Konzept (ASTM E1921). Die Auswertungen belegen, dass in Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens unterschiedliche Werkstoffgüten definiert werden können. Um den Einfluss des Stanzens von Löchern auf das Sprödbruchverhalten alter Flussstähle zu beurteilen, werden Gefügeuntersuchungen und Mikrohärtemessungen durchgeführt.
Ausgehend von einer umfassenden Analyse typischer Konstruktionsformen bestehender Tragwerke des Stahlhochbaus erfolgen bruchmechanische FE-Berechnungen an Anschlüssen von Winkelprofilen zur Bestimmung der Zähigkeitsanforderungen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse des Spannungsintensitätsfaktors werden durch Modifikation bekannter Lösungen aus der Fachliteratur für die weitere Anwendung aufbereitet. Darauf aufbauend wird für die untersuchten Konstruktionsdetails im Rahmen einer bruchmechanischen Sicherheitsanalyse ein praxisgerechtes Verfahren zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung genieteter und geschraubter Bauteile abgeleitet. Mit Hilfe statistischer Methoden werden Streuungen der Festigkeits- und Zähigkeitskennwerte der Flussstähle erfasst und nach der Verifizierung durch Bauteilversuche in ein semi-probabilistisches Nachweiskonzept überführt.
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ddc:690
Sprödbruch, Flussstahl, Bruchzähigkeit, Kerbschlagzähigkeit, Master-Curve, Sanz-Korrelation, Übergangstemperatur
brittle fracture, mild steel, fracture toughness, impact toughness, Master-Curve, Sanz-correlation, transition temperature
Sieber, Lars
Stroetmann, Richard
Vormwald, Michael
Hübner, Peter
Technische Universität Dresden
2017-05-30
2016-05-23
2016-09-26
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doc-type:doctoralThesis
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2021-01-22T09:00:27Z
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ddc:690
openaire
Engineering water dissociation sites in MoS2 nanosheets for accelerated electrocatalytic hydrogen production
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eng
10.1039/C6EE01786J
Earth-abundant MoS2 is widely reported as a promising HER electrocatalyst in acidic solutions, but it exhibits extremely poor HER activities in alkaline media due to the slow water dissociation process. Here we present a combined theoretical and experimental approach to improve the sluggish HER kinetics of MoS2 electrocatalysts through engineering the water dissociation sites by doping Ni atoms into MoS2 nanosheets. The Ni sites thus introduced can effectively reduce the kinetic energy barrier of the initial water-dissociation step and facilitate the desorption of the −OH that are formed. As a result, the developed Ni-doped MoS2 nanosheets (Ni-MoS2) show an extremely low HER overpotential of ∼98 mV at 10 mA cm−2 in 1 M KOH aqueous solution, which is superior to those (>220 mV at 10 mA cm−2) of reported MoS2 electrocatalysts.
Wasserdissoziation, MoS2-Elektrokatalysatoren, kinetische Energiebarriere, Elektrokatalysatoren
water dissociation, MoS2 electrocatalysts, kinetic energy barrier, electrocatalysts
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Feng, Xinliang
Zhang, Jian
Wang, Tao
Liu, Pan
Liu, Shaohua
Dong, Renhao
Zhuang, Xiaodong
Chen, Mingwei
Royal Society of Chemistry
2016
2017-07-21
Energy & environmental science (2016), 9(9), S. 2789-2793. ISSN: 1754-5706. DOI: 10.1039/C6EE01786J.
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doc-type:article
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2021-03-27T12:58:10Z
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ddc:690
openaire
Mitigating autogenous shrinkage of Ultra-High Performance Concrete by means of internal curing using superabsorbent polymers
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-224382
491738013
eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234594
qucosa:30907
Application of smart curing concept called internal curing (IC) is the most promising strategy for mitigating autogenous shrinkage and related early-age cracking in cement-based materials with low water-to-cement ratio. There are still many theoretical and practical questions that need to be answered before IC could become a standard method. Many of these questions concern the most appealing of water-regulating additives for IC called Superabsorbent Polymers (SAP). The clear linkage between SAP material properties, the moment of water release and the effect on autogenous shrinkage is still missing, which blocks formulating recommendations for use of particular potential IC agents in concrete construction.
In this treatise various aspects that are decisive for effectiveness of IC in mitigating autogenous shrinkage were examined. The choice of materials was purposefully limited to two compositions of Ultra-High Performance Concrete (UHPC), one fine-grained and one coarse-grained mixture, and one particular, in-depth characterized SAP. The objectives of examination which shaped the final experimental programme were: assessment of IC agent absorption capacity, specification of periods of water migration from fresh concrete mixture into SAP and from SAP back into hardening concrete, determination of effect of SAP addition on cement hydration, evaluation of IC influence on and determination of start of effective autogenous shrinkage and, finally, assessment of autogenous shrinkage with selfsame IC agent but for different matrices. Ideally, description of the mechanisms behind the action of IC at different stages of concrete life and reasoning of differences observed for the UHPCs under investigation had to be provided.
First, the main components of the system – UHPC and SAP material – were characterized as to their suitability for IC application. Special attention was paid to the material properties which affect water transport. Usage of different testing methods was necessary here and included: testing with ESEM, FT-IR, tea-bag test, sol fraction content examination and X-ray computed tomography (for SAP) as well as air content measurement and various methods for characterization of the porosity and other features of the microstructure. The observed delay in the start of pozzolanic reactions in case of fine-grained UHPC was rather surprising, but, under consideration of porosity, shed new light on permeability of young UHPC.
The work at hand revealed numerous methods that can be used for studying the absorption capacity of polymers, but hardly representative for the behaviour of those polymers within concrete matrix. Because of its general availability and the relatively robust testing procedure, it was decided to focus on possibilities and limitations of using tea-bag test for evaluation of absorption capacity of SAP. New interpretation of tea-bag test results was deduced which enabled assessment of maximum absorption capacity of SAP from measurement of consistency of concrete before and after modification with IC.
Influence of IC on hydration process was revealed by using two non-destructive methods, in particular ultrasonic measurement and concrete temperature record. It could be shown that the ionic polymer exhibits complex effects including retardation and acceleration of individual chemical processes. Additionally, X-ray computed tomography (CT) and instrumented ring tests were performed in order to understand scientific significance of the characteristic event appearing during shrinkage measurements, taken as time-zero (= starting point for evaluation of autogenous shrinkage data). Linkage of time-zero with certain phenomenon, e.g., changes of the SAP particles volume or specific value of yield stress, but not with final set, was suggested for the future investigations.
By using two setups based on corrugated tube protocol it was possible to register and compare autogenous shrinkage of both UHPCs without and with modification by IC. The effectiveness of IC was shown to be dependent on the matrix in which IC was implemented. This was related to the observed changes in pore percolation that resulted from different absorption behaviour of SAP in the two UHPCs under investigation. Furthermore, the effect of fibres on effectiveness of IC was discussed.
Description and discussion of mechanisms behind IC was supported by measurement of capillary pressure, total shrinkage tests with simultaneous mass loss measurement, free autogenous shrinkage tests and the CT measurement. Valuable source of information was furthermore the in-depth literature review. The most appealing finding of the work and the biggest paradox revealed was high efficiency of IC in mitigating autogenous shrinkage and simultaneously appearance of stage where very clear reverse in mode of polymer volume change was observed. This suggests partial reabsorption of water initially released. This puts interpretation of operative shrinkage mechanisms and ones standing behind IC effect in a new perspective.
Die innere Nachbehandlung (Internal Curing – IC) ist die derzeit aussichtsreichste Strategie, um das in zementgebundenen Baustoffen mit niedrigen Wasser/Zement-Werten ausgeprägt auftretende autogene Schwinden wirksam zu verringern und die damit einhergehende Rissbildung in jungem Beton zu vermeiden. Vor einer breiten baupraktischen Anwendung des IC sind noch viele offene Fragen zu beantworten. Die meisten dieser Fragen betreffen die derzeit interessanteste Klasse von wasserregulierenden Stoffen für das IC – die superabsorbierenden Polymere (SAP). Von entscheidender Bedeutung ist hier der noch weitgehend unerforschte Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften der SAP, dem Zeitpunkt der Wasserabgabe und der Auswirkung auf das autogene Schwinden.
In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Einflussfaktoren auf die Wirksamkeit von SAP zur Verringerung des autogenen Schwindens untersucht. Für die Experimente wurde ein feinkörniger und ein grobkörniger ultra-hochfester Beton (UHPC) sowie ein schon detailliert charakterisiertes SAP genutzt. Das experimentelle Programm wurde auf folgende Untersuchungsziele ausgerichtet: Absorptionsvermögen der SAP, Zeitfenster der Wassermigration aus dem Frischbeton in das SAP sowie vom SAP in den erhärtenden Beton, autogenes Schwindmaß sowie effektiver Beginn des autogenen Schwindens. Ziel der Arbeiten ist die Beschreibung der Mechanismen, die IC zugrundliegen – und dies zu verschiedenen Betonaltern und unter Berücksichtigung der an den untersuchten UHPC beobachteten Unterschiede.
Bei der Charakterisierung der Hauptkomponenten des betrachteten Systems – UHPC und SAP – wurde auf die Materialeigenschaften fokussiert, die den Wassertransport beeinflussen. Dazu wurden u. a. folgende Untersuchungsmethoden angewendet: ESEM, FT-IR, Teebeuteltest, Sol-Fraction Test, Röntgentomographie (für SAP) sowie verschiedene Verfahren zur Charakterisierung der Poren im Beton. Im feinkörnigen UHPC wurde überraschenderweise ein verzögerter Beginn der puzzolanischen Reaktion festgestellt, der bei Berücksichtigung der vorliegenden Porosität zu einer Neubewertung der Permeabilität von UHPC in jungem Alter führte.
In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Methoden zur Beschreibung des Wasserabsorptionsvermögens von SAP benannt, deren Aussagekraft bei Anwendung dieser Polymere im Beton aber sehr eingeschränkt ist. Aufgrund seiner einfachen Verfügbarkeit und Robustheit wurde daher der Teebeutetest zur Bestimmung der Wasserabsorption des SAP genutzt. Die Wasserabsorption der SAP im Beton wurde durch Gegenüberstellung von Konsistenzmessungen am Beton vor und nach Zugabe von SAP und Ergebnissen der Teebeuteltest abgeschätzt.
Der Einfluss des IC auf die Hydratation wurde zerstörungsfrei mit Ultraschall- und Betontemperaturmessungen erfasst. Auf dieser Grundlage konnten Hypothesen zu den komplexen Wechselwirkungen zwischen ionischem Polymer und der Beschleunigung oder Verzögerung einzelner chemischer Prozesse formuliert werden. Mit Hilfe von instrumentierten Ringversuchen und X-ray Computertomographie wurden die Auswirkungen des IC mit SAP auf das autogene Schwinden, den Aufbau von Zwangsspannungen bei behindertem Schwinden und Time-Zero diskutiert. Dabei konnte ein Zusammenhang zwischen Time-Zero und verschiedenen Phänomenen, wie z. B. Volumenänderung des SAP oder der Fließgrenze des erhärtenden Betons, nicht aber zum Ende des Erstarrens aufgezeigt werden.
Das autogene Schwinden beider untersuchter UHPC (jeweils mit und ohne IC) wurde mit Hilfe von Corrugated Tube-Versuchen gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass wie Wirksamkeit des IC von der Betonzusammensetzung sowie der in den UHPC infolge Wechselwirkungen mit den SAP verschieden ausgebildeten Porenstruktur der Matrix abhängt. Weiterhin konnte ein Einfluss von Faserzugaben auf die Wirksamkeit des IC gezeigt werden.
Die Beschreibung und Diskussion der Mechanismen des IC wurde durch Messungen des Kapillardrucks, des Gesamtschwindens, des freien autogenen Schwindens, des Masseverlustes und Computertomographie unterstützt. Eine wichtige Erkenntnisquelle war zudem die umfangreich gesichtete und diskutierte Literatur.
Das interessanteste und zugleich paradoxe Ergebnis der Untersuchungen ist die Tatsache, dass die bei Einsatz von SAP beobachtete Verringerung des autogenen Schwindens eindeutig mit einer zeitgleichen Umkehr der Volumenänderung der SAP einhergeht: die bis dahin dominierende Wasserabgabe geht in eine erneute Wasseraufnahme über. Dies stellt die Interpretation der Triebkräfte des Schwindens und die dem IC zugrundliegenden Mechanismen in einen neuen Zusammenhang.
Innere Nachbehandlung, Superabsorbierende Polymere, Autogenes Schwinden, Ultra-hochfester Beton, X-ray Computertomographie
internal curing, superabsorbent polymers, autogenous shrinkage, Ultra-High Performance Concrete, X-ray computed tomography
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Dudziak, Lukasz
Mechtcherine, Viktor
Kovler, Konstantin
Stephan, Dietmar Aloys
Technische Universität Dresden
2016-02-22
2016-05-13
2017-05-29
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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2021-03-27T12:57:57Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
openaire
Entwicklung eines zustandsabhängigen DEM-Stoffmodells zur Nachbildung von Mischprozessen für Frischbeton
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-226677
978-3-86780-522-3
493896112
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234594
qucosa:30907
In der vorliegenden Dissertation wird ein Simulationsmodell für die Diskrete Elemente Methode vorgestellt, das in der Lage ist, das Materialverhalten während des Mischprozesses von Frischbeton nachzubilden. Zur realitätsnahen Abbildung des Materialverhaltens während des gesamten Mischprozesses ist zum einen die korrekte, prozessabhängige Modellierung der Feuchtigkeitsverteilung im Mischgut notwendig. Zum anderen definiert sich das lokale Materialverhalten durch den aktuellen Feuchtegrad und die Materialzusammensetzung der Mischung und muss im Simulationsmodell Berücksichtigung finden. Zur korrekten Modellierung der Feuchteverteilung wurde der Flüssigkeitstransfer zwischen unterschiedlich feuchten Kontaktpartnern (Partikeln) im Simulationsmodell realisiert. Der Flüssigkeitstransfer ist dabei abhängig vom Feuchtegrad der beiden Kontaktpartner, ihrer relativen Positionierung zueinander und der Viskosität der zu transferierenden Flüssigkeit. Zudem spielt die Partikelgröße eine entscheidende Rolle bei der Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit eines Partikels und bei der Geschwindigkeit des Flüssigkeitstransfers. Zur Repräsentation des Flüssigkeitsanteils aller Partikel im Simulationsmodell erhält jedes Partikel eine zusätzliche Partikelvariable. Feuchte Feststoffpartikel lassen sich somit als zweischichtige Partikel repräsentieren, die eine äußere Flüssigkeitsschicht und einen inneren Feststoffkern besitzen. Die Modellierung des Materialverhaltens basiert auf einer Unterteilung in drei verschiedene Kraftkomponenten, die in Abhängigkeit der lokalen Feuchtegrade Anwendung finden. Die erste Kraftkomponente umfasst Reibungs-, Dämpfungs- und Federkräfte, die bei trockenen Feststoffkontakten zum Einsatz kommen. Die zweite Kraftkomponente besteht aus zusätzlichen Flüssigkeitsbrückenkräften, die bei leicht angefeuchteten Materialien wirken. Die Flüssigkeitsbrückenkräfte sind abhängig von Flüssigkeitsvolumen, Flüssigkeitszusammensetzung, Partikelgröße und Abstand der Kontaktpartner. Die dritte Kraftkomponente umfasst die viskosen Kräfte, die bedingt durch die Flüssigkeitsschichten zwischen den Kontaktpartnern auftreten. Die viskosen Kräfte in Tangentialrichtung basieren auf dem Bingham-Modell, das häufig für zementgebundene Suspensionen eingesetzt wird. Die Anwendung des Bingham-Modells setzt die Kenntnis der rheologischen Kenngrößen Fließgrenze und plastische Viskosität voraus, die aus der lokalen Zusammensetzung der Flüssigkeitsschicht approximiert werden müssen. Die Grundlage für diese Approximation bilden sowohl Modelle aus der Literatur als auch experimentelle Untersuchungen, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden. Auch die Definitionen der materialabhängigen Flüssigkeitsaufnahmemengen und -geschwindigkeit sowie die Berechnung der zustandsabhängigen Flüssigkeitsbrückenkräfte basieren auf theoretischen Modellen und experimentellen Untersuchungen. Die Experimente sollen die entsprechenden theoretischen Modelle stützen, die materialspezifischen Modellparameter bestimmen und zusätzliche Daten außerhalb des Gültigkeitsbereichs der Modelle liefern. Alle Einzelaspekte der Flüssigkeitsaufnahme, des -transfers und des feuchteabhängigen Materialverhaltens werden in der Simulation implementiert und anhand der Nachbildung der Experimente überprüft.
Das Zusammenspiel aller Modellaspekte wird anhand der Simulation eines experimentell durchgeführten Betonmischprozesses in einem Zwangsmischer für zwei Rezepturen mit unterschiedlichen w/z-Werten ohne Verwendung von Zusatzstoffen und -mitteln validiert. Während des Mischprozesses wurde die Leistungsaufnahme des Mischers erfasst und mit der aus dem Drehmoment abgeleiteten Leistungsausnahme aus der Simulation verglichen. Dabei zeigte sich eine gute qualitative Übereinstimmung des zeitlichen Leistungsverlaufs, der das realistische Durchlaufen der verschiedenen Phasen der Materialzustände widerspiegelt. Als zusätzliches Vergleichskriterium wurde nach dem Mischprozess das Setz- bzw. Setzfließmaß ermittelt. Auch hier zeigte sich eine gute qualitative Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation. Damit konnte die grundsätzliche Anwendbarkeit des Modells zur Nachbildung des Materialverhaltens während des Frischbetonmischprozesses anhand einer ausgewählten Betonrezeptur demonstriert werden.:1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung 2
1.3 Lösungsansatz 3
1.4 Gliederung der Arbeit 5
2 State of the art – Lösungsansätze und ihre Grenzen 7
2.1 Simulationsmethoden für Mischprozesse 7
2.1.1 Überblick 7
2.1.2 Diskrete Elemente Methode (DEM) 9
2.2 Simulation des Feuchteübergangs 16
2.3 Simulation von Flüssigkeitsbrücken 22
2.4 Simulation von Frischbeton 26
2.4.1 Diskrete Elemente Methode (DEM) 27
2.4.2 Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) 31
2.4.3 Finite Volumen Methode (FVM) 31
2.4.4 Finite Elemente Methode (FEM) 32
2.4.5 Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 33
2.5 Fazit aus dem aktuellen Stand der Technik 34
3 Theoretische Modellbildung 37
3.1 Wasseraufnahmemenge 37
3.2 Flüssigkeitsbrückenkräfte 39
3.3 Rheologie von zementgebundenen Suspensionen 46
3.4 Fazit aus der Betrachtung der theoretischen Modelle 59
4 Experimentelle Untersuchungen 61
4.1 Materialeigenschaften der Ausgangsstoffe 61
4.1.1 Korngröße 61
4.1.2 Dichte 64
4.1.3 Reibungskoeffizient 65
4.2 Flüssigkeitsaufnahmemenge 69
4.2.1 Wasser 69
4.2.2 Zementleim und Mörtel 77
4.3 Wasseraufnahmegeschwindigkeit 78
4.4 Flüssigkeitsbrückenkraft 81
4.4.1 Messapparatur 81
4.4.2 Versuche am Einzelpartikel 83
4.4.3 Feuchte Schüttkegel 92
4.5 Oberflächenspannung 94
4.6 Rückprallexperiment 95
4.7 Suspensionsverhalten 98
4.8 Mischprozess 110
4.9 Fazit aus den experimentellen Untersuchungen 117
5 Simulationsmodell 119
5.1 Ablauf einer Standard-Simulation in EDEM 119
5.2 Programmierschnittstelle für benutzerdefinierte Kontaktmodelle in EDEM 120
5.3 Übersicht des Modellierungsansatzes 122
5.4 Modellierung des Flüssigkeitstransfers 124
5.4.1 Grundidee 124
5.4.2 Aufnahmebedingungen für Wasser 133
5.4.3 Aufnahmebedingungen für Suspensionen 137
5.4.4 Transfergeschwindigkeit 139
5.4.5 Ergebnisse 142
5.5 Modell zur Partikelüberlappung 147
5.6 Flüssigkeitsbrückenkräfte 148
5.6.1 Modellierung 148
5.6.2 Ergebnisse 154
5.7 Reibungskräfte 158
5.8 Dämpfungskräfte in Normalrichtung durch Flüssigkeit 159
5.9 DämpfungskKräfte in Tangentialrichtung 161
5.9.1 Modellierung 161
5.9.2 Ergebnisse 166
5.10 Adaption durch Kontaktzahl 169
5.11 Implementierung der benutzerdefinierten Variablen 170
5.12 Validierung des Gesamtmodells 177
5.13 Fazit aus der Modellerstellung 192
6 Zusammenfassung 193
7 Modellgrenzen und Ausblick 197
Symbolverzeichnis 199
Literatur- und Quellenverzeichnis 203
In this thesis a simulation model for the Discrete Element Method is presented, which is capable to simulate the material behavior during the mixing process of fresh concrete. For the realistic modeling of the material behavior during the entire mixing process two major aspects have to be integrated in the model. On the one hand the correct, process-dependent representation of the moisture distribution within the mix is necessary. Second, the local material behavior defined by the current degree of humidity and the mix composition must be taken into account in the simulation model. For a correct simulation of the humidity distribution representation the fluid transfers between different wet contact partners (particles) was realized in the contact model. The fluid transfer is dependent on the moisture level of the two contact partners, their relative positioning to each other and the viscosity of the liquid to be transferred. In addition, the particle size plays a crucial role in the water absorption capacity of a particle and in the water transfer velocity. For the representation of the liquid content of each particle, all particles in the simulation model have an additional particle variable. Wetted solid particles can thus be represented as two-layered particles having an outer liquid layer and an inner solid core. The modeling of the material behavior is based on a subdivision into three different force components, which are applied dependent on the local moisture degree. The first force component comprises friction, damping and spring forces, which are used in dry solid contacts. The second force component consists of additional liquid bridge forces acting in weakly wetted materials. The liquid bridge forces are defined as a function of liquid volume, liquid composition, particle size and the distance of the contact partners. The third force component covers the viscous forces that occur due to the fluid layers between the contact partners. The viscous forces in the tangential direction are based on the Bingham model, which is commonly used for cementitious suspensions. The application of the Bingham model assumes knowledge of the rheological parameters yield stress and plastic viscosity, which need to be approximated from the local composition of the liquid layer. The basis of this approximation is provided by models of literature and experimental investigations that have been carried out in this work. Also, the definitions of the material-dependent fluid absorption volume and the liquid transfer velocity as well as the computation of the state-dependent liquid bridge forces are based on theoretical models and experimental studies. Experiments are supposed to support the relevant theoretical models, determine the material-specific model parameters and provide additional information outside the scope of the models. All aspects of the fluid absorption, fluid transfer and the moisture-dependent material behavior are implemented in the simulation and verified by the remodeling of the experiments.
The interplay of all aspects of the model is validated by the simulation of an experimentally investigated concrete mixing process in a compulsory mixer for two concrete recipes with different w/c ratios without using additives and admixtures. During the mixing process the power consumption of the mixer was recorded and compared with the approximated power consumption in the simulation, deduced from the torque data. Thereby a good qualitative agreement of the power curve was achieved, which reflects a realistic pass through the various phases of the material states during the mixing process. As an additional comparison criterion the slump or the slump flow was determined after the mixing process. Again, a good qualitative agreement between experiment and simulation was achieved. Thus the basic applicability of the model to simulate the material behavior during the fresh concrete mixing process is demonstrated using a selected concrete mix.:1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Zielsetzung 2
1.3 Lösungsansatz 3
1.4 Gliederung der Arbeit 5
2 State of the art – Lösungsansätze und ihre Grenzen 7
2.1 Simulationsmethoden für Mischprozesse 7
2.1.1 Überblick 7
2.1.2 Diskrete Elemente Methode (DEM) 9
2.2 Simulation des Feuchteübergangs 16
2.3 Simulation von Flüssigkeitsbrücken 22
2.4 Simulation von Frischbeton 26
2.4.1 Diskrete Elemente Methode (DEM) 27
2.4.2 Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) 31
2.4.3 Finite Volumen Methode (FVM) 31
2.4.4 Finite Elemente Methode (FEM) 32
2.4.5 Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 33
2.5 Fazit aus dem aktuellen Stand der Technik 34
3 Theoretische Modellbildung 37
3.1 Wasseraufnahmemenge 37
3.2 Flüssigkeitsbrückenkräfte 39
3.3 Rheologie von zementgebundenen Suspensionen 46
3.4 Fazit aus der Betrachtung der theoretischen Modelle 59
4 Experimentelle Untersuchungen 61
4.1 Materialeigenschaften der Ausgangsstoffe 61
4.1.1 Korngröße 61
4.1.2 Dichte 64
4.1.3 Reibungskoeffizient 65
4.2 Flüssigkeitsaufnahmemenge 69
4.2.1 Wasser 69
4.2.2 Zementleim und Mörtel 77
4.3 Wasseraufnahmegeschwindigkeit 78
4.4 Flüssigkeitsbrückenkraft 81
4.4.1 Messapparatur 81
4.4.2 Versuche am Einzelpartikel 83
4.4.3 Feuchte Schüttkegel 92
4.5 Oberflächenspannung 94
4.6 Rückprallexperiment 95
4.7 Suspensionsverhalten 98
4.8 Mischprozess 110
4.9 Fazit aus den experimentellen Untersuchungen 117
5 Simulationsmodell 119
5.1 Ablauf einer Standard-Simulation in EDEM 119
5.2 Programmierschnittstelle für benutzerdefinierte Kontaktmodelle in EDEM 120
5.3 Übersicht des Modellierungsansatzes 122
5.4 Modellierung des Flüssigkeitstransfers 124
5.4.1 Grundidee 124
5.4.2 Aufnahmebedingungen für Wasser 133
5.4.3 Aufnahmebedingungen für Suspensionen 137
5.4.4 Transfergeschwindigkeit 139
5.4.5 Ergebnisse 142
5.5 Modell zur Partikelüberlappung 147
5.6 Flüssigkeitsbrückenkräfte 148
5.6.1 Modellierung 148
5.6.2 Ergebnisse 154
5.7 Reibungskräfte 158
5.8 Dämpfungskräfte in Normalrichtung durch Flüssigkeit 159
5.9 DämpfungskKräfte in Tangentialrichtung 161
5.9.1 Modellierung 161
5.9.2 Ergebnisse 166
5.10 Adaption durch Kontaktzahl 169
5.11 Implementierung der benutzerdefinierten Variablen 170
5.12 Validierung des Gesamtmodells 177
5.13 Fazit aus der Modellerstellung 192
6 Zusammenfassung 193
7 Modellgrenzen und Ausblick 197
Symbolverzeichnis 199
Literatur- und Quellenverzeichnis 203
Simulation, Mischen, Diskrete-Elemente-Methode, Frischbeton, Feuchteübergang
simulation, Discrete Element Method, mixing, fresh concrete, liquid transfer
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Simulation; Mischen; Diskrete-Elemente-Methode; Frischbeton
Krenzer, Knut
Mechtcherine, Viktor
Schwabe, Jörg-Henry
Konietzky, Heinz
Technische Universität Dresden
2016-10-05
2016-12-15
2017-07-18
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-01-22T09:00:54Z
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doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Relative contribution of land use change and climate variability on discharge of upper Mara River, Kenya
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-227067
eng
10.1016/j.ejrh.2015.12.059
Study region
Nyangores River watershed, headwater catchment of Mara River basin in Kenya.
Study focus
Climate variability and human activities are the main drivers of change of watershed hydrology. The contribution of climate variability and land use change to change in streamflow of Nyangores River, was investigated. Mann Kendall and sequential Mann Kendall tests were used to investigate the presence and breakpoint of a trend in discharge data (1965–2007) respectively. The Budyko framework was used to separate the respective contribution of drivers to change in discharge. Future response of the watershed to climate change was predicted using the runoff sensitivity equation developed.
New hydrological insights for the region
There was a significant increasing trend in the discharge with a breakpoint in 1977. Land use change was found to be the main driver of change in discharge accounting for 97.5% of the change. Climate variability only caused a net increase of the remaining 2.5% of the change; which was caused by counter impacts on discharge of increase in rainfall (increased discharge by 24%) and increase in potential evapotranspiration (decreased discharge by 21.5%). Climate change was predicted to cause a moderate 16% and 15% increase in streamflow in the next 20 and 50 years respectively. Change in discharge was specifically attributed to deforestation at the headwaters of the watershed.
Klimavariabilität, Landnutzungsänderung, Hydrologie, Streamflow, Wassersicherheit, Budyko Rahmen, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Climate variability, Land use change, Hydrology, Streamflow, Water security, Budyko framework, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Mwangi, Hosea M.
Julich, Stefan
Patil, Sopan D.
McDonald, Morag A.
Feger, Karl-Heinz
Elsevier
2016
2017-07-27
Journal of hydrology: Regional Studies 2016, 5, S. 244-260. ISSN: 2214-5818. DOI: 10.1016/j.ejrh.2015.12.059.
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2021-03-27T13:01:56Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Anwendung der Hypoplastizität bei numerischen Berechnungen von bodendynamischen Problemen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-229516
1434-3053
ger
Das Bodenverhalten unter dynamischer Beanspruchung ist sehr komplex, wird jedoch in der Praxis häufig mit Hilfe von vereinfachten Modellen abgebildet. Die Gültigkeit solcher Modelle ist jedoch aufgrund des spannungs- und dehnungsabhängigen Bodenverhaltens sehr begrenzt. Alternativ dazu bieten sich dynamische numerische Berechnungen mit fortgeschrittenen Stofmodellen, die das Bodenverhalten in einem großen Dehnungs- und Spannungsbereich realitätsnah repräsentieren können. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich das komplexe Bodenverhalten unter dynamischen Einwirkungen mit Hilfe der Hypoplastizität abbilden lässt. Dabei wurde die entscheidende Rolle der Parameterermittlung veranschaulicht und zusätzlich ein angemessener Vorgang zur Bodenparameterbestimmung beschrieben.
Zunächst wurde das Verhalten einer trockenen Sandschicht infolge von Erdbebenbeanspruchungen numerisch untersucht. Die Ergebnisse der Berechnungen zeigen, dass die Beschleunigungsamplifikation in der Nähe zur Bodenoberfläche von der Frequenz und der Amplitude der Grundbeschleunigung abhängt. Weiterhin nimmt die berechnete Eigenfrequenz und die entsprechende Amplifikation mit zunehmender Beschleunigungsamplitude ab. Des Weiteren wurde ein Zentrifugenversuch an einem im Sand eingebeteten Tunnel unter Erdbebeneinwirkungen nachgerechnet. Die berechneten Ergebnisse zeigen eine ausreichende Übereinstimmung mit dem Experiment. Mit der numerischen Nachrechnung wurde auch eine Abhängigkeit zwischen den Änderungen der Biegemomente in der Tunnelschale und der Oberflächensetzung im umliegenden Boden festgestellt.
Die Standsicherheit von Böschungen unter Erdbebenbeanspruchungen stellt wegen des komplexen Bodenverhaltens eine weitere Herausforderung für die Berechnungen dar. Zunächst wurde überprüft, inwieweit sich das Böschungsverhalten mit der in der Praxis häufig eingesetzten pseudo-statischen Methode abbilden lässt. Hierfür wurde für eine in der Zentrifuge untersuchte Modellböschung die pseudostatische Analyse durchgeführt. Die im Zentrifugenversuch aufgetretenen oberflächennahen Gleitfläche lässt sich durch die pseudo-statische Methode nicht prognostizieren. Für eine oberflächennahe Gleitfläche wurde hingegen ein sehr hoher Standsicherheitsfaktor ermittelt. Mit einer numerischen Nachrechnung mit einem hypoplastischen Stoffmodell mit Betrachtung der intergranularen Dehnungen konnte das Verhalten der Modellböschung qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet werden. Somit wurden sowohl die oberflächennahe Gleitfläche als auch die Vertikal- und Horizontalverschiebungen realitätsnah wiedergegeben. In dieser Arbeit wurde des Weiteren ein Vorgang als Kombination zwischen den dynamischen numerischen Berechnungen und der pseudo-statischen Methode zur Bewertung der Standsicherheit von Böschungen unter dynamischer Einwirkung vorgeschlagen. Damit ließ sich ebenso ein realitätsnäher Stansicherheitsfaktor ermitteln.
Da die Anwendung der pseudo-statischen Methode bei den Böschungen aus wassergesättigten kohäsionslosen Böden problematisch ist, lassen sich solche Böschungen entweder mit Zentrifugenmodellen oder numerisch mit fortgeschrittenen Stoffmodellen untersuchen. In dieser Arbeit wurden Nachrechnungen von Zentrifugenversuchen durchgeführt. Es handelt sich um einen Erddamm aus einem wassergesättigten, dicht gelagerten Nevada Sand unter Erdbebeneinwirkung. Mit der numerischen Berechnung wurde das Dammverhalten qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet. Sowohl die Dammverschiebungen als auch der Aufbau des Porenwasserdrucks zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Messungen. Weiterhin wurden mit den gleichen Bodenparametern zwei weitere Zentrifugenversuche unter Erdbebeneinwirkung nachgerechnet. Beide Modellversuche wurden mit einem locker gelagerten, wassergesättigten Nevada Sand durchgeführt. Bei einem Versuch wurde ein Erddamm und bei dem anderen eine Sandschicht untersucht. In den numerischen Nachrechnungen ließen sich sowohl die Verschiebungen als auch die Porenwasserdrücke in beiden Randwertproblemen realistisch abbilden.
Weiterhin wurde die Wirkung von Schottersäulen zur Verhinderung der Bodenverflüssigung numerisch untersucht. Zunächst wurden die Dränage- und die Aussteifungswirkung der Schottersäulen unabhängig voneinander betrachtet. Die Dränagewirkung ist vernachlässigbar, da sich während eines Erdbebens der Porenwasserdruck sehr schnell aufbaut. Wegen der hohen Steifigkeit der Schottersäulen wird zwar weniger Porenwasserdruck in den Boden aufgebaut. Die effektive Spannung nimmt jedoch trotzdem unverhindert ab. Dies lässt sich damit begründen, dass die hohe Säulensteifigkeit zu einer Spannungsumlagerung in Richtung Säulen führt und ein Siloeffekt entsteht. Somit wird der Boden zum Teil von den Säulen getragen und die totale Spannung im Boden nimmt ab. In der 3D-Berechnungen ist dieser Siloeffekt deutlich geringer als in den 2D-Berechnungen. Nichtsdestotrotz zeigen sowohl die 2D- als auch die 3D-Berechnungen, dass die Säulensteifigkeit eine nur mäßige Wirkung zur Verhinderung der Bodenverflüssigung aufweist. In weiteren 3D-Berechnungen wurde der Einfluss der Säulenherstellung untersucht. Hierfür wurden Berechnungen mit erhöhter Bodendichte und Seitenspannung durchgeführt. Sowohl die Verdichtung als auch die Erhöhung der Seitenspannung verlangsamen den Porenwasserdruckaufbau bzw. die Abnahme der effektiven Spannung. Der Einfluss der Bodenverdichtung ist jedoch wesentlich höher. Weiterhin weist die Wirkung der Schottersäulen eine Abhängigkeit von der dynamischen Belastung auf. Die Bodenverflüssigung infolge eines kleinen Erdbebens wird verhindert, während sich die Verflüssigung infolge eines stärkeren Erdbebens nur um wenige Sekunden verzögert.
The soil behavior under dynamic loading is very complex. However, in daily use it is often illustrated by means of simplified models. The validity of these models is very limited due to the stress and strain-dependent soil behavior. Alternatively, dynamic numerical calculations can be performed with advanced constitutive models which can represent soil behavior in a wide range of strain and stress. In this work it was investigated, to which extent the complex soil behavior can be reproduced using hypoplasticity.Furthermore,the important role of parameter determination was illustrated. In addition, an appropriate procedure for determining soil parameters was described.
First, the behavior of a dry sand layer under earthquake load was investigated numerically. The results of the calculations show that the acceleration amplification near the ground surface depends on the frequency and the amplitude of the basic acceleration. Furthermore, the calculated natural frequency and the corresponding amplification decrease with increasing acceleration amplitude. In addition, a centrifuge test on a tunnel embedded in sand under earthquake effects was numerically calculated. The calculated results show a satisfactory agreement with the experiment. The numerical calculation also revealed a dependency between the changes in the bending moments in the tunnel lining and the surface settlement of the surrounding soil.
Due to the complex soil behavior, the stability of slopes under earthquake loads poses a further challenge for the calculations. Firstly, it was examined, to which extent slope behavior can be represented with the frequently used pseudo-static method. For this purpose the pseudo-static analysis was carried out for a model earth dam examined in the centrifuge. The pseudo-static method predicts a deep seated sliding surface in contrast to the shallow sliding surface in the centrifuge test. However, for a shallow sliding surface, a very high stability safety factor was determined. With a numerical calculation using a hypoplastic material model considering the intergranular strains, the behavior of the earth dam could be reproduced qualitatively and quantitatively very well. Thus, the shallow sliding surface as well as the vertical and horizontal displacements were reproduced realistically. In this thesis, a combination of the dynamic numerical calculation and the pseudo-static method for assessing the stability of slopes under dynamic influence was proposed. So, a realistic stability safety factor can be determined.
The application of the pseudo-static method is problematic in case of slopes in saturated non-cohesive soil. These slopes can either be investigated with centrifuge models or numerically with advanced material models. In this work, numerical recalculations of centrifuge tests were carried out. It is an earth dam from a saturated Nevada sand under an earthquake effect. With the numerical calculation the dam behavior was reproduced qualitatively and quantitatively in a satisfactory manner. Both the dam displacements as well as the build-up of pore water pressure show a very good agreement with the measurements. Two further centrifuge tests were also carried out using the same soil parameters. Both model tests were conducted with a loose saturated Nevada sand. One test was carried out on an earth dam and the other on a sand layer. With the numerical calculations, both displacements and pore water pressures were reproduced realistically in both boundary value problems.
In addition the effect of stone columns to prevent soil liquefaction was studied numerically. First, the drainage and stiffening effects of stone columns were examined separately. The drainage effect has no significant influence because of the very rapid build-up of pore water pressure during the earthquake. Due to the high stiffness of the stone columns, less pore water pressure builds up in the soil. However, the effective stress continues to decrease unhindered. The high stiffness of the columns leads to a stress redistribution in the direction of the columns and a silo effect arises. In 3D calculations, the silo effect is significantly lower than in 2D calculations. The 2D and 3D calculations show that the column stiffness has a moderate effect to prevent soil liquefaction. In further 3D calculations, the influence of column installation was investigated. Calculations with increased soil density and lateral stress were carried out for this purpose. Both the compaction and the increase of the lateral stress slow down the build-up of pore water pressure and the decrease in effective stress. However, the impact of soil compaction is much higher. Furthermore, the effect of stone columns depends on the dynamic load. The soil liquefaction due to a small earthquake is prevented, while liquefaction due to a stronger earthquake is delayed only by a few seconds.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Erdbeben, Bodendynamik, Hypoplastizität, numerische Berechnungen, Bodenverflüssigung, Schottersäulen, Zentrifuge
earthquake, soil dynamic, hypoplasticity, numerical calculation, liquefaction, stone columns, centrifuge
Hleibieh, Jamal
Herle, Ivo
Vrettos, Christos
Wehr, Wolfgang
Technische Universität Dresden
2017-11-27
2017-04-03
2017-07-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-27T13:01:49Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Spannglasträger – Glasträger mit vorgespannter Bewehrung
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-229676
978-1983704680
494502436
ger
Glas und Beton sind sich in wesentlichen Materialeigenschaften ähnlich: Beide zeigen gegenüber einer hohen Druckfestigkeit eine vergleichsweise geringe Zugfestigkeit und versagen spröde. Diese Analogie führte zur Entwicklung bewehrter Glasträger, die sich durch eine aufgeklebte Stahllasche an ihrer Biegezugkante auszeichnen. Dadurch wurden die Übertragung von Zugkräften auch im Rissfall möglich, sodass ein duktiles Bauteilverhalten erreicht und der im Konstruktiven Glasbau notwendige Nachweis der Resttragfähigkeit erfüllt wird. Glasträger mit verbundlos vorgespannter Bewehrung – Spannglasträger – stellen die Fortführung dieses Analogiegedankens dar. Neben einer gezielten Steigerung der Erstrisslast, können die Träger planmäßig überhöht werden. Damit wird einer bisher üblichen Überdimensionierung mit der Anordnung nicht ausgenutzter „Opferscheiben“ entgegen gewirkt und sichere sowie materialeffiziente Konstruktionen mit maximaler Transparenz ermöglicht. Diese Konstruktionsweise wurde bislang ausschließlich für einzelne Sondierungsuntersuchungen in breiter Variantenvielfalt genutzt. Eine Systematik und einheitliche Bezeichnungsweise ist nicht vorhanden. Darüber hinaus beschränken sich verfügbare Ergebnisse auf die Beschreibung der Tragfähigkeit, ohne die Resttragfähigkeit explizit zu belegen oder die Dauerhaftigkeit nachzuweisen.
Mit dieser Arbeit wurde anhand einer Analogiebetrachtung zum Eurocode 2 eine Bezeichnungsweise für bewehrte und vorgespannte Glasträger entwickelt und für vorhandene Konstruktionen erfolgreich angewendet. Darin zeigt sich, dass der Stand der Technik auf diese Weise charakterisierbar ist. Zusätzlich wird die These aufgestellt, dass sich das Tragverhalten von Spannglasträgern wie im Stahlbeton- und Spannbetonbau beschreiben und die auftretenden Spannkraftverluste analog berechnen lassen. Diese These wird mithilfe experimenteller Studien als Kern dieser Arbeit untersucht und durch eine ergänzende numerische Modellierung bestätigt. Zunächst wird das Tragverhalten im Kurzzeit-Biegeversuch an 15 Prüfkörpern unter variierten Bewehrungsgraden und Vorspannkräften untersucht. Dabei zeigen sich gesteigerte Erstrisslasten sowie ein sicheres Verhalten im Anschluss an die Belastung. Durch die Vorspannung wird das Tragverhalten gezielt beeinflusst. Zusätzlich erbringt eine zerstörungsfreie Untersuchungsreihe an 28 Prüfkörpern unter konstanter Gebrauchslast über 1000 Stunden erstmals eine Beschreibung der auftretenden Spannkraftverluste. Diese sind maßgeblich von der horizontalen Durchbiegung sowie der daraus resultierenden Belastung der Zwischenschicht im Verbund-Sicherheitsglas abhängig. Aus der Größenordnung der Verluste lässt sich schlussfolgern, dass eine Begrenzung dieses Verformungsanteils sowie eine konstruktive Entlastung der Zwischenschicht notwendig sind. Zudem wird die Änderung der Vorspannkraft unter einer Temperaturlast beschrieben. Im Ergebnis zeigt sich, dass dieser Lastfall mittels der linearen Balkentheorie beschreibbar und der damit assoziierte Spannkraftverlust berechenbar ist. Die Resttragfähigkeit von 24 Spannglasträgern wird mithilfe eines eigens entwickelten Prüfverfahrens bestätigt. Während die Bewehrung einerseits eine Überbrückung von Rissflanken ermöglicht, verursacht die Vorspannkraft andererseits im teilzerstörten Tragsystem bisweilen ein frühzeitiges Versagen. Daher wird empfohlen, die baukonstruktive Detailentwicklung zu intensivieren, um einen größeren Sicherheitsvorteil aus der Konstruktionsweise zu generieren.
Die Arbeit beinhaltet erstmals eine systematische Datensammlung zum Tragverhalten von Spannglasträgern. Es zeigt sich, dass auf eine Anordnung von „Opferscheiben“ zugunsten einer steigenden Materialeffizienz nicht nur verzichtet werden kann, sondern im Sinne eines effektiven Tragverhaltens verzichtet werden muss. Mit der vorgeschlagenen Bezeichnungsweise, den abgeleiteten konstruktiven Maßnahmen sowie den gezeigten Untersuchungsmethoden besteht nunmehr die Möglichkeit, sichere und dauerhafte Spannglasträger zu entwerfen und deren Trageffizienz zu belegen.:1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
1.4 Abgrenzung
2 Analogiebetrachtung
2.1 Zielsetzung
2.2 Anwendungsbereich
2.3 Begriffe
2.3.1 Bewehrte und hybride Glastragwerke
2.3.2 Thermische und mechanische Vorspannung
2.3.3 Spanngliedkonstruktion und Spannverfahren
2.3.4 Lage und Verlauf des Spanngliedes
2.3.5 Weitere Begriffe
2.4 Grundlagen der Tragwerksplanung
2.5 Baustoffe
2.5.1 Festigkeit
2.5.2 Elastische Formänderungseigenschaften
2.5.3 Kriechen und Schwinden
2.5.4 Bewehrungsmaterial
2.5.5 Komponenten von Spannsystemen
2.5.6 Querschnittsgestaltung
2.6 Dauerhaftigkeit
2.7 Schnittgrößenermittlung
2.7.1 Allgemeines
2.7.2 Imperfektionen
2.7.3 Idealisierung
2.7.4 Lineare Berechnung
2.7.5 Nichtlineare Berechnung
2.7.6 Zeitabhängigkeit der Vorspannkraft
2.7.7 Vorspannung während der Berechnung
2.8 Grenzzustände und Nachweise
2.8.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit
2.8.2 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
2.8.3 Nachweis der Resttragfähigkeit
2.9 Bewehrungs- und Konstruktionsregeln
2.10 Zusammenfassung
3 Experimentelle Untersuchungen
3.1 Zielsetzung
3.2 Prüfkörper – Konstruktion und Materialien
3.3 Tragverhalten unter kurzzeitiger Beanspruchung
3.3.1 Prüfkörper
3.3.2 Versuchseinrichtung
3.3.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.3.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.3.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.3.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.4 Tragverhalten unter Dauerlast
3.4.1 Prüfkörper
3.4.2 Versuchseinrichtung
3.4.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.4.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.4.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.4.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.5 Resttragfähigkeit
3.5.1 Prüfkörper
3.5.2 Versuchseinrichtung
3.5.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.5.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.5.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.5.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.6 Tragverhalten unter Temperaturbelastung
3.6.1 Prüfkörper
3.6.2 Versuchseinrichtung
3.6.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.6.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.6.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.6.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.7 Zusammenfassung
4 Numerische Untersuchungen
4.1 Zielsetzung
4.2 Modellbeschreibung
4.2.1 Systembeschreibung
4.2.2 Einwirkungen
4.2.3 Berechnung
4.3 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
4.3.1 Vergleich mit dem analytischen Modell
4.3.2 Modellierung der Umlenkung
4.3.3 Einfluss der Zwischenschicht
4.3.4 Auswahl eines Imperfektionswertes
4.3.5 Seilkraftverlust im Dauerversuch
4.4 Zusammenfassung
5 Diskussion
5.1 Zielsetzung
5.2 Tragverhalten unter kurzzeitiger Beanspruchung
5.2.1 Tragverhalten unter Vorspannbelastung
5.2.2 Trag- und Bruchverhalten unter Biegebelastung
5.2.3 Rissverhalten unter Biegebelastung
5.2.4 Spannungszuwachs in der Bewehrung
5.3 Tragverhalten unter Dauerbelastung
5.4 Resttragfähigkeit
5.5 Zusammenfassung
6 Konstruktive Empfehlungen
6.1 Zielsetzung
6.2 Teilprojekte
6.2.1 Forschungsprojekt „Glasträger mit Bewehrung“
6.2.2 Spannglasbrücke – glasstec 2014
6.2.3 Fußgängerbrücke in Nara (Japan) 2015
6.3 Verankerungen
6.3.1 Tragfähigkeit der Verankerung
6.3.2 Seilkrafteinleitung
6.3.3 Toleranzausgleich
6.3.4 Neigungsausgleich
6.4 Vorspannverfahren
6.5 Umlenkpunkte
6.5.1 Geklotzte Umlenkpunkte
6.5.2 Geklebte Umlenkpunkte
6.6 Montage
6.7 Weiterführende Konstruktionen
6.7.1 Spannglasträger mit nachträglichem Verbund
6.7.2 Segmentbauweise
6.8 Zusammenfassung
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
8 Literatur
8.1 Fachbücher und Fachaufsätze
8.2 Normen und Richtlinien
Bezeichnungen
Abbildungsverzeichnis und -nachweis
Tabellenverzeichnis
A Analytische Schnittgrößenberechnung
B Kurzzeit-Biegeversuche
C Dauerversuche 1000 h
D Versuche zur Resttragfähigkeit
E Biegeversuche unter Temperaturlast
F SOFiSTiK Quelltext
Glass and concrete share essential material characteristics: Their compressive strength exceeds their tensile strength considerably and both of them fail in a brittle manner. This analogy led to the development of reinforced glass beams, which are improved by means of adhesively bonded steel sections in the tensile zone. This improvement allowed for a direct transfer of tensile loads in a post-breakage state and resulted in a ductile structural element, which met the special demand of structural glass for a sufficient residual loadbearing capacity. Glass beams with unbonded, post-tensioned reinforcement – Spannglass Beams – carry this analogy concept on. The members will comprise an increased initial fracture strength and may be uplifted intentionally. This development has rendered the need for over-dimensioning by removing unnecessary sacrificial layers, which will result in a material efficient structure and will maximise transparency. Solely single exploratory investigations have used this idea in a wide variety of options so far. There is neither a uniform classification nor a consistent nomenclature. Furthermore, available results are limited to the concise description of the short-term load-bearing properties without proving the residual load-bearing capacity explicitly and confirming longterm durability.
This thesis describes the development and the application of a nomenclature for reinforced and pre-compressed glass beams in an analogy study according to Eurocode 2. The state of technology can be characterised in this manner. Additionally, the research describes the load-bearing behaviour as well as the calculation of the loss of pre-stress of Spannglass Beams by analogy with concrete structures. As the key section of this thesis, this statement is examined by means of comprehensive experimental studies and completed by a numerical calculation. Primarily, the load-bearing behaviour of 15 specimens in short-term bending tests and a variety of reinforcement ratios and pre-stress levels were determined. The results show an increase of initial fracture strength as well as safe behaviour after failure. The pre-stress changes the load-bearing performance significantly. Furthermore, a non-destructive study including a constant loading for 1000 h describes the loss of pre-stress in 28 specimens for the first time. The horizontal deflection and the thus resulting shear stresses of the interlayer material of a laminated glass section are the critical parameters. From the magnitude of losses it may be concluded that the deflections need to be limited and the interlayer foils need to be relieved from stress. Moreover, the structural response during a change in temperature is in good agreement with the results obtained from linear beam theory. This allows for an estimation of the associated losses.
Finally, a specifically developed test approach confirms the residual load-bearing capacity of 24 specimens. The reinforcement shows the ability to bridge cracks in the glass. However, it should be noted that pre-stress occasionally causes an early failure of the partially broken Spannglass cross-section. Therefore, intensifying the development of structural details in order to generate an increased advantage concerning safety is recommended. This contribution contains a systematic acquisition of analytical, experimental and numerical data regarding the loadbearing characteristics of Spannglass Beams for the first time. The use of a sacrificial layers is not necessary. Even more, to reach the most effective load-bearing behaviour, it is necessary to abandon them completely. Implementing the developed nomenclature, realising the recommended structural provisions and using the proposed methods, it is now possible to compose safe and durable Spannglass Beams as well as prove their structural efficiency.:1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
1.4 Abgrenzung
2 Analogiebetrachtung
2.1 Zielsetzung
2.2 Anwendungsbereich
2.3 Begriffe
2.3.1 Bewehrte und hybride Glastragwerke
2.3.2 Thermische und mechanische Vorspannung
2.3.3 Spanngliedkonstruktion und Spannverfahren
2.3.4 Lage und Verlauf des Spanngliedes
2.3.5 Weitere Begriffe
2.4 Grundlagen der Tragwerksplanung
2.5 Baustoffe
2.5.1 Festigkeit
2.5.2 Elastische Formänderungseigenschaften
2.5.3 Kriechen und Schwinden
2.5.4 Bewehrungsmaterial
2.5.5 Komponenten von Spannsystemen
2.5.6 Querschnittsgestaltung
2.6 Dauerhaftigkeit
2.7 Schnittgrößenermittlung
2.7.1 Allgemeines
2.7.2 Imperfektionen
2.7.3 Idealisierung
2.7.4 Lineare Berechnung
2.7.5 Nichtlineare Berechnung
2.7.6 Zeitabhängigkeit der Vorspannkraft
2.7.7 Vorspannung während der Berechnung
2.8 Grenzzustände und Nachweise
2.8.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit
2.8.2 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
2.8.3 Nachweis der Resttragfähigkeit
2.9 Bewehrungs- und Konstruktionsregeln
2.10 Zusammenfassung
3 Experimentelle Untersuchungen
3.1 Zielsetzung
3.2 Prüfkörper – Konstruktion und Materialien
3.3 Tragverhalten unter kurzzeitiger Beanspruchung
3.3.1 Prüfkörper
3.3.2 Versuchseinrichtung
3.3.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.3.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.3.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.3.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.4 Tragverhalten unter Dauerlast
3.4.1 Prüfkörper
3.4.2 Versuchseinrichtung
3.4.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.4.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.4.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.4.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.5 Resttragfähigkeit
3.5.1 Prüfkörper
3.5.2 Versuchseinrichtung
3.5.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.5.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.5.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.5.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.6 Tragverhalten unter Temperaturbelastung
3.6.1 Prüfkörper
3.6.2 Versuchseinrichtung
3.6.3 Untersuchungsverfahren und -bedingungen
3.6.4 Analyse- und Auswertungsverfahren
3.6.5 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
3.6.6 Folgerungen und Zusammenfassung
3.7 Zusammenfassung
4 Numerische Untersuchungen
4.1 Zielsetzung
4.2 Modellbeschreibung
4.2.1 Systembeschreibung
4.2.2 Einwirkungen
4.2.3 Berechnung
4.3 Ergebnisse und Ergebnisdiskussion
4.3.1 Vergleich mit dem analytischen Modell
4.3.2 Modellierung der Umlenkung
4.3.3 Einfluss der Zwischenschicht
4.3.4 Auswahl eines Imperfektionswertes
4.3.5 Seilkraftverlust im Dauerversuch
4.4 Zusammenfassung
5 Diskussion
5.1 Zielsetzung
5.2 Tragverhalten unter kurzzeitiger Beanspruchung
5.2.1 Tragverhalten unter Vorspannbelastung
5.2.2 Trag- und Bruchverhalten unter Biegebelastung
5.2.3 Rissverhalten unter Biegebelastung
5.2.4 Spannungszuwachs in der Bewehrung
5.3 Tragverhalten unter Dauerbelastung
5.4 Resttragfähigkeit
5.5 Zusammenfassung
6 Konstruktive Empfehlungen
6.1 Zielsetzung
6.2 Teilprojekte
6.2.1 Forschungsprojekt „Glasträger mit Bewehrung“
6.2.2 Spannglasbrücke – glasstec 2014
6.2.3 Fußgängerbrücke in Nara (Japan) 2015
6.3 Verankerungen
6.3.1 Tragfähigkeit der Verankerung
6.3.2 Seilkrafteinleitung
6.3.3 Toleranzausgleich
6.3.4 Neigungsausgleich
6.4 Vorspannverfahren
6.5 Umlenkpunkte
6.5.1 Geklotzte Umlenkpunkte
6.5.2 Geklebte Umlenkpunkte
6.6 Montage
6.7 Weiterführende Konstruktionen
6.7.1 Spannglasträger mit nachträglichem Verbund
6.7.2 Segmentbauweise
6.8 Zusammenfassung
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
8 Literatur
8.1 Fachbücher und Fachaufsätze
8.2 Normen und Richtlinien
Bezeichnungen
Abbildungsverzeichnis und -nachweis
Tabellenverzeichnis
A Analytische Schnittgrößenberechnung
B Kurzzeit-Biegeversuche
C Dauerversuche 1000 h
D Versuche zur Resttragfähigkeit
E Biegeversuche unter Temperaturlast
F SOFiSTiK Quelltext
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Glas, Konstruktiver Glasbau, Glasträger, bewehrter Glasträger, Spannglasträger, redundant, Eurocode 2, DIN EN 1992, Spannbeton, Analogiebetrachtung, Vorspannung, Vorspannbelastung, Seilvorspannung, Spannglied, Spannverfahren, Vorspannung ohne Verbund, Einfeldträger, experimentelle Untersuchung, Zwischenschicht, Verbundglas, Verbundglaskante, Toleranzausgleich, Verankerung, Umlenkung, Umlenkpunkt, Glaslaminat, Glasklotzung, Bauteilversuch, Biegeversuch, Vierpunkt-Biegeversuch, Dauerlast, Spannkraftverlust, Seilkraftverlust, Dauerhaftigkeit, Resttragfähigkeit, Erstriss, Resttragwiderstand, Reststandzeit, Temperaturlast, FEM, numerische Untersuchung, Stabwerk, Imperfektion, Sofistik, Tragverhalten, Bruchverhalten, Rissverhalten, Glasriss, Glasträger mit Bewehrung, Spannglasbrücke, Spannglasfassade
glass, structural glass, glass beam, reinforced glass beam, Spannglassbeam, redundant, Eurocode 2, DIN EN 1992, prestressed concrete, analogy, prestress, cable, post-tensioned, unbonded, single span beam, experimental investigation, interlayer, laminated glass, laminated glass edge, tolerance, anchorage, deviator, glass blocking, bending test, four-point bending, constant load, loss of prestress; durability, post-breakage performance, residual load-bearing capacity, initial crack, temperature load, FEM, numerical investigation, framework, imperfection, reinforced glass beam, Spannglassbridge, Spannglassfacade
Engelmann, Michael
Weller, Bernhard
Siebert, Geralt
Schlaich, Mike
Technische Universität Dresden
2017-10-17
2017-04-05
2017-08-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30582
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30582/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30583
2023-02-21T14:10:09Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
ddc:710
openaire
Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV): Entwicklung und Bewertung von Fassadensystemen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-229719
494825952
ger
Die vorliegende Arbeit untersucht die Leistungsfähigkeit von PV-Modulen in verschiedenen Fassadensystemen und beschreibt die Entwicklung eines Fassadenpaneels für Pfosten-Riegel-Fassaden, bei welchem die Modultemperatur durch die Integration von Phasenwechselmaterialien (PCM) reguliert wird, um einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen.
Bauwerkintegrierte Photovoltaik, Warmfassade, Kaltfassade, Monitoring, Messdatenauswertung, Normative Berücksichtigung, Latentwärmespeicher, Phasenwechselmaterial
Building Integrated Photovoltaic, Warm Facade, Cold Facade, Monitoring, Measurement Data Evaluation, Normative Consideration, Latent Heatstorage, Phase-Change-Material
info:eu-repo/classification/ddc/710
ddc:710
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Horn, Sebastian
Weller, Bernhard
Felsmann, Clemens
Heusler, Winfried
Technische Universität Dresden
2017-05-12
2017-08-15
2017-10-18
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30583
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30583/attachment/ATT-2/
oai:qucosa:de:qucosa:30907
2021-03-29T10:51:19Z
qucosa:tud
doc-type:Periodical
open_access
ddc:690
openaire
Schriftenreihe des Institutes für Baustoffe
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234594
1614-1016
ger
eng
qucosa:77099
qucosa:30934
qucosa:80475
qucosa:85519
qucosa:30316
qucosa:30388
qucosa:31840
Bei den Forschungsaktivitäten wird von aktuellen Fragestellungen der Baustofftechnologie ausgegangen, wobei die Lösung akuter Probleme der Baupraxis und die Schaffung von soliden theoretischen Grundlagen in gleichem Maße angestrebt werden. Die Forschung wird hierbei vor allem durch interdisziplinäres Arbeiten geprägt.
Zu den aktuellen Forschungsschwerpunkten zählen insbesondere:
Entwicklung neuer zementbasierter Verbundwerkstoffe sowie von Verfahren zu deren Herstellung mit besonderem Akzent auf Faserbetone (Hochduktiler Beton mit Kurzfasern, Beton mit textiler Bewehrung, Ultrahochfester Beton mit innerer Nachbehandlung, Selbstverdichtender Leichtbeton, Beton mit sehr hohem Verschleißwiderstand)
Untersuchung der Kurz- und Langzeiteigenschaften von neuen und bestehenden Baustoffen auf mineralischer Basis (Beton, Mörtel, Mauerwerk); Erforschung der für das Materialverhalten maßgebenden Mechanismen sowie der Mittel zu deren gezielten Beeinflussung (Festigkeits-, Verformungs- und Bruchverhalten unter monotoner, zyklischer und stoßartiger Beanspruchung sowie Schwinden und Kriechen von Beton; Transport von korrosiven Medien unter Berücksichtigung der Rissbildung, Schädigungsmechanismen und Dauerhaftigkeit)
Modellierung des Baustoffverhaltens; Ableitung von stoffgesetzlichen Beziehungen; numerische Simulation des Materialverhaltens in unterschiedlichen Stadien seines "Lebens" (Herstellung, Verarbeitung, Erhärtung, mechanische Beanspruchung, Exposition von korrosiven Medien etc.)
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ultra-High Performance Concrete
zementbasierte Verbundwerkstoffe, Faserbetone, Hochduktiler Beton mit Kurzfasern, Beton mit textiler Bewehrung, Ultrahochfester Beton mit innerer Nachbehandlung, Selbstverdichtender Leichtbeton, Beton mit sehr hohem Verschleißwiderstand
Mechtcherine, Viktor
Technische Universität Dresden
2018-04-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:Periodical
info:eu-repo/semantics/Periodical
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https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30907
oai:qucosa:de:qucosa:30934
2021-03-27T13:05:42Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:690
openaire
Pumping behaviour of modern concretes – Characterisation and prediction
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234912
978-3-86780-562-9
eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234594
qucosa:30907
Pumping is the most efficient transportation and placing method for concrete. Despite the immense progress in the field of concrete technology in the last years, so far there are still neither official regulations nor verified theoretical foundations to be used for the assessment and accurate prediction pumping behaviour of ordinary and high performance concretes. This thesis aims at purposefully investigating pumping of modern concretes and bridging the existing knowledge gap. The main achievement of the present research is the development and verification of a sitecompliant and scientifically based methodology for characterisation and prediction of fresh concrete pumping behaviour. The research focus is set on the importance of the forming lubricating layer (LL) during pumping. Within an extended experimental program, the properties of the LL are captured and quantified. They determine the reduction of friction at the pipe wallconcrete interface and thereby govern the concrete flow. It is proven that the composition and the rheological properties of the forming LL exert an enormous impact on pumping since most of the induced shear stress by pumping pressure is concentrated in this layer.
In a further step, the flow pattern of concrete is analytically and numerically determined. The concrete exhibits various principal flow types which are already defined at low flow rates: plug flow in case of strainhardening cementbased composite (SHCC), partial concrete bulk shear in ordinary concretes and pronounced bulk shear for selfcompacting concrete (SCC). The results from the fullscale pumping campaign are confronted with the existing pressure performance nomogram on the determination of pumping parameters. The nomogram’s prediction capacity is extended and verified for highly flowable concretes by replacing the slump and flow table results with the viscosity parameter of the LL. Furthermore, the challenges during pumping of concrete, inter alia, priming of the pipeline, blockage formation and final cleaning, are exemplified, and recommendations for the practitioners are provided.
Finally, the transfer of the developed scientifically based and ready to use methodology on site is strongly advocated as a part of the future in situ rheology monitoring concept towards envisaged full automation of concrete production and casting processes.:ZUSAMMENFASSUNG V
ABSTRACT VII
VORWORT DES HERAUSGEBERS IX
DANKSAGUNG XI
SYMBOLS XVII
INTRODUCTION 1
1.1 FLASHLIGHTS ON HISTORY 1
1.2 MOTIVATION 1
1.3 RESEARCH FIELD 3
1.4 RESEARCH CONCEPT 6
1.5 ECONOMIC RELEVANCE 8
1.6 STRUCTURE AND BOUNDARIES OF THE THESIS 10
STATE OF THE ART 13
2.1 GENERAL 13
2.2 CONCRETE FLOW IN PIPELINE 13
2.3 INFLUENCE OF CONCRETE RHEOLOGY ON PUMPING BEHAVIOUR 16
2.3.1 CEMENT HYDRATION 16
2.3.2 MIXTURE COMPOSITION 17
2.3.2.1 WATER-TO-BINDER RATIO AND PASTE VOLUME 18
2.3.2.2 AGGREGATES 20
2.3.2.3 ADMIXTURES AS PUMPING AIDS 22
2.3.3 HYDRODYNAMIC INTERACTIONS 25
2.3.4 SHEAR HISTORY 27
2.3.5 TEMPERATURE 28
2.4 FORMATION OF LUBRICATING LAYER 30
2.4.1 FLOW-INDUCED PARTICLE MIGRATION 30
2.4.2 PROPERTIES 31
2.4.3 EXPERIMENTAL CHARACTERISATION 32
2.5 BOUNDARY CONDITIONS 32
2.6 PUMPING EQUIPMENT 34
2.7 PRIMING 35
3 APPLIED METHODS 37
3.1 GENERAL 37
3.2 RHEOMETRY 37
3.3 DIRECT DETERMINATION OF PUMPING PRESSURE 40
3.4 SAMPLING AND PRODUCTION OF LUBRICATING MATERIAL 42
3.5 MEASUREMENT OF FILTRATE AMOUNT 45
3.6 ANALYTICAL DETERMINATION OF LUBRICATING LAYER THICKNESS 47
3.7 SMALL-SCALE PUMPING 49
3.8 FULL-SCALE PUMPING 50
3.9 NUMERICAL METHOD 56
3.9.1 MATERIAL MODEL 56
3.9.2 NUMERICAL IMPLEMENTATION 58
4 CHARACTERISATION OF CONCRETE PUMPABILITY 63
4.1 GENERAL 63
4.2 MIXTURE DESIGN PARAMETERS 63
4.3 COMPARISON BETWEEN REFERENCE AND DESIGN MORTARS 65
4.4 RESULTS AND DISCUSSION 65
4.4.1 RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF CONCRETES AND DESIGN MORTARS 65
4.4.2 INFLUENCE OF WALL ROUGHNESS ON RHEOLOGICAL PARAMETERS 67
4.4.3 PREDICTION OF PUMPING PRESSURE 72
4.5 SUMMARY 74
5 LUBRICATING LAYER THICKNESS AND CONCRETE FLOW 75
5.1 GENERAL 75
5.2 MIXTURE DESIGN PARAMETERS 75
5.3 RESULTS AND DISCUSSION 76
5.3.1 CONCRETE FLOW TYPE 76
5.3.2 PREDICTION AND VERIFICATION OF PUMPING PRESSURE 77
5.3.3 QUANTIFICATION OF LUBRICATING LAYER THICKNESS 79
5.4 SUMMARY 82
6 FULL-SCALE PUMPING EXPERIMENTS 83
6.1 GENERAL 83
6.2 MIXTURES AND DESIGN PARAMETERS 83
6.3 RESULTS AND DISCUSSION 85
6.3.1 PRESSURE LOSS AND PRESSURE-FLOW RATE CURVES 85
6.3.2 NUMERICAL SIMULATION RESULTS 86
6.3.3 PRESSURE PREDICTION USING MODIFIED NOMOGRAM 88
6.3.4 COMPARISON BETWEEN PREDICTED AND ACTUAL PRESSURE-FLOW RATE CURVES 90
6.4 SUMMARY 92
7 EFFECT OF PUMPING ON FRESH PROPERTIES OF CONCRETE AND FILTRATE FORMATION 95
7.1 GENERAL 95
7.2 MIXTURES DESIGN PARAMETERS 95
7.3 INFLUENCE OF PUMPING ON PROPERTIES OF FRESH CONCRETE 97
7.4 INFLUENCE OF CONCRETE PROPERTIES ON KINETICS OF FILTRATE FORMATION 98
7.5 IMPACT OF FILTRATE AMOUNT ON PUMPABILITY 101
7.6 SUMMARY 104
8 CHALLENGES RELATED TO PUMPING OF CONCRETE 105
8.1 GENERAL 105
8.2 PRIMING GROUT 105
8.3 PIPELINE GEOMETRY 108
8.4 BLOCKAGES 113
8.5 FILLING DEGREE OF PUMP PISTONS 116
8.6 TEMPERATURE CONTROL 117
8.7 VERTICAL PUMPING 118
8.8 CLEANING THE PIPELINE 119
8.9 SUMMARY 120
9 FINAL CONCLUSIONS AND OUTLOOK 121
9.1 GENERAL 121
9.2 CONCRETE FLOW TYPE 121
9.3 LUBRICATING LAYER PROPERTIES 121
9.4 RHEOLOGICAL DEVICES 122
9.5 FILTRATE FORMATION 122
9.6 NUMERICAL SIMULATIONS 122
9.7 MODIFIED NOMOGRAM 123
9.8 RELEVANCE OF PUMPING EXPERIMENTS 123
9.9 INFLUENCE OF PUMPING ON FRESH CONCRETE PROPERTIES 124
9.10 GENERATED DATABASE 124
9.11 IMPROVING NUMERICAL MODEL 124
9.12 TODAY AND TOMORROW 124
BIBLIOGRAPHY 127
APPENDIX A 135
A.1 MATERIALS DESCRIPTION, CHAPTERS 4 AND 5 135
A.2 MATERIALS DESCRIPTION, CHAPTERS 6, 7 AND 8 136
APPENDIX B 137
APPENDIX C 141
LIST OF SELECTED PUBLICATIONS 143
JOURNALS 143
CONFERENCE PAPERS 143
CURRICULUM VITAE 145
Das Pumpen stellt die effektivste Methode für das Fördern und Einbringen von Frischbeton auf der Baustelle dar. Trotz der in den letzten Jahren erreichten deutlichen Fortschritte auf betontechnologischem Gebiet existieren für die Beurteilung der Pumpbarkeit von Beton bisher weder offiziell gültige Vorschriften noch abgesicherte theoretische Grundlagen, die eine zielsichere Vorhersage des Pumpverhaltens von Normal- als auch Hochleistungsbetonen ermöglichen. Die vorliegende Arbeit schließt entsprechende Wissenslücken und befasst sich gezielt mit dem Pumpen moderner Betone. Grundlegenden Erkenntnisgewinn stellt die Entwicklung einer wissenschaftlich fundierten, baustellengerechten Prüfmethodik zur Charakterisierung und Vorhersage des Pumpverhaltens von Frischbeton dar. Der Untersuchungsfokus richtet sich auf die Wirkung der sich beim Pumpvorgang ausbildenden Gleitschicht. Ein umfangreiches Untersuchungsprogramm gestattet die Erfassung und Quantifizierung der Eigenschaften dieser Schicht. Sie bestimmen infolge deutlicher Reduzierung der Reibung an der Grenzfläche zwischen Rohrwandung und Beton die Betonströmung entscheidend. Bewiesen wird, dass Betonzusammensetzung und rheologische Eigenschaften der Gleitschicht maßgebende Auswirkungen auf den Pumpvorgang haben, da sich die pumpdruckinduzierte Scherspannung in dieser Schicht konzentriert.
Weiterhin erfolgt sowohl eine analytische als auch numerische Charakterisierung der Betonströmung im Rohr. Nachgewiesen wird, dass sich beim Pumpvorgang betonspezifisch unterschiedliche Strömungsarten einstellen, die bereits bei niedrigen Durchflussmengen definiert sind: Pfropfenströmung in hochduktilen Betonen, partielle Scherung des Kernbetons in Normalbetonen und signifikante Scherung in selbstverdichtenden Betonen. Aus großtechnisch durchgeführten Pumpversuchen gewonnene Ergebnisse werden dem derzeit vorhandenen, verbesserungsbedürftigen Betondruck-Leistungs-Nomogramm zur Einstellung von Parametern an der Betonpumpe gegenübergestellt. Die Vorhersagekapazität des Nomogramms kann durch den Ersatz der Ausbreit- bzw. Setzfließmaßangaben mit Viskositätsangaben der Gleitschicht erweitert und verifiziert werden. Des Weiteren werden baustellenbezogene Herausforderungen im Gesamtprozess des Betonpumpvorgangs, u. a. Vorbereitung der Rohrleitung vor dem Pumpen, Auftreten von Stopfern und Endreinigung exemplarisch dargestellt sowie Empfehlungen für die Praktiker erarbeitet.
Schließlich wird der Transfer der in dieser Arbeit entwickelten wissenschaftlich basierten und anwendungsbereiten Methodik als Teil des zukünftigen Konzeptes für die in-situ Rheologie-Überwachung hinsichtlich einer angestrebten vollständigen Automatisierung von Fertigungs- und Einbringprozessen von Beton mit Nachdruck empfohlen.:ZUSAMMENFASSUNG V
ABSTRACT VII
VORWORT DES HERAUSGEBERS IX
DANKSAGUNG XI
SYMBOLS XVII
INTRODUCTION 1
1.1 FLASHLIGHTS ON HISTORY 1
1.2 MOTIVATION 1
1.3 RESEARCH FIELD 3
1.4 RESEARCH CONCEPT 6
1.5 ECONOMIC RELEVANCE 8
1.6 STRUCTURE AND BOUNDARIES OF THE THESIS 10
STATE OF THE ART 13
2.1 GENERAL 13
2.2 CONCRETE FLOW IN PIPELINE 13
2.3 INFLUENCE OF CONCRETE RHEOLOGY ON PUMPING BEHAVIOUR 16
2.3.1 CEMENT HYDRATION 16
2.3.2 MIXTURE COMPOSITION 17
2.3.2.1 WATER-TO-BINDER RATIO AND PASTE VOLUME 18
2.3.2.2 AGGREGATES 20
2.3.2.3 ADMIXTURES AS PUMPING AIDS 22
2.3.3 HYDRODYNAMIC INTERACTIONS 25
2.3.4 SHEAR HISTORY 27
2.3.5 TEMPERATURE 28
2.4 FORMATION OF LUBRICATING LAYER 30
2.4.1 FLOW-INDUCED PARTICLE MIGRATION 30
2.4.2 PROPERTIES 31
2.4.3 EXPERIMENTAL CHARACTERISATION 32
2.5 BOUNDARY CONDITIONS 32
2.6 PUMPING EQUIPMENT 34
2.7 PRIMING 35
3 APPLIED METHODS 37
3.1 GENERAL 37
3.2 RHEOMETRY 37
3.3 DIRECT DETERMINATION OF PUMPING PRESSURE 40
3.4 SAMPLING AND PRODUCTION OF LUBRICATING MATERIAL 42
3.5 MEASUREMENT OF FILTRATE AMOUNT 45
3.6 ANALYTICAL DETERMINATION OF LUBRICATING LAYER THICKNESS 47
3.7 SMALL-SCALE PUMPING 49
3.8 FULL-SCALE PUMPING 50
3.9 NUMERICAL METHOD 56
3.9.1 MATERIAL MODEL 56
3.9.2 NUMERICAL IMPLEMENTATION 58
4 CHARACTERISATION OF CONCRETE PUMPABILITY 63
4.1 GENERAL 63
4.2 MIXTURE DESIGN PARAMETERS 63
4.3 COMPARISON BETWEEN REFERENCE AND DESIGN MORTARS 65
4.4 RESULTS AND DISCUSSION 65
4.4.1 RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF CONCRETES AND DESIGN MORTARS 65
4.4.2 INFLUENCE OF WALL ROUGHNESS ON RHEOLOGICAL PARAMETERS 67
4.4.3 PREDICTION OF PUMPING PRESSURE 72
4.5 SUMMARY 74
5 LUBRICATING LAYER THICKNESS AND CONCRETE FLOW 75
5.1 GENERAL 75
5.2 MIXTURE DESIGN PARAMETERS 75
5.3 RESULTS AND DISCUSSION 76
5.3.1 CONCRETE FLOW TYPE 76
5.3.2 PREDICTION AND VERIFICATION OF PUMPING PRESSURE 77
5.3.3 QUANTIFICATION OF LUBRICATING LAYER THICKNESS 79
5.4 SUMMARY 82
6 FULL-SCALE PUMPING EXPERIMENTS 83
6.1 GENERAL 83
6.2 MIXTURES AND DESIGN PARAMETERS 83
6.3 RESULTS AND DISCUSSION 85
6.3.1 PRESSURE LOSS AND PRESSURE-FLOW RATE CURVES 85
6.3.2 NUMERICAL SIMULATION RESULTS 86
6.3.3 PRESSURE PREDICTION USING MODIFIED NOMOGRAM 88
6.3.4 COMPARISON BETWEEN PREDICTED AND ACTUAL PRESSURE-FLOW RATE CURVES 90
6.4 SUMMARY 92
7 EFFECT OF PUMPING ON FRESH PROPERTIES OF CONCRETE AND FILTRATE FORMATION 95
7.1 GENERAL 95
7.2 MIXTURES DESIGN PARAMETERS 95
7.3 INFLUENCE OF PUMPING ON PROPERTIES OF FRESH CONCRETE 97
7.4 INFLUENCE OF CONCRETE PROPERTIES ON KINETICS OF FILTRATE FORMATION 98
7.5 IMPACT OF FILTRATE AMOUNT ON PUMPABILITY 101
7.6 SUMMARY 104
8 CHALLENGES RELATED TO PUMPING OF CONCRETE 105
8.1 GENERAL 105
8.2 PRIMING GROUT 105
8.3 PIPELINE GEOMETRY 108
8.4 BLOCKAGES 113
8.5 FILLING DEGREE OF PUMP PISTONS 116
8.6 TEMPERATURE CONTROL 117
8.7 VERTICAL PUMPING 118
8.8 CLEANING THE PIPELINE 119
8.9 SUMMARY 120
9 FINAL CONCLUSIONS AND OUTLOOK 121
9.1 GENERAL 121
9.2 CONCRETE FLOW TYPE 121
9.3 LUBRICATING LAYER PROPERTIES 121
9.4 RHEOLOGICAL DEVICES 122
9.5 FILTRATE FORMATION 122
9.6 NUMERICAL SIMULATIONS 122
9.7 MODIFIED NOMOGRAM 123
9.8 RELEVANCE OF PUMPING EXPERIMENTS 123
9.9 INFLUENCE OF PUMPING ON FRESH CONCRETE PROPERTIES 124
9.10 GENERATED DATABASE 124
9.11 IMPROVING NUMERICAL MODEL 124
9.12 TODAY AND TOMORROW 124
BIBLIOGRAPHY 127
APPENDIX A 135
A.1 MATERIALS DESCRIPTION, CHAPTERS 4 AND 5 135
A.2 MATERIALS DESCRIPTION, CHAPTERS 6, 7 AND 8 136
APPENDIX B 137
APPENDIX C 141
LIST OF SELECTED PUBLICATIONS 143
JOURNALS 143
CONFERENCE PAPERS 143
CURRICULUM VITAE 145
Pumpen, Rheologie, Gleitschicht, Betonströmung, Druckverlust, Nomogramm
Pumping, rheology, lubricating layer, concrete flow, pressure loss, nomogram
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Pumping; rheology; lubricating layer; concrete flow; pressure loss; nomogram
Secrieru, Egor
Mechtcherine, Viktor
De Schutter, Geert
Lohaus, Ludger
Technische Universität Dresden
2017-11-29
2018-01-30
2018-04-24
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2021-01-22T09:02:32Z
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doc-type:Text
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ddc:690
openaire
Zinc(II) Adsorption by Low-Carbon Shungite: The Effect of pH
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-235546
eng
10.3390/w10040422
Shungite is a carbonaceous rock which is abundant in Karelia (Russian Federation). Large deposits of shungite with low levels of carbon (approx. 10% C) are also found in Kazakhstan, where it is mined under the trade name Taurit (Koksu Mining Company). Although Taurit has been reported to be used as an adsorbent for hazardous compounds in water treatment, there is very little precise data about its adsorption capacity or the compounds adsorbed. In this study, the ability of Taurit to adsorb Zn(II) was investigated and Freundlich isotherms were determined for both distilled water and tap water. Taurit was found to have a high buffer capacity leading to pH values > 7.0 in aqueous solution. Because dissolved zinc precipitates as Zn(OH)2 under alkaline conditions, the pH must be carefully controlled and kept ≤7.0. Despite the small inner surface area (BET) of Taurit (13.4 m2 g−1), Freundlich coefficients for distilled water (Kf = 2.4, n = 4.0) and tap water (Kf = 1.5, n = 2.5) were similar to other adsorbents. Our results indicate that Taurit could provide a cheap alternative to activated carbon since both substances have a similar adsorption capacity (at least for Zn(II)).
Taurit, Shungit, Adsorption, Zink (II), Isotherme, TU Dresden, Publikationsfond
Taurit, shungite, adsorption, zinc(II), isotherm, TU Dresden Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Fischer, Axel R.
Sgolik, Luisa
Kreller, André
Dornack, Christina
Molecular Diversity Preservation International (MDPI)
2018
2018-06-11
Water 2018, 10(4), ISSN: 2073-4441. DOI: 10.3390/w10040422
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2021-03-27T13:07:50Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
openaire
Bestimmung bodenmechanischer Parameter nach fortgeschrittenen Methoden
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-236277
1434-3053
520160932
ger
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine weitestgehend allgemeine Beschreibung einer Herangehensweise für Auswertung und Interpretation von mechanischen Versuchen an Boden zu ermöglichen. Dafür werden Parameter eingeführt und vorgestellt, die das Verhalten des Bodens zustandsunabhängig beschreiben, wobei der Bodenzustand durch die Spannung und die Dichte (Porenzahl e) definiert ist. Zu Beginn wird das typische Bodenverhalten und die Standardauswertung in Kompressions- und Scherversuchen beleuchtet. Bei gezeigten Beispielauswertungen können die Scherparameter φ ‘ und c' nicht eindeutig bestimmt werden. Um eine Grundlage für die fortgeschrittene Auswertung zu schaffen, werden Referenzzustände eingeführt. Die Betrachtung der Referenzzustände bringt den Vorteil, dass die genutzten Bodenparameter unabhängig von Ausgangsspannung und -dichte der untersuchten Proben sind. Weiterhin wird das prinzipielle Bodenverhalten in Relation zu den Referenzzuständen beschrieben.
Basierend auf den eingeführten Referenzzuständen wird ein Auswertekonzept vorgestellt. In diesem werden mit Hilfe von Spannungsnormierungen Einflüsse aus Spannung und Dichte auf die Versuchsergebnisse zusammengefasst. Die am Anfang beschriebenen Beispielauswertungen werden über das eingeführte Auswertekonzept näher betrachtet. Für eine Bewertung von Scherversuchen werden Vorschläge für Bewertungskriterien, basierend auf dem zuvor beschriebenen Konzept, gegeben. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Kriterien können einzelne Teilversuche identifiziert werden, welche bei der Bestimmung der Scherparameter nicht mit berücksichtigt werden sollten. Dies wird an einem der Beispielböden verdeutlicht.
Zuletzt sind mögliche Fehleinschätzungen des Bodenverhaltens bei der Auswertung von Laborversuchen beschrieben. Daraus abgeleitet ergeben sich Unterschiede in den abgeleiteten Spannungen.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bodenmechanik, Laborversuche, Parameterbestimmung
soil mechanics, laboratory testing, parameter determination
Schwiteilo, Erik
Herle, Ivo
Engel, Jens
Wehr, Wolfgang
Technische Universität Dresden
2018-06-04
2016-12-15
2017-06-13
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2021-03-27T13:07:02Z
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ddc:620
ddc:621.3
ddc:690
openaire
Ohde-Kolloquium 2018: Aktuelle Themen der Geotechnik
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-237547
1434-3053
ger
Das Ohde-Kolloquium 2018 mit der traditionellen Überschrift — Aktuelle Themen in der Geotechnik – wird wieder in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau an der Technischen Universität Dresden veranstaltet. Damit werden die beiden Wirkungsstätten von Professor Johann Ohde gewürdigt, mit denen er seine Lehr- und Forschungstätigkeit verknüpft hat.
Die Beiträge des diesjährigen Kolloquiums können grob in drei Themengruppen unterteilt werden:
• Bodenverhalten
• Feld- und Modellversuche
• Numerik und Anwendungen
Die meisten Themen sind eng mit der Komplexität des Bodenverhaltens verbunden. In Abhängigkeit ihres Zustandes und einer aufgebrachten Belastung können Böden verschiedene Zustandsformen – gasförmig, flüssig und fest. Insbesondere der Übergang vom Feststoff zur Flüssigkeit (Bodenverflüssigung, hydraulischer Grundbruch, usw.) ist mit einem hohen Schadenspotenzial für Bauwerke und Menschen verbunden. Modellversuche im Labor und Monitoring im Feld sind für das Verständnis und die rechtzeitige Erkennung der Gefahrenzustände unumgänglich. Inwieweit die jetzigen Prognosen ausgereift sind, zeigen die numerischen Berechnungen für ausgewählte Anwendungen.:Bewertung von Scherversuchen aus Vergleichsuntersuchungen an feinkornigem Boden -- Erik Schwiteilo, Ivo Herle
Experimentelle Untersuchungen zur Rissinitiation hydraulisch belasteter feinkörniger Böden -- Helen Günther
Verdichtung und Zustandsbeschreibung gemischtkörniger Böden -- Carsten Lauer, Jens Engel
Zur Strukturentwicklung granularer Materialien in Scherversuchen -- Max Wiebicke, Edward Andò, Gioacchino Viggiani, Ivo Herle
Ein erweitertes Bounding Surface Modell für die Anwendung auf allgemeine Spannungspfade im Sand -- Katharina Bergholz
Anwendung der Dimensionsanalyse zur Untersuchung des Erosionsdurchbruches in feinkornigen Boden -- Johannes Welsch, Ivo Herle
Laborversuche und Berechnungen zur Ermittlung der wirksamen Wandschubspannungen im Hole-Erosion-Test zur Bestimmung der Erosionsparameter bindiger Böden -- Manuel Hark
Beurteilung der Verflüssigungsneigung grobkörniger Böden -- Bozana Bacic
Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit der Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen -- Torsten Wichtmann
1g Modellversuche mit granularen Säulen in organischen Böden -- Marcel Ney, Frank Rackwitz
Bodenverdichtung - Experimentelle und numerische Untersuchungen -- Holger Pankrath
Herausforderungen für die Spezialtiefbau-Forschung -- Wolfgang Wehr
Zur Prognose von Ersatzfedersteifigkeiten von Tiefgründungssystemen am Beispiel der Itztalbrücke -- Thomas Meier
Dynamische numerische Berechnungen zur Bewertung der Standsicherheit von Erddämmen unter Erdbebeneinwirkung -- Jamal Hleibieh, Ivo Herle
CFD Simulation von Fluidstromung in Gesteinskluften mit OpenFOAM -- Maxim Finenko, Heinz Konietzky
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ddc:620
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ddc:625
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ddc:690
Bodenverhalten, Bodenmechanik, Geotechnik, Grundbau
soil mechanics, foundation engineering, soil behaviour
Herle, Ivo
Technische Universität Dresden
2018-07-16
2018
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2022-09-06T09:48:24Z
qucosa:tud
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openaire
Interoperability of Traffic Infrastructure Planning and Geospatial Information Systems
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-237750
512052573
eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-805393
Building Information Modelling (BIM) as a Model-based design facilitates to investigate multiple solutions in the infrastructure planning process. The most important reason for implementing model-based design is to help designers and to increase communication between different design parties. It decentralizes and coordinates team collaboration and facilitates faster and lossless project data exchange and management across extended teams and external partners in project lifecycle.
Infrastructure are fundamental facilities, services, and installations needed for the functioning of a community or society, such as transportation, roads, communication systems, water and power networks, as well as power plants. Geospatial Information Systems (GIS) as the digital representation of the world are systems for maintaining, managing, modelling, analyzing, and visualizing of the world data including infrastructure. High level infrastructure suits mostly facilitate to analyze the infrastructure design based on the international or user defined standards. Called regulation1-based design, this minimizes errors, reduces costly design conflicts, increases time savings and provides consistent project quality, yet mostly in standalone solutions.
Tasks of infrastructure usually require both model based and regulation based design packages. Infrastructure tasks deal with cross-domain information. However, the corresponding data is split in several domain models. Besides infrastructure projects demand a lot of decision makings on governmental as well as on private level considering different data models. Therefore lossless flow of project data as well as documents like regulations across project team, stakeholders, governmental and private level is highly
important. Yet infrastructure projects have largely been absent from product modelling discourses for a long time. Thus, as will be explained in chapter 2 interoperability is needed in infrastructure processes.
Multimodel (MM) is one of the interoperability methods which enable heterogeneous data models from various domains get bundled together into a container keeping their original format. Existing interoperability methods including existing MM solutions can’t satisfactorily fulfill the typical demands of infrastructure information processes like dynamic data resources and a huge amount of inter model relations. Therefore chapter 3 concept of infrastructure information modelling investigates a method for loose and rule based coupling of exchangeable heterogeneous information spaces. This hypothesis is an extension for the existing MM to a rule-based Multimodel named extended Multimodel (eMM) with semantic rules – instead of static links. The semantic rules will be used to describe relations between data elements of various models dynamically in a link-database.
Most of the confusion about geospatial data models arises from their diversity. In some of these data models spatial IDs are the basic identities of entities and in some other data models there are no IDs. That is why in the geospatial data, data structure is more important than data models. There are always spatial indexes that enable accessing to the geodata. The most important unification of data models involved in infrastructure projects is the spatiality. Explained in chapter 4 the method of infrastructure information modelling for interoperation in spatial domains generate interlinks through spatial identity of entities. Match finding through spatial links enables any kind of data models sharing spatial property get interlinked. Through such spatial links each entity receives the spatial information from other data models which is related to the target entity due to sharing equivalent spatial index. This information will be the virtual properties for the object. The thesis uses Nearest Neighborhood algorithm for spatial match finding and performs filtering and refining approaches. For the abstraction of the spatial matching results hierarchical filtering techniques are used for refining the virtual properties. These approaches focus on two main application areas which are product model and Level of Detail (LoD).
For the eMM suggested in this thesis a rule based interoperability method between arbitrary data models of spatial domain has been developed. The implementation of this method enables transaction of data in spatial domains run loss less. The system architecture and the implementation which has been applied on the case study of this thesis namely infrastructure and geospatial data models are described in chapter 5.
Achieving afore mentioned aims results in reducing the whole project lifecycle costs, increasing reliability of the comprehensive fundamental information, and consequently in independent, cost-effective, aesthetically pleasing, and environmentally sensitive infrastructure design.:ABSTRACT 4
KEYWORDS 7
TABLE OF CONTENT 8
LIST OF FIGURES 9
LIST OF TABLES 11
LIST OF ABBREVIATION 12
INTRODUCTION 13
1.1. A GENERAL VIEW 14
1.2. PROBLEM STATEMENT 15
1.3. OBJECTIVES 17
1.4. APPROACH 18
1.5. STRUCTURE OF THESIS 18
INTEROPERABILITY IN INFRASTRUCTURE ENGINEERING 20
2.1. STATE OF INTEROPERABILITY 21
2.1.1. Interoperability of GIS and BIM 23
2.1.2. Interoperability of GIS and Infrastructure 25
2.2. MAIN CHALLENGES AND RELATED WORK 27
2.3. INFRASTRUCTURE MODELING IN GEOSPATIAL CONTEXT 29
2.3.1. LamdXML: Infrastructure Data Standards 32
2.3.2. CityGML: Geospatial Data Standards 33
2.3.3. LandXML and CityGML 36
2.4. INTEROPERABILITY AND MULTIMODEL TECHNOLOGY 39
2.5. LIMITATIONS OF EXISTING APPROACHES 41
INFRASTRUCTURE INFORMATION MODELLING 44
3.1. MULTI MODEL FOR GEOSPATIAL AND INFRASTRUCTURE DATA MODELS 45
3.2. LINKING APPROACH, QUERYING AND FILTERING 48
3.2.1. Virtual Properties via Link Model 49
3.3. MULTI MODEL AS AN INTERDISCIPLINARY METHOD 52
3.4. USING LEVEL OF DETAIL (LOD) FOR FILTERING 53
SPATIAL MODELLING AND PROCESSING 58
4.1. SPATIAL IDENTIFIERS 59
4.1.1. Spatial Indexes 60
4.1.2. Tree-Based Spatial Indexes 61
4.2. NEAREST NEIGHBORHOOD AS A BASIC LINK METHOD 63
4.3. HIERARCHICAL FILTERING 70
4.4. OTHER FUNCTIONAL LINK METHODS 75
4.5. ADVANCES AND LIMITATIONS OF FUNCTIONAL LINK METHODS 76
IMPLEMENTATION OF THE PROPOSED IIM METHOD 77
5.1. IMPLEMENTATION 78
5.2. CASE STUDY 83
CONCLUSION 89
6.1. SUMMERY 90
6.2. DISCUSSION OF RESULTS 92
6.3. FUTURE WORK 93
BIBLIOGRAPHY 94
7.1. BOOKS AND PAPERS 95
7.2. WEBSITES 101
BIM, Infrastruktur, GIS, Multimodell, MM, eMM, Interoperabilität, Modellbasierte Planung, Semantik, Parametrische Planung, Regularienbasierte Planung
BIM, Infrastructure, GIS, Multimodel, MM, eMM, Interoperability, Model Based Design, Semantic, Parametric Design, Rule Based Design
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
OKSTRA
Building Information Modeling
Rule Based Design
Nejatbakhsh Esfahani, Nazereh
Scherer, Raimar J.
Borrmann, André
Blankenbach, Jörg
Technische Universität Dresden
2016-07-11
2017-11-24
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-10-01
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T17:15:07Z
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ddc:690
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openaire
Optimisation of water-cannon cleaning for deposit removal on water walls inside waste incinerators
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-355475
eng
1096-3669
10.1177/0734242X15613153
Deposits in municipal waste incinerators are very inhomogeneous in structure and constitution. They cause corrosion and reduce the efficiency, so they need to be removed frequently. Among other systems, operators use water cannons for the deposit removal. Two different removal mechanisms of water-cannon cleaning are suggested: A direct shattering of the deposit by the impact of the water jet, as well as the cracking caused by thermal stresses where droplets cool the deposits. As the contribution of each of the aforementioned mechanisms to the overall cleaning efficiency is unknown, we performed empirical investigations to determine the dominating effect. In a first experimental setup focusing on thermal stress, cold droplets were applied onto hot deposits taken from a waste incinerator. Results showed that the cleaning effect strongly depends on the deposit thickness and structure, so that the deposits could be categorised in three different groups. A second measurement campaign focused on the influence of deposit material, deposit temperature and water jet momentum. It could be shown that both deposit material and temperature have a significant effect on the cleaning efficiency, whereas an increase in water jet momentum only led to modest improvements. The combination of these two parameter studies implies that the influence of the thermal stress outweighs that of the momentum. This knowledge is applicable to the cleaning setup by increasing the temperature gradient.
Waste incinerator, deposit removal, water-cannon cleaning, water jet, thermal stress, momentum, water walls
Müllverbrennungsanlage, Depositionsbeseitigung, Wasserkanonenreinigung, Wasserstrahl, thermische Belastung, Impuls, Wasserwände
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Graube, Franziska
Grahl, Sebastian
Rostkowski, Slawomir
Beckmann, Michael
Sage
2016
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2019-09-30
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2021-03-27T17:21:58Z
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ddc:690
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openaire
Integrated environmental policy
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-355486
eng
1096-3669
10.1177/0734242X16672319
Holistic environmental policies, which emerged from a mere combination of technical activities in waste management some 40 years ago, constitute the most advanced level of environmental policies. These approaches to environmental policy, among them the policies in integrated waste management, attempt to guide economic agents to an environment-friendly behaviour.
Nevertheless, current holistic policies in waste management, including policies on one-way drinks containers and waste electrical and electronic equipment, and implementations of extended producer responsibility with further applications to waste electrical and electronic equipment, reveal more or less severe deficiencies – despite some positive examples. This article relates these policy failures, which are not necessarily the result of an insufficient compliance with the regulations, to missing constitutive elements of what is going to be called an ‘integrated environmental policy’.
This article therefore investigates – mostly from a practical point of view – constitutive elements, which are necessary for a holistic policy to serve as a well-functioning allocation mechanism. As these constitutive elements result from a careful ‘integration’ of the environmental commodities into the economic allocation problems, we refer to these policies as ‘integrated environmental policies’. The article also discusses and illustrates the main steps of designing such a policy – for waste electrical and electronic equipment and a (possible) ban of Glyphosat in agriculture. As these policies are dependent on economic and political stability with environmental awareness sufficiently developed, the article addresses mostly waste management policies in highly industrialised countries.
Integrated Environmental Policy, Holistic Environmental Policy, extended producer responsibility, WEEE Policy, integrated waste management, glyphosate
Integrierte Umweltpolitik, Ganzheitliche Umweltpolitik, erweiterte Herstellerverantwortung, WEEE-Politik, integriertes Abfall-Management, Glyphosat
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Wiesmeth, Hans
Häckl, Dennis
Sage
2017
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2019-11-05
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doc-type:article
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2021-01-22T09:56:20Z
qucosa:tud
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doc-type:Text
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ddc:670
ddc:690
status-type:publishedVersion
openaire
Design and automated manufacturing of profiled composite driveshafts
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-385663
eng
0792-1233
2191-0359
10.1515/secm-2014-0048
The high specific strength and stiffness characteristics of composite materials such as carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) allow a significant weight reduction of the structural machine components such as automobile driveshafts. But high material cost and rather low productivity of the established manufacturing processes (e.g., filament winding) often inhibit the use of CFRP components in a high-volume car series. In this paper, a novel composite driveshaft system based on a profiled CFRP tube is presented. This system is designed to be produced by a continuous pultrusion process to achieve a significant reduction of the manufacturing costs. A cost assessment study was conducted to quantify the benefit of the developed continuous manufacturing process. In comparison with the state-of-the-art filament winding process, a cost reduction of 36% for the composite shaft body can be obtained. Moreover, the proposed fiber layup processes – braiding and continuous winding – offer the potential to manipulate the reinforcement architecture to maximize material utilization without reducing the manufacturing efficiency. This potential is investigated and validated by experimental tests. A difference in the load bearing capacity of more than 100% between different reinforcing architectures is shown.
Geflecht, zusammengesetzte Antriebswelle, kontinuierlich Fertigung, profilierter Querschnitt, textiles Muster
braiding, composite driveshaft, continuous manufacturing, profiled cross-section, textile pattern
info:eu-repo/classification/ddc/670
ddc:670
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Gude, Maik
Lenz, Florian
Gruhl, Andreas
Witschel, Bernhard
Ulbricht, Andreas
Hufenbach, Werner
De Gruyter
2015
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2020-06-23
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2021-03-27T16:17:24Z
qucosa:slub
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ddc:690
openaire
Verbundvorhaben: Automatisierte Assistenz in Gefahrensituationen - AUTAGEF: Teilvorhaben der ennovatis GmbH: Systemintegration und kritischeErprobung der AUTAGEF Algorithmen: Schlussbericht
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-133138
1866-6027
407599274
ger
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Gefahr, Gefahrensituation, Seniorenhaushalt, automatische Alarmierung, Wohnung
Hildebrandt, Dan
Schmidt, Fritz
Ennovatis GmbH
2014-02-03
2013
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doc-type:report
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doc-type:Text
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2021-03-27T16:19:10Z
qucosa:slub
doc-type:Text
doc-type:workingPaper
open_access
ddc:690
openaire
Feinstaubminderung im Betrieb von Scheitholzkaminöfen unter Berücksichtigung der toxikologischen Relevanz
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426655222
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-149494
qucosa:4501
Kaminofen, Verbrennung, Biomasse, Emissionsverringerung, Toxikologie
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ddc:690
Lenz, Volker
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum
2010
2015-02-10
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doc-type:Text
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2022-06-13T10:10:31Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
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openaire
Experimentelle Grundlagen für die meso- und makroskopische Modellierung von Beton bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten: Eine kritische Beurteilung des Dehnrateneffekts
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-706700
1742880258
ger
Die vorliegende Arbeit widmet sich detailliert der Frage von Geschwindigkeitseffekten bei der dynamischen Kennwertermittlung von Betonen. Der ursprüngliche Leitgedanke einer skalenübergreifenden numerischen Betrachtung der Geschwindigkeitseffekte und die Einbindung dieser Erkenntnisse in das makroskopische VERD-Modell wurde zugunsten einer detaillierten experimentellen Studie zum Dehnrateneinfluss verworfen. Es zeigte sich recht deutlich, dass die Ursachen vieler dieser Geschwindigkeitseffekte vor allem im experimentellen Umfeld und den zugrunde liegenden Annahmen zu finden sind, statt in der Reaktion des Werkstoffes. Der Autor liefert aus diesem Grunde notwendige Kennwerte und eine detaillierte Analyse der möglichen Ursachen, die zur Fehlinterpretation der stofflichen Reaktionen führen können. Er geht dabei davon aus, dass der klassische Dehnrateneffekt eine rein strukturelle Eigenschaft ist, die nichts mit einer stofflichen Kenngröße zu tun hat.
Die zugrunde liegende Daten von ca. 3000 Versuchen am SHB im Zug- und Druckbereich wurde über einen Zeitraum von ca. 6 Jahren als Grundlage für numerische Analysen auf meso- und makroskopischer Ebene geschaffen. Für die Bewertung werden den klassischen Methoden die eigenen Ansätzen gegenübergestellt. Hierin gehen vor allem die Anlagen-spezifischen Wechselwirkungen mit ein. Dieser Ansatz wird ebenso konsequent bei der Betrachtung der statischen Referenzmethoden angewandt. Hier führt dies bspw. zu einer kritischen Bewertung des statischen Nachbruchverhaltens im Zugversuch. Diese Gesamtbetrachtung von Prüfmaschine und Prüfling ist dabei wesentlich und dem Maschinenbau- und Automatisierungstechnik-Hintergrund des Autors geschuldet.
Eine vom Autor entwickelte alternative Prüfmethodik am SHB erlaubt eine verbesserte statistische Bewertung der Ergebnisse. Sie ähnelt einem Perlschnurverfahren und verhindert als Abgrenzungsverfahren die Einbeziehung des Energieüberschusses in die Beurteilung von Festigkeiten. Eine konsequente Energiebetrachtung bezieht die kinetische Energie der resultierenden Bruchstücke in diese Bewertung mit ein. Zugleich wurden die resultierenden Bruchflächen ermittelt. Sie finden Anwendung in der Bewertung spezifischer Festigkeiten und Bruchenergien im Zugbereich oder bei der Quantifizierung einer Schädigung im Druckbereich. In Anlehnung an das VERD-Modell wurde ein Schädigungsansatz mit wenigen Parametern entwickelt und konsequent in die Auswertung der Einzelversuche integriert. Aus ihm lassen sich alle Wesentlichen stofflichen Kennwerte auch analytisch ableiten. Der entwickelte Ansatz zur Trägheitskompensation relativiert den scheinbaren Geschwindigkeitseffekt wesentlich.
Der Autor entscheidet sich bei seiner Herangehensweise bewusst für den Blick über den Tellerrand und hinterfragt kritisch etablierte Methoden wie beispielsweise den biaxialen Verlauf der Festigkeit im DIF-Diagramm nach Empfehlung der CEB. Auf eine logarithmische Darstellung eines sog. DIFs wird grundsätzlich verzichtet. Aufgrund der umfangreichen und systematischen Datenbasis lassen sich hierzu unzählige Fragen diskutieren. Der Autor beschränkt diese letztlich auf die Dokumentation der wesentlichsten Denkimpulse.
The presented work analyses in detail the questions of speed effects in the dynamic determination of concretes properties. The original idea of a cross-scaled numerical analysis of velocity effects and the integration of these findings into the macroscopic VERD-model has been abandoned in favour of a detailed experimental study of the so called strain rate influence. It became quite clear that the causes of many of these velocity effects can be found in the experimental environment and the underlying assumptions, rather than in the reaction of the pure material. For this reason, the author provides necessary parameters and a detailed analysis of the possible causes that may lead to the misinterpretation of those material reactions. He assumes that the classical strain rate effect is a purely structural property that has nothing to do with a reaction on the material level. The underlying database of approx. 3.000 tests on the SHB in the tensile and compressive domain was compiled over a period of approx. 6 years as a basis for numerical analyses on a mesoscopic and macroscopic level. For the evaluation, the classical methods are compared with the own approaches. This mainly includes the facility-specific interactions. This approach is also as consistently applied when analysing the static reference methods. Here, for example, this leads to a critical review of the static post cracking behaviour in the tensile test. This overall consideration of testing facility and test specimens is essential and due to the mechanical engineering and automation technology background of the author. An alternative testing methodology developed by the author for the SHB allows improved statistical evaluation of results. It resembles a fatigue testing method and it prevents the inclusion of a certain surplus of energy in the assessment of strengths. A consistent energy balances involves the kinetic energy of the resulting fragments in this evaluation. At the same time, the resulting fracture surfaces were determined and used in the evaluation of specific strengths and fracture energies in tension
and in the quantification of damage in the compressive domain. Based on the VERD-model, a damage evolution approach with few parameters was developed and consistently integrated into the evaluation of the individual tests. From it, all essential material properties can also be derived analytically. The developed approach to inertia compensation significantly relativizes the apparent velocity effects. In his approach, the author consciously decides to look beyond the box and critically scrutinizes established methods such as the biaxial course of the strength in the DIF-diagram as recommended by the CEB. A logarithmic representation of a the DIFs are consciously avoided. Due to the
extensive and systematic database, countless questions can be discussed. The author ultimately limits these to the documentation of the most essential thought impulses.
Dehnrateneffekt, Beton, Schädigung, Strainrate effect, concrete
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ddc:690
Kühn, Tino
Häußler-Combe, Ulrich
Keuser, Manfred
Marx, Steffen
Technische Universität Dresden
2020-03-01
2020-03-10
2020
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2020-04-29
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2021-02-15T08:17:54Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:690
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openaire
Thermisch vorgespanntes Glas mit nachgeschliffenen Kanten
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-706717
1738121976
ger
Glas wird mit dem Ziel, die Festigkeits- und Sicherheitseigenschaften zu verbessern, thermisch vorgespannt und zu Verbundglas laminiert. Nur so ist es möglich, Bauteile wie Treppen, Träger und Stützen transparent zu gestalten oder sogar Ganzglaskonstruktionen auszuführen. Gleichzeitig werden an diese Glasbauteile höchste ästhetische Ansprüche gestellt. Diese Ansprüche können aktuell nicht immer erfüllt werden. Aus dem Veredelungsprozess von Verbundglas resultiert ein Kantenversatz zwischen den Einzelgläsern, der die optische Qualität der frei sichtbaren Kanten erheblich beeinträchtigt. Darüber hinaus führt dieser Kantenversatz bei Lasteinleitung über die Kante zu einer ungleichmäßigen und damit ungünstigen Lastverteilung auf die Einzelgläser.
Das Nachschleifen der Verbundglaskante ermöglicht, die optische Beeinträchtigung zu beheben und eine ebene Kantenoberfläche zu schaffen. Bei thermisch vorgespanntem Glas verursacht das Nachschleifen allerdings einen mechanischen Eingriff in den thermischen Vorspannungszustand, der sinkende Festigkeiten zur Folge haben kann. Dies stellt ein erhebliches Risiko dar, da das Bauteil unplanmäßig versagen könnte. Eine wissenschaftlich belegte Beurteilung des Versagensrisikos ist derzeit nicht verfügbar. Die europäische Normung schließt das Nachschleifen deshalb vollständig aus. Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, diese Lücke zu schließen und verfolgt das Ziel, den Einfluss des Nachschleifens auf thermisch vorgespannte Gläser zu charakterisieren.
Eine Auseinandersetzung mit der Herstellung und Veredelung von Flachglas führt zur Ausgangssituation für das Nachschleifen und den zu berücksichtigenden Einflussgrößen. Das daraus abgeleitete experimentelle Versuchsprogramm beinhaltet die zweistufige Untersuchung von 240 Probekörpern aus Einscheiben-Sicherheitsglas und Teilvorgespanntem Glas mit variierender Glasdicke. Diese wurden in unterschiedlichen Nachschleiftiefen bearbeitet. Zunächst erfolgt die umfangreiche Analyse des thermischen Vorspannungszustands mit Hilfe von spannungsoptischen Messmethoden. Der zweite Schritt beinhaltet Bruchversuche zur Bestimmung der Festigkeit sowie begleitende mikroskopische Untersuchungen des bruchverursachenden Defektes.
Die Analyse der Korrelation zwischen den Ergebnissen der thermischen Vorspannung und dem Bruchverhalten erlaubt die Beschreibung des Einflusses des Nachschleifens auf thermisch vorgespanntes Glas. Daraus geht hervor, dass die thermische Vorspannung an der Kante mit steigender Nachschleiftiefe sinkt. Mit den Vorspannungswerten sinkt auch die Beanspruchbarkeit der Gläser. Die verbleibenden charakteristischen Festigkeiten unterschreiten jedoch nicht zwangsläufig die normativ geforderten Grenzwerte. In Abhängigkeit von Glasart und Glasdicke ist das Nachschleifen in definierten Grenzen möglich, ohne ein unplanmäßiges Versagensrisiko hervorzurufen.
Aus den Ergebnissen der Probekörper dieser Arbeit geht hervor, dass Teilvorgespanntes Glas, in Abhängigkeit von der Glasdicke, maximal 3 mm nachgeschliffen werden konnte, ohne die in den Produktnormen geforderten Festigkeiten zu unterschreiten. Im Gegensatz dazu lag die Grenze bei Einscheiben-Sicherheitsglas schon bei 1 mm Nachschleiftiefe. Auf dieser Grundlage sowie der Zusammenführung aller Ergebnisse dieser Arbeit erfolgt die Herleitung von konstruktiven sowie verfahrenstechnischen Empfehlungen, die sich positiv auf die nach dem Nachschleifen verbleibende Festigkeit auswirken. Für die Ingenieurpraxis wird zudem ein Nachweiskonzept für thermisch vorgespannte Gläser mit nachgeschliffenen Kanten erarbeitet.
Die Erkenntnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Potential des Nachschleifens als zusätzlicher Veredelungsschritt von thermisch vorgespannten Verbundgläsern genutzt werden kann. Sie belegen, auf Basis umfangreicher wissenschaftlicher Untersuchungen, dass kein unplanmäßiges Versagensrisiko durch das Nachschleifen entsteht, wenn bestimmte Grenzwerte eingehalten werden. Die aus dem Umfang der Versuche dieser Arbeit abgeleiteten Empfehlungen und das entwickelte Nachweiskonzept eröffnen einen Weg für den zukünftigen Einsatz des Nachschleifens von thermisch vorgespannten Gläsern, um Glasbauteile mit ebenen und optisch hervorragenden Verbundglaskanten schaffen zu können.:1 Einleitung
2 Glasherstellung und -veredelung
3 Thermische Vorspannung
4 Festigkeit und Bruchverhalten
5 Gesamtergebnisse und Empfehlungen
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Literatur
To enhance the strength and safety of glass members, glass is often both thermally toughened and laminated. This enables the realisation of transparent components such as staircases, beams and columns, or even all-glass constructions. Additionally, these glass constructions must meet the demand on high aesthetic quality. Currently, it is not always possible to reach these demand. Processing laminated glass can cause an edge offset between the individual glass panes, which significantly affects the optical quality of visible glass edges. Moreover, in the case of glass components with load introduction into the laminated glass edge, the offset leads to an uneven and adverse load splitting on the individual glass panes.
Regrinding laminated glass edges provides the opportunity to remove the optical deficit and establish smooth edges. However, regrinding of thermally toughened glass causes a mechanical intervention into the residual stress state that could lead to a decrease in strength. This poses a considerable risk, as the glass component could fail unexpectedly. Despite this significant risk, there are currently no scientifically established risk assessment methods for the influence of regrinding. Therefore, the European standards exclude the regrinding of thermally toughened glass. Accordingly, this thesis aims to address this deficiency by characterising the effect of regrinding on thermally toughened glass.
In this thesis, extensive analysis of flat glass production and processing of glass lead to the influencing variables, which has to be considered in the examination of regrinding. The derived two-stage testing programme includes 240 specimens made of fully tempered glass and heat-strengthened glass of varying thicknesses. Specimens underwent regrinding to varying depths. Firstly, the analysis of the residual stress state is carried out with stress-optical measuring methods. Afterwards, fracture tests are executed to determine the strength. Accompanying studies include microscopic examinations of the defects in the glass causing the fracture.
Measured residual stress state and fracture stress are correlated in order to characterise the influence of the regrinding process on thermally toughened glass. The study demonstrated that increasing regrinding depths lead to a decrease in the residual stress at the edge. As a result, the resultant strength also decreases. However, the remaining characteristic strengths are not necessarily below the normatively regulated characteristic strengths. Depending on the glass type and thickness, regrinding is possible within defined limits without causing an unexpected risk of failure.
The results of the tested specimens of this thesis indicate that, depending on the glass thickness, regrinding of heat-strengthened glass is possible up to a maximum of 3 mm regrinding depth without a reduction in strength below standardised limits. In contrast, the maximum limit of regrinding fully tempered glass was 1 mm. On this basis, as well as, the combination of all experimental results of this thesis, constructive and procedural recommendations which positively affect the remaining strength after regrinding are derived. In addition, a verification concept for thermally toughened glass with reground edges is developed.
Finally, the results of this thesis show that the regrinding process can be implemented as an additional finishing step for thermally toughened laminated glass. Based on comprehensive scientific studies, the outcome verifies that regrinding up to defined limits does not result in risk of premature failure. The derived recommendations and developed verification concept, which results from the examinations of this thesis, establish opportunities for future use of reground laminated thermally toughened glass to create glass components with smooth edges of the highest optical quality.:1 Einleitung
2 Glasherstellung und -veredelung
3 Thermische Vorspannung
4 Festigkeit und Bruchverhalten
5 Gesamtergebnisse und Empfehlungen
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Literatur
Glasbau, Kantenbearbeitung, Glasveredelung
Glass construction, edge, glass processing
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Lohr, Katharina
Weller, Bernhard
Siebert, Geralt
Reich, Stefan
Technische Universität Dresden
2019-06-07
2019-11-05
2020
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2020-04-29
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2022-02-23T12:21:08Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Nachhaltige Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-707463
1743367724
ger
Mit der Entwicklung von Bewertungssystemen für das Nachhaltige Bauen und der Zertifizierung von Gebäuden gewinnen Kriterien ergänzend zur Funktionalität, Wirtschaftlichkeit und Standsicherheit zunehmend an Bedeutung. Neben der Aufarbeitung wesentlicher Hintergründe dieser Systeme bedarf es Verfahren für die Praxis, Gebäude nach Nachhaltigkeitskriterien zu planen und zu bauen.
Im Rahmen der vorliegenden Dissertation „Nachhaltige Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise“ werden Methoden zur Optimierung von Tragkonstruktionen in Stahl- und Verbundbauweise nach ökologischen und ökonomischen Kriterien vorgestellt. Auf der Basis umfangreicher Parameterstudien werden Empfehlungen zur Konstruktion und Bemessung nachhaltiger Decken- und Stützensysteme für Bürogebäude abgeleitet.
Ausgehend von den deutschen Bewertungssystemen DGNB und BNB werden die Grundlagen und Methoden zur Bewertung der ökologischen und ökonomischen Nachhaltigkeit von Tragkonstruktionen abgeleitet. Als Basis der Parameterstudien werden Ökobilanzdaten von Baumaterialien und -produkte, Herstellungsprozesse und Transporte aus generischen Daten, Datenbanken und Umweltproduktdeklarationen mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Lebenszyklusanalyse zusammengestellt. Ergänzend hierzu werden Kosten für Baumaterialien und -prozesse auf der Basis von Baukostenkatalogen und Expertenbefragungen ermittelt.
Es folgen Parameterstudien zu Unterzugs- und Flachdecken, Stützen und Anschlüssen, bevor die Decken-Stützen-Systemen von Geschossbauten in ihrer Gesamtheit untersucht werden. Dabei werden die Bauweisen, Rastermaße, Materialgüten, Konstruktionsformen und Nutzlasten variiert, um den Einfluss der jeweiligen Parameter isoliert und in Kombination zu verdeutlichen. Zusammenfassend werden aus den Ergebnissen Empfehlungen zur nachhaltigen Gestaltung der Tragkonstruktionen für Bürogebäude in Stahl- und Stahlverbundbauweise abgeleitet.:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Zielsetzung
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Bürogebäude
2.1 Allgemein
2.2 Büroorganisationsformen
2.3 Grundriss und Höhenentwicklung
2.3.1 Grundrissgestaltung
2.3.2 Höhenentwicklung
3 Bausysteme in Stahl- und Stahlverbundbauweise
3.1 Allgemeines
3.2 Deckensysteme
3.3 Stützen
3.4 Anschlüsse
3.5 Systemwahl und Rastermaße
4 Technische Anforderungen
4.1 Lastannahmen
4.2 Korrosionsschutz
4.3 Brandschutz
4.4 Schallschutz
4.5 Technische Gebäudeausrüstung
5 Nachhaltigkeit von Bürogebäuden
5.1 Begriff Nachhaltigkeit
5.2 Richtlinien und Gesetze
5.3 Normative Grundlagen
5.4 Bewertungssysteme für Bürogebäude
5.5 Ökologische Nachhaltigkeit
5.5.1 Methodik zur Ökobilanzierung
5.5.2 Auswahl der Bewertungskriterien
5.5.3 Datengrundlagen
5.5.4 Bewertungssystem für Tragkonstruktionen
5.6 Ökonomische Nachhaltigkeit
6 Bemessung
6.1 Allgemeines
6.2 Grenzzustand der Tragfähigkeit
6.2.1 Decken
6.2.2 Unterzugsträger als Verbundträger
6.2.3 Schweißprofile
6.2.4 Slim-Floor-Träger
6.2.5 Stützen
6.2.6 Anschlüsse
6.3 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
6.3.1 Begrenzung der Verformungen
6.3.2 Verformungen von Decken
6.3.3 Verbundträger
6.3.4 Slim-Floor-Träger
6.3.5 Rissbreitenbegrenzung
6.3.6 Schwingungen
6.4 Bemessung im Brandfall
6.4.1 Normative Grundlagen
6.4.2 Brandschutzprodukte
6.4.3 Decken
6.4.4 Unterzugsträger
6.4.5 Slim-Floor-Träger
6.4.6 Stützen
6.4.7 Anschlüsse
7 Programmdokumentation
7.1 Überblick
7.2 Programmstruktur im Allgemeinen
7.3 Decken
7.3.1 Stahlbetondecken und Spannbetonhohldielen
7.3.2 Verbunddecken
7.4 Deckensystem
7.4.1 Unterzugsdecken mit Walzprofilen
7.4.2 Unterzugsdecken mit Schweißprofilen
7.4.3 Slim-Floor-Konstruktionen
7.5 Stützen
8 Nachhaltige Material- und Konstruktionswahl
8.1 Erläuterungen zu den Parameterstudien
8.2 Decken
8.2.1 Stahlbetondecken aus Ortbeton
8.2.2 Verbunddecken
8.2.3 Decken im Vergleich
8.3 Unterzugsdecken
8.3.1 Variation der Trägerabstände
8.3.2 Variation der Nutzlasten
8.3.3 Vergleich Ein- und Zweifeldträger
8.3.4 Variation der Stahlgüte und der Durchbiegungsbegrenzung
8.3.5 Variation der Betongüte
8.3.6 Schweißprofile
8.4 Slim-Floor-Konstruktionen
8.4.1 Variation der Trägerabstände und des Deckentyps
8.4.2 Variation der Querschnittstypen
8.4.3 Untersuchung von Deckensystemen mit Einfeldträgern
8.4.4 Variation der Nutzlast
8.5 Vergleich von Unterzugsdecken und Slim-Floor-Konstruktionen
8.6 Stützen
8.6.1 Querschnittswahl
8.6.2 Materialgüten
8.6.3 Einfluss der Stützenhöhe
8.6.4 Berücksichtigung von Maßnahmen zum Brandschutz
8.7 Anschlüsse
8.8 Tragkonstruktion
8.8.1 Tragkonstruktionen mit Unterzugsdecken
8.8.2 Tragkonstruktionen mit Slim-Floor-Systemen
8.8.3 Vergleich der Tragsysteme mit Unterzugsdecken und Slim-Floor
9 Zusammenfassung und Ausblick
9.1 Allgemeines
9.2 Unterzugsdecken
9.3 Slim-Floor-Konstruktionen
9.4 Stützen
9.5 Anschlüsse
9.6 Ausblick
10 Quellenverzeichnis
11 Anhang
Anhang A Büroorganisationsformen
Anhang B Schallschutz
Anhang C Datengrundlagen
Anhang D Bemessung und Produktdaten
Anhang E Anschlüsse
Nachhaltigkeit, Bürogebäude, Stahlverbundbau, Stahlbau,
Sustainability, Office Building, Steel Construction, Steel Composite Construction
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Podgorski, Christine
Stroetmann, Richard
Mensinger, Martin
Eisele, Johann
Technische Universität Dresden
2018-10-01
2019-05-08
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2020-05-06
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2021-03-22T11:25:45Z
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ddc:690
openaire
Bautechnische Überflutungsvorsorge für Wohngebäude und kleingewerblich genutzte Gebäude
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa2-714162
ger
ger
Durch die Umsetzung gezielter Maßnahmen der objektspezifischen Bauvorsorge lassen sich überflutungsinduzierte Schäden sowohl an bestehenden als auch an neu zu errichtenden Gebäuden in teils erheblichem Umfang mindern. Der vorliegende Ergebnisbericht des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens „Bautechnische Überflutungsvorsorge für Wohngebäude und kleingewerblich genutzte Gebäude“ verdichtet das Wissen über wirksame Handlungsoptionen der Bauvorsorge und unterstützt somit die Praxis bei der Planung robuster Konstruktionen gegenüber Überflutung.
Als zentrales Ergebnis des Projekts fungiert ein Bauteilkatalog, der im Sinne einer Beispiel-sammlung typische Ausführungsvarianten von Außenwand- sowie von Decken- und Fußbodenkonstruktionen enthält, die bei Überflutungsereignissen häufig betroffen sind. Für mehrere baupraktisch relevante Bauteilvarianten empfiehlt der Katalog konkrete Maßnahmen, welche zur wirksamen Minderung der Schadensanfälligkeit bei Überflutungsbeanspruchungen beitragen.
Der Bauteilkatalog ermöglicht den direkten Vergleich der Schadensanfälligkeit zwischen der „unangepassten“ Ausgangskonstruktion und der „angepassten“ Zielkonstruktion. Die Beurteilung der Schadensanfälligkeit basiert hierbei auf insgesamt acht Kriterien, die das Verhalten der Bauteile bei Überflutungsbeanspruchungen charakterisieren. Der Bauteilkatalog enthält die zeichnerische Darstellung aller Beispielkonstruktionen, um die empfohlenen Veränderungen in den Schichtenfolgen sichtbar zu machen.
It is evident, that the implementation of flood resilient measures on building scale provide a considerable potential to reduce flood damage to both existing and new buildings. The report of the research and development project 'Constructional flood protection for residential build-ings and small commercial buildings' condenses the knowledge of effective options for enhancing flood resilience and thus supports practice in the planning of robust constructions against flooding.
The central result of the project is a compendium of building constructions, which contains typical design variants of exterior wall, ceiling and floor constructions that are often affected by flood events. The compendium recommends specific measures for building constructions that contribute to the effective reduction of their physical flood vulnerability.
The compendium enables a direct comparison of the flood vulnerability between the 'unadapted' initial construction and the 'adapted' target construction. The flood vulnerability assessment bases on a total of eight criteria that characterize the behaviour of the components in the event of flooding. The compendium contains the graphic representation of all sample constructions to visualise the recommended changes in the layer sequences.
Bauvorsorge
hochwasserangepasstes Bauen
baulicher Hochwasserschutz
Überflutungsvorsorge
flood vulnerability
flood resilience
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Golz, Sebastian
Naumann, Thomas
Hochschule für Technik und Wirtschaft
2020
2020-09-16
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2021-03-10T12:14:46Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
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openaire
Mapping Building Damage Caused by Earthquakes Using Satellite Imagery and Deep Learning
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-715743
1750339668
eng
10.3390/rs10111689
10.3390/rs11101202
10.3390/app10020602
Buildings are essential parts to human life, which provide the place to dwell, educate, entertain, etc. However, they are usually vulnerable to earthquakes, and collapsed buildings are the main factor of fatalities and directly impact livelihoods. It is particularly important to quickly and accurately obtain damaged building conditions for further planning rescue. Remote sensing has the ability to quickly capture the information of damaged buildings in a large area, and remote sensing imagery has been used by government organizations, international agencies, and insurance industries for assessing post-event damage. The application of deep learning is encouraged by recent technological developments, enabling the processing of increasing amounts of data in a reasonable time as well as the use of more complex models. In this thesis, deep learning is explored for identifying collapsed buildings using very high-resolution remote sensing imagery after the 2010 Haiti earthquake.
In the present study, a simple architecture of convolutional neural network (CNN) model was proposed to evaluate the potential of CNN for extracting features and detecting collapsed buildings using only post-event very high-resolution remote sensing imagery. Three balancing methods were considered to reduce the effect of the imbalance problem for the performance of the CNN, and the results showed that a suitable balancing method should be considered when facing imbalance dataset to retrieve the distribution of collapsed buildings. To improve the classification accuracy, pre- and post-event very high-resolution remote sensing imagery were considered, and a conventional classification method was combined with the CNN. Compared to conventional texture features, deep features learnt from CNNs had better performance for identifying collapsed buildings, and the accuracy was further improved by combing CNN features with random forest classifier. For the limited dataset, a pretrained CNN model was applied to detect collapsed buildings, and the effect of data augmentation was also investigated. The experimental results demonstrated that the pretrained CNN model outperformed the model trained from scratch for identifying collapsed buildings.
Buildings, remote senisng imagery, convolutional neural network, deep learning
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ji, Min
Buchroithner, Manfred F.
Csaplovics, Elmar
Sulzer, Wolfgang
Technische Universität Dresden
2020-06-29
2020-02-25
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2020-07-23
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2021-03-29T11:33:41Z
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openaire
Mitteilungen / Institut für Geotechnik
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1434-3053
ger
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qucosa:72600
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qucosa:71578
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Geotechnik, Bauingenieurwesen
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ddc:690
Herle, I.
Technische Universität Dresden
2020-07-24
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2020-12-02T16:20:16Z
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openaire
Wiederverwendung und Verwertung von Ausbauasphalt: Leitfaden, Stand 2020
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1741734975
ger
Der Leitfaden wurde im Rahmen des Arbeitskreises »Wiederverwendung in der Bauwirtschaft« der Umweltallianz Sachsen unter Leitung der IHK Chemnitz erarbeitet. Er zeigt die in Sachsen geltenden Rahmenbedingungen der Wiederverwendung und Verwertung von Ausbauasphalt auf. Ziel ist eine weitgehende Nutzung von Ausbauasphalt. Falls Ausbauasphalt weder im Straßenbau noch anderweitig eingesetzt werden kann und deponiert werden muss, sollte er zumindest als Deponiebaustoff genutzt werden. Der Leitfaden soll einen Beitrag zur Schonung der natürlichen Ressourcen leisten und den mit Straßenaufbruch umgehenden Akteuren dafür eine Hilfestellung bieten.
Redaktionsschluss: 06.03.2020
Sachsen, Straßenbau, Infrastruktur, Ausbauasphalt, Deponie
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Sachsen; Straßenbau; Fräsasphalt; Recycling; Bauwirtschaft
Jähnig, Jan
Lerch, Tobias
Mansfeld, Richard
Mühle, Ralph
Rauschenbach, Volker
Zinkler, Stefan
Zinkler, Stefan
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
2020
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2020-09-02
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2021-02-15T08:29:07Z
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openaire
Klebverbindungen in flüssigen Medien für den konstruktiven Glasbau
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-724310
1736852914
ger
Diese Arbeit untersucht lastabtragende Klebungen unter ständiger Beanspruchung durch flüssige Medien und bewertet deren Potenzial für den konstruktiven Glasbau. Im Vordergrund steht zunächst die Frage, wie sich Klebverbindungen in ständiger Flüssigkeit verhalten. Welchen Einfluss haben statische und dynamische Beanspruchungen auf die Verbundeigenschaften? Und wie wirken sich unterschiedliche Lasteinwirkungsdauern aus?
Ausgehend von diesen zentralen Fragestellungen wird ein umfangreiches Prüfprogramm mit zugehörigem Bewertungskonzept entwickelt und an zehn ausgewählten Klebstoffen angewendet. Experimentelle Kleinteilprüfungen bestimmen die mechanischen Kennwerte des reinen Klebstoffs nach Lagerung in flüssigen Medien. Weiterführend analysieren Verbundprüfungen den Einfluss flüssiger Medien auf die Verbundeigenschaften der Klebverbindung zum Fügepartner Glas. Das Prüfprogramm beinhaltet zudem kombinierte Prüfungen aus Wasserlagerung mit mechanischer Zug-Schwellbeanspruchung sowie Wasserlagerung mit gleichzeitiger Dauerbeanspruchung. Die gewonnenen Ergebnisse werden direkt auf das Referenzbeispiel eines plattenförmigen Photobioreaktors angewendet. Dieses Glaselement dient zur Kultivierung von Mikroalgen und ist zentraler Bestandteil einer neuartigen Bioenergiefassade. Im Inneren des Photobioreaktors befinden sich lastabtragende Klebverbindungen, die ständig dem flüssigen Kulturmedium ausgesetzt sind. Zwei dieser plattenförmigen Photobioreaktoren mit einer Höhe von 3,00 m werden realisiert und ihr Verhalten in verschiedenen Lastzuständen analysiert. Für die lastabtragenden Verklebungen im Innenraum wird der Vorzugsklebstoff aus den Kleinteilprüfungen verwendet. Die gesamte experimentelle Versuchsdurchführung begleiten numerische Simulationen.
Die Arbeit liefert einen Beitrag zu lastabtragenden Klebver-bindungen mit ständiger Beanspruchung durch Flüssigkeiten. Die Ergebnisse aus Kleinteilprüfungen werden an einem Referenzbeispiel des konstruktiven Glasbaus praktisch umgesetzt und in Bauteilversuchen überprüft. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auf andere Glaskonstruktionen mit kurzzeitig und dauerhaft flüssigen Beanspruchungen übertragen.:1 Einleitung
2 Bioenergiefassaden
3 Beanspruchungsanalyse
4 Versuchsplanung
5 Kleinteilprüfungen
6 Bauteilprüfungen
7 Berechnung und Dimensionierung
8 Diskussion
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literatur
This doctoral thesis analyses load-bearing adhesives in glass constructions which are permanently immersed in fluid environments. In particular, the study focuses on the following key questions: How do structural adhesives behave during permanent fluid immersion? Does the failure mode during fluid exposition differ between static and dynamic load situations? And what are the effects of short- and long-term load durations on adhesive properties?
In order to answer the stated research questions, experimental studies are executed. Additional numerical simulations accompany the entire test program. The paper distinguishes experimental studies on small-scale specimens and full-scale specimens. Initial tensile tests on small-scale specimens analyse the mechanical properties and their sensitivity towards ageing mediums. The test series evaluates the adhesive properties to glass under the influence of am-bient temperatures and liquid ageing mediums like water, base and acid solution as well as hydroxide peroxide solution. The small-scale tests also consider long-term creep tests and mechanical-cycle loading. The gathered results are evaluated against a set of selection criteria to identify the most suitable adhesive system out of the range of initially ten tested adhesive systems. Finally, the preferred adhesive system is applied on a full-scale reference example, which is a flat plate photobioreactor. Two photobioreactor panels with a height of 3,00 m are assembled and tested. The panel is part of a bioenergy facade that cultivates microalgae in the building skin. In general, the photobioreactor panel resembles an insulating glass unit. Deviating from conventional glazing systems its front and back glass panes are joint by inner structural adhesives. Since the panel is filled with algae medium its adhesive connections are immersed in liquid algae medium.
In summary, the doctoral thesis deepens the current knowledge on adhesives in glass constructions under permanent fluid exposition. Research findings are applied on two operating photobioreactors made of glass. And finally, the gained results are promising for future glass construc-tions facing permanent fluid exposition.:1 Einleitung
2 Bioenergiefassaden
3 Beanspruchungsanalyse
4 Versuchsplanung
5 Kleinteilprüfungen
6 Bauteilprüfungen
7 Berechnung und Dimensionierung
8 Diskussion
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literatur
Konstruktiver Glasbau, Klebstoffe, Flüssige Medien, Photobioreaktor, Bioenergiefassade
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Aßmus, Elisabeth
Weller, Bernhard
Wellershoff, Frank
Pfanner, Daniel
Technische Universität Dresden
2019-07-09
2019-11-05
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2020-10-09
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2022-03-31T06:54:24Z
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openaire
Wissensbasierte Prozesskonfiguration im Bauwesen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-726542
1738259528
ger
Das Ziel der Prozesskonfiguration besteht darin, typische Bauprozesse wie Planungsprozesse, Ausführungsprozesse, Steuerungs- und Entscheidungsprozesse zu unterstützen. Infolgedessen bilden die Prozesse und der Einsatz von Prozessmodellen für verschiedene Aufgabenbereiche im Bauwesen die Grundlage für die computerunterstützte Bearbeitung von Bauvorhaben. Die Bauprozessmodelle werden meistens in einer semi-formalen Sprache dargestellt. Das erlaubt die weitere Formalisierung zum Zweck der intelligenten Konfiguration der Prozesse. Das bedeutet, dass die Prozesse auf Basis des formal beschriebenen Prozesswissens konfiguriert, zusammengestellt und instanziiert werden können. Solche Prozesse sind besonders aktuell im Bereich des Risikomanagements, das in den letzten Jahren im Bauwesen an Bedeutung gewonnen hat. Die Prozesse sollen bei der Suche nach einem alternativen Ablauf im Fall einer Prozessstörung ad-hoc konfiguriert und zur Verfügung gestellt werden. Dies kann semi-automatisch mit Einsatz wissensbasierter Methoden realisiert werden. Die Prozesse im Bauwesen bergen diverse spezielle Eigenschaften in sich, die die Problematik der typischen Konfigurationsvorgehensweise sichtbar werden lassen. Wesentliche Merkmale der Bauprozesse sind der durchgängige Informationsfluss und der hohe Kommunikationsbedarf zwischen allen Beteiligten im Bauprojekt. Das impliziert Anforderungen an eine effektive Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts. In einem
signifikant großen Projekt wie beispielsweise dem Flughafenbau, bei dem sich die Baustelle auf tausenden Hektar Fläche erstreckt und mehrere Dutzende Baufirmen involviert sind, die über unterschiedliche Software und Baudatenmodelle und Standards verfügen, ist die Koordination sowie ein effektiver Informationsaustausch und als Folge die
Prozesskonfiguration gravierend erschwert. Dementsprechend spielt die Anwendung einer übergeordneten Struktur, die die Heterogenität der verteilten Umgebung einkapselt, eine bedeutende Rolle. Des Weiteren bringt ein ontologiebasierter Ansatz wesentliche Vorteile bei der Betrachtung der existierenden Problematik. Ontologie ist eine explizite, formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung (Gruber 1993). Darunter kann eine konzeptuelle Formalisierung von Wissensbereichen und Begriffssystemen verstanden werden. Mittels Ontologie kann Wissen verteilt werden, was eine verbesserte Interoperabilität in komplexen Systemen mit vielen heterogenen Ressourcen, wie
beispielsweise Bauwesensystemen, gewährleistet. Anwendungsbereiche der Ontologie sind Kommunikation und Repräsentation sowie Wiederverwendung von Wissen. Die Ontologie wird in der Regel in Form einer Taxonomie dargestellt. Solche Konstrukte ermöglichen es, Struktur in ein heterogenes Umfeld zu bringen. So kann eine allgemeine
bereichsübergreifende Ontologie, eine Top-Level Ontology, eine übergeordnete Baustruktur gut abbilden. Potenziell ermöglicht eine Ontologie die Analyse des Domänenwissens auf semantischer Basis, wie Schlussfolgerung, Konsistenzprüfung und gezielte Suche. Die Flexibilität bei der Konfiguration wird durch die regelbasierte Anwendung unterstützt. Darüber hinaus können intelligente Lösungen durch Anwendung verschiedener Baustrategien, die den Prozessablauf optimieren, erzielt werden. Die Prozesse, Ontologien und Regeln können verschiedene Arten von Wissen abbilden und als Kombination eine effiziente, wissensbasierte Prozesskonfiguration ermöglichen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Schließen der Prozesskonfigurationslücke, in dem eine Kombination aus Prozessen, Prozesskonfiguration, Ontologien und Regeln präsentiert wird. Dabei zählt zu den wichtigsten Beiträgen der Arbeit, Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts voran zu bringen, eine unternehmensübergreifende, übergeordnete ontologische Struktur für die effektive Zusammenarbeit in den verteilten Bauumgebungen zu erarbeiten und eine intelligente Prozesskonfiguration und -rekonfiguration zu gewährleisten.
Ontologie, BIM, OWL, rules, process configuration
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Roos, Ksenia
Scherer, Raimar
Smarsly, Kay
Baader, Franz
Technische Universität Dresden
2019-11-15
2020-07-21
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-10-30
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2021-01-15T10:33:11Z
qucosa:slub
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ddc:690
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openaire
Städte entwickeln - Brachen wiederbeleben in Sachsen: Maßnahmen zur Aufwertung von Stadtgebieten
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-726799
1744736146
ger
Die Broschüre informiert über die vielfältigen Projekte sächsischer Kommunen zum Rückbau und zur Revitalisierung von Brachflächen, die aus dem Landesbrachenprogramm des Freistaates Sachsen gefördert wurden.
Redaktionsschluss: 10.06.2016
Sachsen, Brachflächen, Revitalisierung
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ddc:690
Sachsen; Stadt; Gebäude; Abbruch; Unbebautes Grundstück; Nutzungsänderung
Sachsen; Stadt; Baulücke; Stadtplanung; Stadtentwicklung
Sächsisches Staatsministerium des Innern
2016
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2021-01-13
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2021-01-26T08:51:02Z
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ddc:700
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openaire
Heißkalkmörtel und Heißkalktünchen: Anwendungsgeschichte und naturwissenschaftliche Charakterisierung der Eigenschaften von Heißkalk in der Baudenkmalpflege
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-730871
1743208758
ger
Die heiße Verarbeitung von Kalk ist eine sehr spezielle Technik, die nur noch von wenigen Handwerkern und Restauratoren, überwiegend in Deutschland und Großbritannien, angewandt wird.
In der Literatur lässt sich die Heißkalktechnik seit dem Beginn der Renaissance nachweisen, frühere Beiträge erscheinen vage, aus römischer Zeit liegen keine Belege vor. Seit Beginn der Neuzeit gab es jedoch immer wieder Ansätze, Kalk für Mörtel oder Anstriche heiß zu verarbeiten. Mit Beginn des 20. Jahrhunderts verschwinden Einträge in der Literatur, erst im 21. Jahrhundert wird wieder von ersten Erfahrungen berichtet.
Beim Kalklöschen wird Wärme frei, welche dazu führt, dass sich die Mischung aus Branntkalk, Löschkalk und Wasser sehr stark erhitzt. Heißkalk bedeutet dementsprechend, dass aus diesem löschenden Kalk ein Mörtel oder eine Tünche hergestellt und diese sofort verarbeitet wird. Diese Technik führt zu besonderen Eigenschaften der Mischung, die durch die übliche Art und Weise Kalk zu verarbeiten, nicht zu erreichen wären. Von den Praktikern werden ein frühes Ansteifen, eine höhere Festigkeit, eine bessere Haftung, bessere feuchtetechnische Eigenschaften sowie eine bessere Salzresistenz beschrieben. Dies konnte mit naturwissenschaftlichen Methoden, die jedoch oftmals speziell für Unter-suchungen dieses außergewöhnlichen Materials angepasst werden mussten, belegt werden. Das frühe Ansteifen und die Ausbildung einer höheren Festigkeit hängen nicht mit einer hydraulischen Aktivierung der Zuschläge zusammen, wie es von den Praktikern vermutet wurde, sondern mit der Mikrostruktur im Gefüge, welches in der Frühphase entsteht. Durch das schnelle Löschen bildet sich zunächst ein Gerüst aus prismatischen Portlanditen aus, welches sich dann, im Verlauf der Carbonatisierung, in ein Gefüge aus grobkristallin verzahnten Calcitskalenoeder umwandelt. Gerade für ein früheres Ansteifen ist die prismatische Portlanditbildung, einhergehend mit einem Wasserentzug durch die Löschreaktion, von besonderer Bedeutung. Das Bindemittelgefüge aus grobkristallin verzahnten Calcitskalenoedern und das Mörtelgefüge mit einem verzweigten Schwundrisssystem werden für die guten feuchtetechnischen Eigenschaften und die gute Salzresistenz verantwortlich gemacht. Diese Merkmale lassen die Heißkalkmörtel für besondere Anforderungen in der Denkmalpflege und Restaurierung geeignet erscheinen. Dort, wo es auf ein schnelles Ansteifen ankommt, beispielsweise beim Aufmauern von unebenen Feldsteinen, bei der Kronensicherung von Ruinen, beim Auswerfen von großen Hohlräumen oder Fugen, kann mit Heißkalk ein zügigerer Bauablauf gewährleistet werden. Durch die gute Haftung, die höhere Festigkeit, die guten Feuchtetransporteigenschaften und die Salzresistenz erscheinen Heißkalkmörtel geeignet, fallweise dort eingesetzt zu werden, wo üblicherweise hydraulische Systeme auf Zement- oder Trassbasis verwendet würden, beispielsweise für Sockelverputze auf salz- und feuchtebelastetem Mauerwerk. Es lassen sich demnach in speziellen Fällen anspruchsvolle Aufgaben in reiner Kalktechnik lösen, ohne Alkalieneintrag oder Überfestigung durch hydraulische Zusätze.
Heißkalktünchen zeichnen sich durch eine höhere Schichtstärke im Vergleich mit Sumpfkalktünchen aus. Sie sind in der Haftung am Untergrund überlegen und lassen sich gut verarbeiten. Dadurch sind sie für schnelldeckende großflächige Anstriche geeignet.
Ein weiterer Vorteil, sowohl von Heißkalkmörteln als auch –tünchen, liegt in der schnellen Verfügbarkeit. Da keine langen Einsumpfzeiten zu berücksichtigen sind oder nicht trocken vorgelöscht werden muss, kann, je nach Bedarf, in kleinen Mengen aus demselben Pulverbranntkalk ein Mörtel oder eine Tünche angemischt und sofort verarbeitet werden.
Aufgrund der hohen Temperaturen, es werden bis zu 80°C erreicht, und der hohen Alkalinität der Mischungen, welche besondere Anforderungen an den Arbeitsschutz stellen, wird Heißkalk nur dort eingesetzt werden, wo andere Kalktechniken nicht zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. Dadurch erweitert die Heißkalktechnik jedoch die Einsatzmöglichkeiten des historischen Baustoffs Kalk.
Hot applied mortar (HAM) is a historic technique which is in use just of some craftsmen and restorers, mainly in Germany and Great Britain. Literal searches show that hot lime has been used repeatedly since the Renaissance. An earlier use, especially in Roman times, could not be proven. The properties postulated by the practitioners, such as early stiffening, higher strength, better moisture-technical properties, and better resistance to salt could be demonstrated. However, a higher strength is not achieved by a hydraulic activation of the aggregates due to the higher temperature, as was assumed by the practitioners, but by a very early structure of prismatic Portlandites. In parallel with the development of the Portlandite structure, water is extracted from the mortar by the slaking reaction, which leads to earlier stiffening. During carbonation, this structure changes into a coarsely crystalline fabric made of scalenohedral-shape calcite. This structure and a distinctive shrinkage crack system explain the good moisture properties and salt resistance. These characteristics make the hot applied lime mortar seem suitable for special requirements in monument preservation and restoration. Where quick stiffening is important, for example when laying uneven field stones when securing the crown of ruins, when filling large cavities or joints, hot lime can ensure a faster construction process. Due to the good adhesion, the higher strength and salt resistance, hot lime mortars appear suitable for use where hydraulic systems based on cement or trass would normally be used, for example for plastering on masonry exposed to salt and moisture. This means that demanding tasks can be solved in pure lime technology, without the addition of alkalis or over-strengthening with hydraulic additives.
Hot limewash is characterized by a higher layer thickness compared to limewash from lime putty. They are superior in their adhesion to the surface and are easy to process. As a result, they appear suitable to cover large areas fast.
Another advantage, both of hot lime mortar and limewash, is the quick availability. Since there are no long slaking times to be taken into account or there is no need to dry-slake, small amounts of quicklime can be mixed as required and processed immediately.
Due to the high temperatures, up to 80° C, and the high alkalinity of the mixtures, which requires special demands on health and safety measures, hot lime will only be used where other lime techniques do not achieve satisfactory results. As a result, the hot lime technology expands the possible uses of the historic building material lime.
Heißkalk, Kalk, Mörtel, Tünchen
Lime, Hot lime, Hot Applied Lime, HAM
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ddc:700
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ddc:690
Köberle, Thomas
Siedel, Heiner
Herm, Christoph
Hochschule für Bildende Künste Dresden
2019-12-29
2020-07-28
2020
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2020-12-04
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2021-10-13T08:26:06Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Experimentelle Untersuchungen des Verbundverhaltens von Carbonstäben in Betonmatrices
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1745741178
ger
Das Bauwesen befindet sich in einem ständigen Fortschritt. So war und ist der Stahlbeton der meistverwendetste Baustoff auf der Welt. Jedoch haben sich infolge des stetigen Wandels und Fortschritts der Wissenschaft mittlerweile auch andere Verbundwerkstoffe hervorgetan, die den größten Nachteil, die fehlende Korrosionsbeständigkeit des Stahls, nicht mehr beinhalten. Mit Hilfe von nichtmetallischen Faserverbundwerkstoffen als Bewehrungselemente im Beton ergeben sich folglich dauerhaftere Konstruktionsmöglichkeiten. Jedoch muss das Tragverhalten der neuen Bewehrungselemente aus z. B. Glas- oder Carbonfasern weitreichend untersucht sein, bevor diese effizient und zuverlässig in Bauwerken eingesetzt werden können. Zur Beschreibung des Tragverhaltens der FVK-bewehrten Bauteile ist die Kenntnis über das Verbundverhalten zwischen FVK-Bewehrung und Beton essentiell, um eine Verwendung in der Baubranche finden zu können. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit das Verbundverhalten zwischen verschiedenen Carbonstäben und einem ausgewählten hochfesten Beton weitreichend untersucht, um neue Kenntnisse über die in Deutschland und auch international noch relativ unerforschte Thematik erzielen zu können.
Aufbauend auf der Beschreibung des Standes des Wissens zum Verbunverhalten von Stahlbeton, zu FVK-Bauteilen im Allgemeinen und zum Verbundverhalten von FVK-bewehrten Bauteilen, wurden eine Vielzahl an experimentellen Verbundversuchen durchgeführt.
Zu Beginn wurden in einer ersten Versuchsserie verschiedene Carbonstäbe mit unterschiedlichen Oberflächenprofilierungen und Herstellungsmethoden im Verbundversuch miteinander verglichen. Im Zuge dessen konnte festgestellt werden, dass die Höhe der übertragbaren Verbundspannungen in starkem Maße von dem Herstellungsverfahren bzw. der Oberflächenprofilierung der Stabvarianten abhängen. Mit Hilfe der Voruntersuchungen konnte die Stabvariante 7 (Carbonstab mit einer Oberflächenprofilierung infolge Fräsung) als Vorzugsvariante für weitergehende Betrachtungen ausgewählt werden. In den anschließenden Kapiteln wurde der zuvor als Referenzstab definierte Carbonstab experimentell umfangreich untersucht sowie erste analytische Modelle vorgeschlagen, um den Einfluss von wesentlichen Parametern auf das Verbundverhalten charakterisieren zu können. Folgende Einflussparameter wurden experimentell erforscht: Betonfestigkeit, Verbundlänge, Carbonstabchargen, Größtkorn/Betonzusammensetzung, Betonierrichtung, Prüfgeschwindigkeit. Zusätzlich erfolgte noch der Vergleich des Verbundverhaltens zwischen dem Carbonstab und einem konventionellem Betonstahl. Die Untersuchungen der verschiedenen Einflussfaktoren zeigten, dass viele Erkenntnisse aus dem Stahlbetonbau auch für den Carbonstab übernommen werden können. Jedoch konnte mit Hilfe der experimentellen Versuche auch gezeigt werden, dass weitere Phänomene auftreten können, die aus dem konventionellen Betonbau nicht bekannt sind.
Zusätzlich zu den Auszugversuchen wurde die Spaltneigung des Carbonstabes mit Hilfe von verschiedenen Dehnkörper- und Endverankerungsversuchen in Zusammenhang mit dem hochfesten Beton erforscht. Im Zuge dessen konnte festgestellt werden, dass der Referenzcarbonstab aufgrund des guten Verbundverhaltens zwischen Carbonstab und dem hochfesten Beton bei Probekörpern mit realen Betondeckungen eine zum Teil hohe Spaltneigung aufweist.
Durch die Verwendung von verschiedenen Probekörpern mit unterschiedlichen Betondeckungen konnte gezeigt werden, dass der Bewehrungsgrad einen maßgeblichen Einfluss auf die Spaltneigung besitzt.
Zum Abschluss der Arbeit wurden ein analytisches Verbundgesetz für den Carbonstab sowie verschiedene Ansätze für die Herleitung eines Bemessungsverbundwertes aufgezeigt. Für die Beschreibung eines Verbundgesetzes wurden die bekannten Ansatzfunktionen aus der Literatur an die experimentellen Ergebnisse angepasst und miteinander verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass das aus dem Stahlbeton bekannte Verbundgesetz mit einer geringfügigen Modifikation für den Referenzstab geeignet ist. Somit steht zukünftigen Forschungstätigkeiten ein Verbundgesetz zur Verfügung, welches den gesamten Verlauf der Verbundspannungs-Schlupf-Kurve abbildet.
Für die Definition eines möglichen Verbundwertes erfolgte zuerst eine Aufarbeitung der verschiedenen Ansatzfunktion aus dem Stahlbeton sowie weiterer Ansätze aus dem Stand der Technik für FVK-Bauteile. Dabei wurden die jeweiligen Möglichkeiten zur Herleitung eines Verbundwertes für die Berechnung von Carbonbetonbauteilen auf den Referenzcarbonstab übertragen. Im Zuge dessen konnte gezeigt werden, dass zwischen den verschiedenen Ansatzfunktion teils gravierende Abweichungen bestehen, die zu unterschiedlichsten Verbundwerten führen. Ebenfalls konnte nachgewiesen werden, dass einige Ansatzfunktionen die realen Bauteilbedingungen nicht berücksichtigen, wodurch sich unrealistische Verbundwerte ergeben können. Insbesondere die Beachtung der höheren Spaltneigung des Carbonstabes erfolgt in der Regel in den verschiedenen Ansätzen nicht. Jedoch muss die höhere Spaltneigung des Carbonstabes im Beton im Vergleich zu konventionellen Stahlstäben Berücksichtigung finden, um abgesicherte und auf der sicheren Seite liegende Verbundwerte definieren zu können. Aufgrund mit Hilfe von Dehnkörperversuchen aufgezeigten Abhängigkeit zwischen dem Schlupf und der Spaltneigung des Stabes im Beton, kommt der Definition des zulässigen Schlupf- und folglich des Verbundwertes eine im Vergleich zum Stahlbeton noch größere Bedeutung zu.
Carbonbeton, Textilbeton, Carbonstäbe, Verbundverhalten
carbon reinforced concrete, texile reinforced concrete, carbon rebars
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Schumann, Alexander
Curbach, Manfred
Schlaich, Mike
Kromoser, Benjamin
Technische Universität Dresden
2020-09-14
2020-11-30
2021
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2021-01-12
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doc-type:doctoralThesis
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2022-09-21T11:03:41Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Einbindung von turbulenten Zustandsgrößen der Propulsionsbelastung des Bugstrahlruders in die Bemessung von Schüttsteindeckwerken an Binnenwasserstraßen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-733174
978-3-86780-649-7
0949-5061
1750339730
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-805378
qucosa:80537
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bestimmung des erforderlichen Deckwerkssteindurchmessers für eine Böschung an einer deutschen Binnenwasserstraße, welche unter der Belastung des Bugstrahlrudereinsatzes eines böschungsnah fahrenden Schiffes steht. Hierbei wird ausschließlich der Betrachtungsfall einer losen Steinschüttung (bestehend aus den Wasserbausteinen der geläufigen Größen- bzw. Gewichtsklassen) geschildert. Für die Bestimmung der Belastung des beschriebenen Bugstrahlrudereinsatzes wird auf die dreidimensionale hydronumerische Modellierung (3D-HN-Modellierung) zurückgegriffen. Der wesentliche Fokus innerhalb der 3D-HN-Modellierung liegt auf der Ausarbeitung der vorherrschenden turbulenten Strukturen, welche sowohl dem turbulenten Grundcharakter des Propulsionsstrahls als auch der Strahlumlenkung durch die bestehende Querströmung zugeordnet werden. Diesbezüglich präsentiert die Arbeit geeignete Modellannahmen (z. B. für die Berücksichtigung der Schiffsgeschwindigkeit), Randbedingungen (z. B. für den Propeller des Bugstrahlruders) sowie grundlegende Bedürfnisse an die Diskretisierung des Modellgebietes (z. B. aufgrund der Grenzschicht-Theorie von ebenen Wänden). Als Grundlage für die beschriebene Untersuchungsabsicht wird in einem ersten Schritt ein Überblick zur bestehenden Literatur bzw. zu den bestehenden und angewandten Ansätzen der Deckwerksbemessung infolge der Belastung eines Propulsionsstrahls bereitgestellt. Weiterhin müssen Erfahrungen zur Wirkungsweise einer Querströmung auf die Strahlausbreitung gesammelt und eingebunden werden. Aufgrund der böschungsnahen Fahrt des Schiffes steht dem umgelenkten Propulsionsstrahl ein zusätzlich beengter Ausbreitungs-raum zur Verfügung, welcher ebenfalls in die Betrachtungen einfließt.
Auf Grundlage der beschriebenen Rahmenbedingungen wird die Wahl eines geeigneten Modellierungsansatzes innerhalb der 3D-HN-Modellierung vorgestellt. Damit die vorhandenen turbulenten Strukturen hinsichtlich ihrer Wirkungsweise an der Böschung erfasst werden können, bindet die vor-liegende Arbeit eine von Söhngen (2014) aufgestellte Auswertemethodik der bemessungsrelevanten, böschungsnahen Belastungsgrößen ein. Hierbei wird verstärkt auf die Rolle des Belastungsbetrags, der Belastungsorientierung sowie der Belastungsdauer eingegangen. Entsprechend der geschilderten komplexen Strömungssituation müssen geeignete Versuchsparameter definiert werden, welche in der Lage sind, potenzielle Gesetzmäßigkeiten der Strahlausbreitung und der daraus resultierenden Böschungsbelastung aufzuzeigen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit stehen die Einflüsse der Schiffsgeschwindigkeit, der Bugstrahlruderleistung sowie des Böschungsabstandes im Vordergrund, wohingegen weitere Einflussgrößen (wie z. B. die Böschungsneigung) unverändert bleiben.
Im Anschluss an die Generierung der zeitlichen Belastungsverläufe an der Böschung beschreibt die vorliegende Arbeit ein Vorgehen zur Entkopplung der 3D-HN-Modellierung von der Mobilisierung eines Deckwerkssteins. Hierfür dienten Modellsteine aus physikalischen Modellversuchen der Bundesanstalt für Wasserbau als Datengrundlage für die Durchführung einer Computertomographie eines kompletten Modelldeckwerkes. Die daraus gewonnenen Einzelsteingeometrien werden hinsichtlich ihrer Ergebnisqualität interpretiert und abschließend mit den ermittelten Belastungsverläufen der 3D-HN-Modellierung innerhalb einer Festkörperbewegung vereinigt.:Symbolverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einführung und Motivation
1.1 Einleitung
1.2 Abgrenzung und Zielstellung dieser Arbeit
1.3 Methodisches Vorgehen
1.4 Gliederung der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Konstruktionsarten von Bugstrahlruderanlagen
2.2 Propellerstrahltheorien
2.3 Vereinfachte Strahltheorie
2.4 Strahlausbreitung
2.4.1 Freie Strahlturbulenz
2.4.2 Propellerstrahl des Bugstrahlruders
2.4.3 Flüssigkeitsstrahlen in einer Querströmung
2.5 Erosionspotenzial des Propellerstrahls
2.5.1 Bewegungsbeginn von Gesteinspartikeln
2.5.2 Einfluss turbulenter Schwankungen
2.5.3 Deckwerksbemessung
2.6 Zusammenfassung
3 Numerische Modellierung turbulenter Fließprozesse
3.1 Grundlagen der 3D-HN-Modellierung
3.1.1 Erhaltungsgleichungen
3.1.2 Diskretisierung
3.1.3 Modellierungsstrategien
3.2 Aufbau und Wirkung der Wandgrenzschicht
3.3 Detached Eddy Simulation
3.4 Modellierung der Strömung innerhalb der Bugstrahlruderanlage
3.4.1 Ansatz einer ebenen Scheibe
3.4.2 Reale Propellergeometrie
3.5 Erfassung der böschungsnahen Strömungsverhältnisse
3.5.1 Abbildung der Böschung in der 3D-HN-Modellierung
3.5.2 Modellgebiet und Parametervariationen
3.5.3 Methodik zur Erfassung der Böschungsbelastung
3.5.4 Übertragung der Berechnungsergebnisse auf ein reales Schüttsteindeckwerk
3.6 Zusammenfassung
4 Deckwerksbelastung des Bugstrahlruders eines fahrenden Schiffes
4.1 Modellgebiet und Berechnungsdaten
4.2 Anströmung zum Bugstrahlruder
4.3 Strahlausbreitung
4.3.1 Strahlausbreitung innerhalb der Bugstrahlruderanlage
4.3.2 Strahlausbreitung außerhalb der Bugstrahlruderanlage
4.4 Böschungsbelastung
4.4.1 Belastungsschwerpunkt
4.4.2 Strahlangriffswinkel und modifizierter Strahlangriffsbeiwert
4.4.3 Deckwerkssteinbemessung
4.5 Zusammenfassung
5 Festkörperbewegung
5.1 Datengrundlage
5.2 Computertomographie
5.3 Aufbereitung der Einzelsteingeometrien
5.4 Ergebniskontrolle
5.5 Übergang zur Festkörperbewegung
6 Fazit und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anhang
The present thesis addresses the reckoning of the required embankment stone diameter at German federal inland waterways, in order to guarantee a sustainable embankment stability against the bowthruster jet of closely passing by vessels. In doing so, the exclusive case being examined is armourstones in bulk (common classes of coarse particles and mass). From a systematic point of view the three-dimensional hydrodynamic modeling approach is used to determine the incoming strains of the bowthruster jet. Within this approach one of the main emphases is to highlight the prevailing turbulent structures, which can be assigned to the fundamental turbulent character of the jet as well as towards the bending of the jet entering a crossflow. In this regard the thesis presents suitable model assumptions (e.g. the consideration of the vessel movement), boundary conditions (e.g. the turning propeller) and model area requirements (e.g. due to the boundary layer theory at walls). As a basis for the described research intention an overview of the existing literature on bowthruster jets as well as the currently used design approach for armourstones in bulk is given. Furthermore, knowledge of the jet bending mechanism due to a crossflow has to be provided and included. Additionally, the role of the limited space between the vessel and the embankment has to be pointed out, as it forces the jet propagation to modify greatly.
In consequence of the mentioned framework conditions, a suitable modeling approach which is able to comprehend the broad manifestations of turbulence is chosen. In order to achieve knowledge about the strain mechanism of the bended bowthruster jet on the embankment, the present thesis includes an evaluation algorithm given by Söhngen (2014). Within the evaluation algorithm the importance of the strain magnitude, the strain orientation as well as the strain duration is emphasized. In accordance with the outlined complex flow situation appropriate research parameters have to be defined, which enable the detection of potential regularities within the bended jet propagation as well as within the resulting strains on the embankment. Therefore, the present thesis primarily deals with the speed of the vessel, the installed capacity of the bowthruster and the embankment distance of the vessel, whereas additional influence quantities (e.g. the slope angle of the embankment) remain constant.
Following the generating process of the embankment strains, an approach which detaches the three-dimensional hydrodynamic modeling of the strains from the mobilization of an individual armourstone is introduced. The required model stones originated from experimental modeling approaches of the Federal Waterways Engineering and Research Institute and were processed in order to conduct a computer tomography of a complete embankment model. Subsequent to the computer tomography the isolated stone geometries were processed, leading towards a reunification with the embankment strains within a rigid body simulation approach.:Symbolverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einführung und Motivation
1.1 Einleitung
1.2 Abgrenzung und Zielstellung dieser Arbeit
1.3 Methodisches Vorgehen
1.4 Gliederung der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Konstruktionsarten von Bugstrahlruderanlagen
2.2 Propellerstrahltheorien
2.3 Vereinfachte Strahltheorie
2.4 Strahlausbreitung
2.4.1 Freie Strahlturbulenz
2.4.2 Propellerstrahl des Bugstrahlruders
2.4.3 Flüssigkeitsstrahlen in einer Querströmung
2.5 Erosionspotenzial des Propellerstrahls
2.5.1 Bewegungsbeginn von Gesteinspartikeln
2.5.2 Einfluss turbulenter Schwankungen
2.5.3 Deckwerksbemessung
2.6 Zusammenfassung
3 Numerische Modellierung turbulenter Fließprozesse
3.1 Grundlagen der 3D-HN-Modellierung
3.1.1 Erhaltungsgleichungen
3.1.2 Diskretisierung
3.1.3 Modellierungsstrategien
3.2 Aufbau und Wirkung der Wandgrenzschicht
3.3 Detached Eddy Simulation
3.4 Modellierung der Strömung innerhalb der Bugstrahlruderanlage
3.4.1 Ansatz einer ebenen Scheibe
3.4.2 Reale Propellergeometrie
3.5 Erfassung der böschungsnahen Strömungsverhältnisse
3.5.1 Abbildung der Böschung in der 3D-HN-Modellierung
3.5.2 Modellgebiet und Parametervariationen
3.5.3 Methodik zur Erfassung der Böschungsbelastung
3.5.4 Übertragung der Berechnungsergebnisse auf ein reales Schüttsteindeckwerk
3.6 Zusammenfassung
4 Deckwerksbelastung des Bugstrahlruders eines fahrenden Schiffes
4.1 Modellgebiet und Berechnungsdaten
4.2 Anströmung zum Bugstrahlruder
4.3 Strahlausbreitung
4.3.1 Strahlausbreitung innerhalb der Bugstrahlruderanlage
4.3.2 Strahlausbreitung außerhalb der Bugstrahlruderanlage
4.4 Böschungsbelastung
4.4.1 Belastungsschwerpunkt
4.4.2 Strahlangriffswinkel und modifizierter Strahlangriffsbeiwert
4.4.3 Deckwerkssteinbemessung
4.5 Zusammenfassung
5 Festkörperbewegung
5.1 Datengrundlage
5.2 Computertomographie
5.3 Aufbereitung der Einzelsteingeometrien
5.4 Ergebniskontrolle
5.5 Übergang zur Festkörperbewegung
6 Fazit und Ausblick
Literaturverzeichnis
Anhang
Bemessung Deckwerk, Bugstrahlruder, 3D-HN-Modellierung, Detached Eddy Simulation, Computertomographie
Embankment Design, Bowthruster, Three-Dimensional Hydrodynamic Modeling, Detached Eddy Simulation, Computer Tomography
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Zimmermann, Rocco
Stamm, Jürgen
Aberle, Jochen
Fröhlich, Jochen
Technische Universität Dresden
Selbstverlag der Technischen Universität Dresden
2020-04-03
2020-09-10
2021
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2021-01-14
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doc-type:doctoralThesis
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2022-03-17T13:14:55Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
status-type:publishedVersion
openaire
Photogrammetrische Verfahren zur Risserkennung und -analyse im bautechnischen Versuchswesen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-733986
1746722797
ger
https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.10.013
0924-2716
https://doi.org/10.5194/isprs-annals-IV-2-193-2018
2194-9042
https://doi.org/10.1007/s41064-020-00103-2
2512-2789
https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W18-107-2019
1682-1750
https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2020.03.019
0924-2716
Photogrammetrische Methoden gewinnen zunehmend an Bedeutung im bautechnischen Versuchswesen. Die Auswertung von Bildsequenzen ermöglicht eine kontaktlose, flächenhafte, hochaufgelöste und hochgenaue Veränderungsdetektion von Oberflächen in der Materialprüfung und Bauwerksüberwachung. Diese Arbeit behandelt einige Aspekte der Deformationsanalyse auf Basis von Bildsequenzen mit Hilfe triangulierter Verschiebungsfelder. Zunächst wird auf Untersuchungen zu Deformationen ebener Objektoberflächen, die mit monokularen Bildsequenzen beobachtet wurden, eingegangen. Im weiteren Verlauf wird auf Stereobildsequenzen übergegangen, die Deformationsmessungen für beliebige Oberflächen erlauben.
Im ersten Teil der Arbeit wird gezeigt, wie Verschiebungsfelder in monokularen Bildsequenzen bestimmt werden können. Die Bildpunkte, an welche die Verschiebungen geknüpft sind, werden zu einem Dreiecksnetz trianguliert. Jedes einzelne Dreieck wird auf Änderungen zu der Referenzepoche, die als die erste Epoche ohne jegliche Deformation definiert ist, untersucht. Ein gängiges Verfahren zur Analyse solcher Veränderungen ist die Berechnung von Hauptdehnungen für jedes Dreieck. Schwellwerte können zur Erkennung deformierter Bereiche und die farbkodierte Darstellung der Hauptdehnungen für eine visuelle Betrachtung genutzt werden.
In den räumlich verteilten Hauptdehnungen sowie im zeitlichen Ablauf treten Rauscheffekte auf. Deshalb werden verschiedene Filtermethoden zur Rauschunterdrückung untersucht. Dabei kommt ein Filter zum Einsatz, der gleichzeitig in der räumlichen sowie der zeitlichen Dimension filtert. Es werden aber auch Filter untersucht, die in beiden Dimensionen getrennt filtern.
Aus den Hauptdehnungen können nicht direkt Rissbreiten abgeleitet werden. Diese spielen für die Materialprüfung im Bauwesen allerdings eine wichtige Rolle, weswegen sich diese Arbeit auch mit der Berechnung von Rissbreiten in Dreiecksnetzen befasst. Als deformierte Dreiecke werden diejenigen detektiert, deren Hauptdehnung einen Schwellwert überschreiten. Für diese Kandidaten werden im Folgenden Rissbreiten bestimmt. Drei verschiedene Verfahren für die Ermittlung von Rissbreiten werden vorgestellt und verglichen.
Die Dehnbarkeit faserbewehrter Komposite, die unter anderem zur Verstärkung von Mauern und anderen Bauwerken verwendet werden, wird bei Belastung durch die Bildung multipler Rissstrukturen gewährleistet. Auf Grund dessen widmet sich ein weiterer Teil der Dissertation der Auswertung multipler Rissstrukturen. Hierzu werden dichte Verschiebungsfelder berechnet. Dann wird zunächst eine Auswahl der verfolgten Punkte genutzt, um ein grobes Dreiecksnetz zu generieren. Deformierte Dreiecke der ausgedünnten triangulierten Punktmenge werden mit dem Betrag des relativen Translationsvektors, der als Deformationsmaß eingeführt wird, detektiert. Eine iterative Verdichtung des Dreiecknetzes in deformierten Bereichen ermöglicht die Auswertung enger Rissmuster. Zudem erlaubt eine Ausgleichung, dass nicht-triangulierte Punkte des dichten Verschiebungsfeldes in die Rissbreitenberechnung einbezogen werden können.
Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Betrachtung unebener Oberflächen, die mit Stereokamerasystemen beobachtet werden. Dazu werden die Algorithmen für die zweidimensionale Auswertung entsprechend übertragen und erweitert. Auf Basis von Verschiebungsfeldern dreidimensionaler Punkte wird auch hier ein Dreiecksnetz zur Änderungsdetektion genutzt.
So wird am Beispiel von dynamischen Dehnungstests an zylindrischen Probekörpern ein Algorithmus zur Rissbreitenmessung auf nicht ebenen Oberflächen vorgestellt. Dabei wird angenommen, dass die Deformationen ausschließlich tangential zur Oberfläche auftreten. Dies erlaubt die Transformation (Kongruenzabbildung) der Dreiecke in einen zweidimensionalen Raum und auch eine zweidimensionale Auswertung.
Außerdem wird eine Methode zur Berechnung des dreidimensionalen Rissöffnungsvektors präsentiert. Dieses Verfahren ist eine Erweiterung zum vorhergehenden Algorithmus und erlaubt zudem die Vermessung vertikaler Deformationen. Deformierte Dreiecke im triangulierten dreidimensionalen Verschiebungsfeld werden mit Hilfe des zweidimensionalen Relativtranslationsvektorbetrags der in den zweidimensionalen Raum transformierten Dreiecke detektiert. Anschließend folgt für alle deformierten Dreiecke durch Hinzunahme mindestens eines undeformierten Nachbardreiecks die Berechnung eines dreidimensionalen relativen Translationsvektors, mit Hilfe dessen die Komponenten des Rissöffnungsvektors ermittelt werden.:Kurzfassung iii
Abstract v
1. Einführung 1
1.1. Struktur der Arbeit 1
1.2. Motivation 2
1.3. Verwandte Arbeiten 4
1.4. Ziele der Arbeit 7
2. Photogrammetrische Deformationsmessung in monokularen Bildsequenzen 8
2.1. Filtermethoden in Dreiecksnetzen 9
2.2. Rissbreitenberechnung mit Hilfe von Dreiecksnetzen 19
2.3. Strategie zur Rissbreitenmessung für multiple Rissstrukturen 29
3. Photogrammetrische Deformationsmessung in Stereobildsequenzen 50
3.1. Rissbreitenberechnung für tangentiale Deformationen auf nicht ebenen
Oberflächen mit gegebenem 3D-Verschiebungsfeld 51
3.2. Berechnung des dreidimensionalen Rissöffnungsvektors bei gegebenem
3D-Verschiebungsfeld 59
4. Diskussion 70
5. Ausblick 77
5.1. Bestimmung der Anzahl der Risse 77
5.2. Rissspitzenbestimmung und -verfolgung 78
5.3. Anwendung der entwickelten Algorithmen auf Voxeldaten 78
5.4. Modellerweiterung durch Relativrotation 82
5.5. Genauigkeitssteigerungen für die Rissposition 82
5.6 Verbesserung der Rissnormalenschätzung 82
Literaturverzeichnis 83
Abkürzungsverzeichnis 89
Tabellenverzeichnis 90
Abbildungsverzeichnis 90
Photogrammetric methods are gaining importance in civil engineering material testing and structural health monitoring. The analysis of image sequences ensures an extensive change detection of surfaces with a high spatial resolution and a high accuracy. This thesis deals with some aspects of deformation analysis based on image sequences and triangulated displacement fields. At the beginning, the examination of planar surfaces of specimens observed with monocular image sequences is considered. Later, a transition to stereo image sequences is given because they allow a deformation measurement of arbitrary surfaces.
The first part of the thesis shows how to derive displacement fields from monocular image sequences. The matching points corresponding to the displacements are triangulated into a mesh. Each triangle is compared to the reference epoch which is defined as the first time epoch under zero load without any deformation. As a current method, principal strains are used to detect deformations. Thresholds can be used to find deformed areas. In addition, color-coded maps of the principal strains are helpful for a visual detection.
In the field of the principal strains, noise effects appear in the spatial as well as in the temporal domain. Therefore, different filter methods are applied to reduce noise. In addition to filter techniques that are applied independently in the time and the spatial domain, a combined spatio-temporal filter is tested.
Crack widths cannot be derived directly from principal strains but crack widths are an important issue in civil engineering material testing. For this reason, this thesis also gives attention to the computation of crack widths in triangle meshes. The principal strains of the triangles are tested for exceeding a threshold to detect deformed triangles. For the deformed triangles, crack widths are computed. Three different methods for the crack width determination are presented and compared.
Multiple cracking ensures the ductility of loaded fiber-reinforced composites used to strengthen walls among other things. Therefore, another part of the dissertation deals with the photogrammetric analysis of multiple crack patterns. Herein, dense displacement fields are computed. Then, a thinned-out set of points is triangulated into a mesh. For each triangle, the norm of the relative translations vector defined as a new quantity to detect deformations is determined and used to find cracked triangles. The mesh is densified iteratively in deformed areas to ensure an analysis of narrow crack structures. In addition, a least squares algorithm is presented which allows that points of the displacement field, that are not part of the mesh, can be included in the crack width computation.
A further part of the dissertation deals with non-planar surfaces observed with stereo camera systems. The algorithms of the two dimensional analysis are adapted and extended to use them for these applications. These methods are based on three dimensional displacement fields and also use triangle meshes to detect deformed areas.
One algorithm concentrates on the crack width measurement of non-planar surfaces with deformations that are only tangential to the surface. The method is applied on a cylindrical specimen in a dynamic tension test. The assumption that deformations are tangential to the surface allows the transformation of the triangles in the two dimensional space and also a two dimensional analysis.
In addition, an algorithm for the computation of the three dimensional crack opening vectors is presented. This method is an extension to the foregoing algorithm and is capable of measuring vertical deformations. To find deformed triangles in the triangulated three dimensional displacement field, the triangles are transformed in the two dimensional space in a first step. In a second step, the norm of the two dimensional relative translation vector is determined and tested if it exceeds a threshold. In the following, for each deformed triangle, the three dimensional relative translation vector is computed using a undeformed neighbor triangle. At the end, the three dimensional relative translation vectors can be transformed to the crack opening vectors.:Kurzfassung iii
Abstract v
1. Einführung 1
1.1. Struktur der Arbeit 1
1.2. Motivation 2
1.3. Verwandte Arbeiten 4
1.4. Ziele der Arbeit 7
2. Photogrammetrische Deformationsmessung in monokularen Bildsequenzen 8
2.1. Filtermethoden in Dreiecksnetzen 9
2.2. Rissbreitenberechnung mit Hilfe von Dreiecksnetzen 19
2.3. Strategie zur Rissbreitenmessung für multiple Rissstrukturen 29
3. Photogrammetrische Deformationsmessung in Stereobildsequenzen 50
3.1. Rissbreitenberechnung für tangentiale Deformationen auf nicht ebenen
Oberflächen mit gegebenem 3D-Verschiebungsfeld 51
3.2. Berechnung des dreidimensionalen Rissöffnungsvektors bei gegebenem
3D-Verschiebungsfeld 59
4. Diskussion 70
5. Ausblick 77
5.1. Bestimmung der Anzahl der Risse 77
5.2. Rissspitzenbestimmung und -verfolgung 78
5.3. Anwendung der entwickelten Algorithmen auf Voxeldaten 78
5.4. Modellerweiterung durch Relativrotation 82
5.5. Genauigkeitssteigerungen für die Rissposition 82
5.6 Verbesserung der Rissnormalenschätzung 82
Literaturverzeichnis 83
Abkürzungsverzeichnis 89
Tabellenverzeichnis 90
Abbildungsverzeichnis 90
Deformationsanalyse, Rissdetektion, Bildsequenzanalyse, Materialprüfung
Deformation Measurement, Crack Detection, Image Sequence Analysis, Material Testing
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Liebold, Frank
Maas, Hans-Gerd
Möser, Michael
Lange, Johannes
Technische Universität Dresden
2020-03-12
2020-06-09
2021
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2021-01-20
info:eu-repo/grantAgreement/Deutsche Forschungsgemeinschaft/Graduiertenkolleg 2250/287321140//Impaktsicherheit von Baukonstruktionen durch mineralisch gebundene Komposite/GRK 2250
info:eu-repo/grantAgreement/Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung/Zukunft Bau/SF - 10.08.18.7-11.34//Entwicklung und Erprobung von Versuchsgrenzlastindikatoren bei dre experimentellen Tragfähigkeitsanalyse bestehender Hochbaukonstruktionen mit geringem Ankündigungsverhalten - Folgeantrag/Versuchsgrenzlastindikatoren bei Belastungsversuchen II
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2021-01-27T16:03:08Z
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openaire
Enhancement of BIM Data Representation in Product-Process Modelling for Building Renovation
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-735206
eng
978-3-030-62807-9
10.1007/978-3-030-62807-9_58
978-3-030-62806-2
10.1007/978-3-030-62412-5_11
978-3-030-62411-8
10.3217/978-3-85125-786-1
978-3-85125-786-1
Building Information Modelling (BIM) has the potential to become a technology which will help to use a holistic information repository to generate and represent relevant information in different building life-cycle stages (BLCS) to dedicated groups of stakeholders. However, the scope of model components of BIM data (e.g., IFC meta-data) is limited and some parts of it are not modelled in a manner that supports the diversity of engineering use cases. This paper aims to address this deficit by identifying the capability to formulate inference rules as one of the major benefits in the ontology-based information modelling approach. However, before one can formulate inferencing rules a detailed and in-depth understanding is required on how stakeholder information needs are defined in different BLCS and on how available, open-BIM meta-data models support these information requirements. Therefore, the research progressed initially on existing definitions for Level of Detail (LOD) and selected process-modelling standards (BLCS). In the subsequent part, different renovation Activities and the Stakeholder involvements are analysed. Use cases are defined and used as a grouping mechanism for selected scenarios. Based on these grouping mechanisms, a methodology of how components of a BIMmodel could be classified to support automated inferencing in the future. The outcome of this research is an established 6-dimensional intercommunication framework (LOD, BLS, Scenarios, Stakeholders, Use Cases, BIM model data) based on the Linked Building Data approach and focusing on renovation processes optimization. Based on the framework, a renovation Product-Process Modelling ontology is developed to connect existing components and to support new interoperable applications.:Abstract
1 Introduction and Backgroung
2 Renovation Framework
2.1 Level of Detail (LOD)
2.2 Building Life-Cycle Stage
2.3 Activity and Stakeholder
2.4 BIM Object (Product Information)
2.5 Use Cases
3 Product-Process Ontology
3.1 Activity – BIM Data – LOD
3.2 BLCS – Activity – Stakeholder
4 Validation
5 Conclusion
6 Future Work
References
BIM model, Building life-cycle stages, Ontology for Product- Process modelling (OPPM), Linked building data, Interoperability
BIM-Modell, Lebenszyklusphasen von Gebäuden, Ontologie für die Produkt-Prozess-Modellierung (OPPM), verknüpfte Gebäudedaten, Interoperabilität
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Karlapudi, Janakiram
Menzel, Karsten
Törmä, Seppo
Hryshchenko, Andriy
Valluru, Prathap
Springer Nature
2020
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2021-01-27
info:eu-repo/grantAgreement/European Commission/H2020 | RIA/820660//BIM-based fast toolkit for the Efficient rEnovation in Buildings/BIM4EEB
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2021-07-08T10:35:35Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:690
status-type:publishedVersion
openaire
Untersuchung von mineralisch gebundenen Verstärkungsschichten für Stahlbetonplatten gegen Impaktbeanspruchungen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-737908
1748510398
ger
10.2314/GBV:868615218
10.2314/GBV:100128142X
Thematisch befasst sich die Dissertation mit der Verstärkung von Stahlbetonkonstruktionen gegen eine Impaktbeanspruchung. Im Rahmen von Vorversuchen wurden grundlegende experimentelle Betrachtungen angestellt, um sich der Thematik der Verstärkung von Stahlbetonplatten gegen eine Impaktbeanspruchung zu nähern. Die Erkenntnisse dieser Vorversuche wurden für die weiterführenden Betrachtungen herangezogen. Um die Gesamtproblematik effizient zu bearbeiten, wurde der umfangreiche Themenkomplex aufgeteilt. Hierfür wurden zum einen Untersuchungen der Verstärkungsschicht mithilfe von kleinmaßstäblichen Probekörpern durchgeführt. Hierbei galt es, die Leistungsfähigkeit der zur Verfügung stehenden Verstärkungsmaterialien aufzuzeigen. Zum anderen wurden die Stahlbetonplatten, die es zu verstärken galt, unter einer Impaktbelastung untersucht. Durch diese Betrachtungen sollten die wirkenden Schädigungsmechanismen erforscht werden. Anschließend erfolgte der Zusammenschluss der gesammelten Erkenntnisse im Rahmen der Verstärkung von Stahlbetonplatten gegen eine Impaktbeanspruchung. Für die maximal 2 cm dicken Verstärkungsschichten wurden sowohl Carbonbeton als auch weitere vielversprechende Materialkombinationen verwendet.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten experimentellen Untersuchungen wurden in der Fallturmanlage des Otto-Mohr-Laboratoriums umgesetzt.
Die Versuche wurden durch die Verwendung von numerischen Simulationen mithilfe des FEM- und DEM-Programms LS-Dyna unterstützt, um eine bessere Vorstellung von den komplexen Vorgängen im Bauteil im Moment des Impakts zu erhalten. Die angestellten numerischen Untersuchungen hatten hierbei vorrangig das Ziel, die während der Experimente gesammelten Beobachtungen phänomenologisch abzubilden, um prinzipielle Effekte besser verstehen zu können.
Im Rahmen der Untersuchungen wurden zum einen die grundlegenden experimentellen Beobachtungen aufgearbeitet und systematisiert. Zum anderen wurde anhand dieser gesammelten Daten eine Schädigungsbeschreibung entwickelt, um eine Abschätzung bzw. Bewertung des Schädigungsgrades bzw. Schädigungsmaßes eines impaktbeaufschlagten Bauteils zu ermöglichen. Mithilfe der gesammelten Erkenntnisse wurde ein bestehendes Ingenieurmodell um die Wirkung der Verstärkungsschicht erweitert.
Stahlbeton, Impaktbelastung, Verstärkungsschicht, Schädigungsbeschreibung, Ingenieurmodell
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Hering, Marcus
Curbach, Manfred
Keuser, Manfred
Sievers, Jürgen
Technische Universität Dresden
2020-05-12
2020-08-12
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2021-02-11
info:eu-repo/grantAgreement/Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V./IGF-Vorhaben/19009 BG//Textilverstärkte Betonkonstruktionen für Impaktbeanspruchungen/Impakt-Textilbeton-Konstruktionen
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doc-type:doctoralThesis
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2022-11-10T07:27:05Z
qucosa:tud
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openaire
Uncertainty in life cycle costing for long-range infrastructure. Part II: guidance and suitability of applied methods to address uncertainty
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-757342
eng
0948-3349
1614-7502
10.1007/s11367-016-1086-9
Life cycle costing (LCC) is the state-of-the-art method to economically evaluate long-term projects over their life spans. However, uncertainty in long-range planning raises concerns about LCC results. In Part I of this series, we developed a holistic framework of the different types of uncertainty in infrastructure LCCs. We also collected methods to address these uncertainties. The aim of Part II is to evaluate the suitability of methods to cope with uncertainty in LCC. Part I addressed two research gaps. It presented a systematic collection of uncertainties and methods in LCC and, furthermore, provided a holistic categorization of both. However, Part I also raised new issues. First, a combined analysis of sources and methods is still outstanding. Such an investigation would reveal the suitability of different methods to address a certain type of uncertainty. Second, what has not been assessed so far is what types of uncertainty are insufficiently addressed in LCC. This would be a feature to improve accuracy of LCC results within LCC, by suggesting options to better cope with uncertainty. To address these research gaps, we conducted a systematic literature review. Part II analyzed the suitability of methods to address uncertainties. The suitability depends on data availability, type of data (tangible, intangible, random, non-random), screened hotspots, and tested modeling specifications. We identified types of uncertainties and methods that have been insufficiently addressed. The methods include probabilistic modeling such as design of experiment or subset simulation and evolutionary algorithm and Bayesian modeling such as the Bayesian latent Markov decision process. Subsequently, we evaluated learning potential from other life cycle assessment (LCA) and life cycle sustainability assessment (LCSA). This analysis revealed 28 possible applications that have not yet been used in LCC. Lastly, we developed best practices for LCC practitioners. This systematic review complements prior research on uncertainty in LCC for infrastructure, as laid out in Part I. Part II concludes that all relevant methods to address uncertainty are currently applied in LCC. Yet, the level of application is different. Moreover, not all methods are equally suited to address different categories of uncertainty. This review offers guidance on what to do for each source and type of uncertainty. It illustrates how methods can address both based on current practice in LCC, LCA, and LCSA. The findings of Part II encourage a dialog between practitioners of LCC, LCA, and LCSA to advance research and practice in uncertainty analysis.
Infrastruktur, Ökobilanz, Lebenszyklus, Kosten, Nachhaltigkeit, Unsicherheit
Infrastructure, Life cycle assessment, Life cycle costing, Life cycle sustainability assessment, Uncertainty
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Scope, Christoph
Ilg, Patrick
Muench, Stefan
Guenther, Edeltraud
Springer
2016
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
2021-08-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
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2021-09-08T06:13:23Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
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ddc:690
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openaire
Uncertainty in life cycle costing for long-range infrastructure. Part I: leveling the playing field to address uncertainties
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-757362
eng
0948-3349
1614-7502
10.1007/s11367-016-1154-1
Purpose
Life cycle costing (LCC) is a state-of-the-art method to analyze investment decisions in infrastructure projects. However, uncertainties inherent in long-term planning question the credibility of LCC results. Previous research has not systematically linked sources and methods to address this uncertainty. Part I of this series develops a framework to collect and categorize different sources of uncertainty and addressing methods. This systematization is a prerequisite to further analyze the suitability of methods and levels the playing field for part II.
Methods
Past reviews have dealt with selected issues of uncertainty in LCC. However, none has systematically collected uncertainties and linked methods to address them. No comprehensive categorization has been published to date. Part I addresses these two research gaps by conducting a systematic literature review. In a rigorous four-step approach, we first scrutinized major databases. Second, we performed a practical and methodological screening to identify in total 115 relevant publications, mostly case studies. Third, we applied content analysis using MAXQDA. Fourth, we illustrated results and concluded upon the research gaps.
Results and discussion
We identified 33 sources of uncertainty and 24 addressing methods. Sources of uncertainties were categorized according to (i) its origin, i.e., parameter, model, and scenario uncertainty and (ii) the nature of uncertainty, i.e., aleatoric or epistemic uncertainty. The methods to address uncertainties were classified into deterministic, probabilistic, possibilistic, and other methods. With regard to sources of uncertainties, lack of data and data quality was analyzed most often. Most uncertainties having been discussed were located in the use stage. With regard to methods, sensitivity analyses were applied most widely, while more complex methods such as Bayesian models were used less frequently. Data availability and the individual expertise of LCC practitioner foremost influence the selection of methods.
Conclusions
This article complements existing research by providing a thorough systematization of uncertainties in LCC. However, an unambiguous categorization of uncertainties is difficult and overlapping occurs. Such a systemizing approach is nevertheless necessary for further analyses and levels the playing field for readers not yet familiar with the topic. Part I concludes the following: First, an investigation about which methods are best suited to address a certain type of uncertainty is still outstanding. Second, an analysis of types of uncertainty that have been insufficiently addressed in previous LCC cases is still missing. Part II will focus on these research gaps.
Infrastruktur, Ökobilanz, Lebenszyklus, Kosten, Nachhaltigkeit, Unsicherheit
Cost of ownership, Data variability, Infrastructure, Life cycle costing (LCC), Uncertainty, Whole-life costing
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Scope, Christoph
Ilg, Patrick
Muench, Stefan
Guenther, Edeltraud
Springer
2017
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2021-08-25
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High-performance materials in infrastructure: a review of applied life cycle costing and its drivers – the case of fiber-reinforced composites
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eng
0959-6526
10.1016/j.jclepro.2015.07.051
IIn recent years, an investment bottleneck for public infrastructure has accumulated in many industrial countries. Life cycle costing (LCC) is an appropriate management instrument for long-term and sustainable investment. This article addresses the evaluation of high-performance materials (HPM) using LCC to reduce that investment bottleneck. Our research questions are, first, whether and how LCC can be applied to HPM, second, which drivers are primarily influencing the results of a LCC analysis for HPM, and finally, whether HPM are suitable for infrastructure investments, according to economic, social and environmental criteria. We use a comprehensive literature review to analyze existing case studies that apply LCC to HPM. Our review shows that LCC is applied to HPM for structural applications with different levels of detail and quality. The initial results indicate that total life cycle costs for HPM are on average 10% higher. We urge the optimization of the cost structure of HPM to achieve the same level of life cycle costs as conventional construction materials. Moreover, we argue for a more holistic approach that does not ignore sustainability criteria throughout the life cycle of HPM based on the identified drivers of life cycle costs: external costs, an extended life cycle, the discount rate and the expected service life. Indeed, a screened subsample of eight cases is very competitive, with average total life cycle costs for HPM that are 8.4% lower. We share the belief in a more eco-centric approach and, therefore, demand further research into a societal type of LCC that improves the mechanical properties while not ignoring sustainability criteria for new product systems such as HPM.
Lebenszykluskostenrechnung, LCC, Hochleistungswerkstoffe, FRP, ECC, umfassende Literaturübersicht
Life cycle costing, LCC, High-performance materials, FRP, ECC, Comprehensive literature review
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ddc:690
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ddc:330
Ilg, Patrick
Hoehne, Christoph
Guenther, Edeltraud
Elsevier
2016
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2021-08-25
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Radonschutzmaßnahmen: Planungshilfe für Neu- und Bestandsbauten
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1775630862
ger
Diese Fachinformation soll Bauherren, Hauseigentümer, Handwerker und Planer unterstützen, die a) neue Gebäude radongeschützt errichten wollen oder b) die erhöhte Radonkonzentrationen in bestehenden Gebäuden reduzieren wollen.
Sie enthält im Wesentlichen die Darstellung einer repräsentativen Bandbreite von Maßnahmen, die in den vergangenen beiden Jahrzehnten in Deutschland und Europa erfolgreich in der Praxis angewandt wurden.
Redaktionsschluss: 02.09.2020
Sachsen, Hausbau, Haussanierung, Strahlenschutz
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Sachsen; Wohnungsbau; Radonbelastung; Strahlungsmessung; Strahlenschutz; Maßnahme
Sachsen; Altbaumodernisierung; Neubau; Radon; Strahlenschutz
Reiter, Michael
Wilke, Hannes
Uhlig, Walter-Reinhold
Sächsisches Staatsministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft (SMEKUL)
2020
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2021-10-26
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openaire
Radonschutz kosteneffizient planen und umsetzen: mit der Broschüre Radonschutzmaßnahmen des SMUL
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1775623874
ger
Das Sächsische Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft hat im Jahr 2018 daher die Broschüre »Radonschutzmaßnahmen – Planungshilfe für Neu- und Bestandsbauten« veröffentlicht. Es ist die ausführlichste, umfangreichste und aktuellste Publikation zu diesem Thema. Darin wollen wir Ihnen nahebringen, wie Sie kosteneffizient Radonschutzmaßnahmen in der Planung von Neubauten integrieren und wie Sie Sanierungen betroffener Bestandsbauten effektiv und bezahlbar gestalten können. Die Broschüre verbindet technische Details mit praktischen Ratschlägen zur konkreten und korrekten Ausführung von Radonschutzmaßnahmen. Sowohl Ingenieure und Planer als auch Hand- und Heimwerker finden in der Broschüre nützliche Hinweise und Tipps. Einige davon möchten wir Ihnen auf den folgenden Seiten vorstellen.
Redaktionsschluss: 16.07.2019
Sachsen, Wohnungsbau, Strahlenschutz
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ddc:690
Sachsen; Wohnungsbau; Radonbelastung; Strahlenschutz; Bauplanung; Ratgeber
Sachsen; Altbaumodernisierung; Neubau; Radon; Strahlenschutz
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL)
2019
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2021-10-26
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2021-10-04
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Dachbegrünung: Anregungen und Tipps für Hausbesitzer
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ger
Die Broschüre richtet sich an Hausbesitzer und gibt Anregungen und Tipps zu den verschiedenen Möglichkeiten der Erstellung eines Gründaches von einfachen Ausführungen bis zu einem Dachgarten. Dabei wird auf die baulichen Voraussetzungen eingegangen. Die verschiedenen Arten von Dachbegrünungen werden vorgestellt und die mögliche Pflanzenauswahl aufgezeigt. Gründächer sind wertvolle Biotope und helfen die Lebensqualität zu erhöhen und das Stadtklima zu verbessern.
Redaktionsschluss: 18.07.2014
Sachsen, Gründach, Pflanzenauswahl
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Dachbegrünung
Busek, Axel
Bergmann, Horst
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL)
2014
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2021-10-27
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2018
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2018
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2021
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
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2021
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Ontology approach for Building Lifecycle data management
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eng
The Architecture, Engineering and Construction industry involves multiple disciplines and activities throughout the Building Lifecycle Stages (BLS). To enable collaboration amongst these disciplines iterative and coordinated exchange of information is required. This improves the design process over multiple BLS. Since the last decade, BIM is a well-known approach to achieve collaboration through semantic representation and exchange of domain data. Despite the improvement, there is a lack of efficient implementation and management of building lifecycle functionalities in existing BIM solutions, because of their fundamental heterogeneity, complexity and adaptability. This research focuses on these issues and addresses a clear perception through analysis of BLS from various standards and norms. The paper concentrates on the demonstration of efficient representation of various BLS through the ontological approach and their effective involvement in BIM data management. With the validation and evaluation through SPARQL queries, this paper presents an ontological framework for building lifecycle data management.:ABSTRACT
INTRODUCTION & BACKGROUND
RELATED RESEARCH WORK
ONTOLOGY-BASED BLS DATA MANAGEMENT
VALIDATION
CONCLUSION
ACKNOWLEDGEMENT
REFERENCES
Bulding Lifecycle Stages, BIM data, Ontological approach, SPARQL queries
Gebäudelebenszyklusphasen, BIM-Daten, Ontologischer Ansatz, SPARQL-Abfragen
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Karlapudi, Janakiram
Valluru, Prathap
Menzel, Karsten
2021
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openaire
Ontological approach for LOD-sensitive BIM-data management
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eng
The construction industry is a collaborative environment with the involve-ment of multiple disciplines and activities throughout the Building Lifecycle Stages. The collaboration requires the iterative and coordinated exchange of information for significant improvement of the building design, construction and management. The successful representation of these information re-finements enables the identification of the required level of detail (LOD) for data sharing parameters between the multiple disciplines. Since the last dec-ade, LOD is a promising approach for efficient representation of semantically rich BIM data in different levels. Despite the improvement, there is a lack of efficient implementation in building lifecycle functionalities, because of their fundamental heterogeneity, versatility and adaptability. The proposed approach enables the representation of LOD-sensitive BIM data through the formal definition of ontologies. The paper validates this approach based on the concept of competency questions and their respective SPARQL queries. With the demonstration and validation, the paper provides the conceptual proof for the practical application of the developed approach. The proposed solution can also be easily adaptable and applicable to the present BIM pro-cess since the representation of BIM data in different ontologies (BOT, ifcOWL, etc.) are within reach.:1 Introduction and Background;
2 State-of-art-analysis
2.1 LOD systems
2.2 Information Management
3 Ontology-based LOD representation
3.1 LOD framework
3.2 Exemplary demonstration
4 BIM data management
4.1 LOD sensitive BIM data
4.2 LOD framework to processes
5 Framework validation
6 Conclusion and Future work
7 Acknowledgement
8 References
LOD, ontologies, competency questions, SPARQL queries, BIM
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Karlapudi, Janakiram
Valluru, Prathap
Menzel, Karsten
CEUR Workshop Proceedings
2021
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2021-12-13
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2021
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2021
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Zum Tragverhalten von Carbonbeton unter Ermüdungsbeanspruchung
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1787994449
ger
Die Anzahl an Brücken aus Textil- bzw. Carbonbeton wächst stetig und umso dringender wird die Fragestellung nach einer sicheren Ermüdungsbemessung von Carbonbeton. Die bloße Einführung von Abminderungsfaktoren als Widerstand gegen die Ermüdungsbelastung ist hierbei keine Option. Für eine wirtschaftliche Bemessung von Carbonbeton unter Zugschwellbelastung ist ein materialgerechtes Bemessungskonzept vonnöten, welches zunächst eine umfangreiche Untersuchung des Materialverhaltens unter Ermüdungsbelastung erfordert.
Hierzu leistet die vorliegende Arbeit einen essentiellen Beitrag. Zunächst wird dabei der für die durchgeführten Untersuchungen relevante Wissensstand zusammengefasst. Anschließend werden umfangreiche Ermüdungsuntersuchungen vorgestellt, welche an zwei verschiedenen, marktüblichen Materialkombinationen durchgeführt wurden. Dabei wurden sowohl das Zug- als auch das Verbundtragverhalten von Carbonbeton unter Zugschwellbelastung betrachtet. Neben den erreichbaren Schwingspielzahlen und Resttragfähigkeiten von Durchläufern wurden auch das Spannungs-Dehnungs- bzw. -Verformungs-Verhalten, die Veränderung der Gestalt der Hystereseschleifen, die Probekörperdehnungen bzw. -verformungen und die Probekörpersteifigkeiten während der Ermüdungsbelastung untersucht. Anhand der erzielten Untersuchungsergebnisse wird schlussendlich ein Vorschlag für ein Bemessungskonzept für Carbonbeton unter Zugschwellbeanspruchung zusammengestellt.
Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Ergebnisse tragen somit dazu bei, ein grundlegendes Verständnis für das Materialverhalten von Carbonbeton bei Ermüdungsbelastung zu erhalten und die Ermüdungsbemessung für die untersuchten Materialien durchzuführen. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf weitere Materialkombinationen ist in weiterführenden Untersuchungen zu überprüfen.
Carbonbeton, Textilbeton, Ermüdung
carbon reinforced concrete, texile reinforced concrete, fatigue
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ddc:690
Wagner, Juliane
Curbach, Manfred
Kollegger, Johann
Schmidt, Jörg
Technische Universität Dresden
2021-06-17
2021-12-10
2022
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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Zum Tragverhalten von leichten, geschichteten Betondecken
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ger
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qucosa:80536
Betondecken sind materialintensive Biegetragwerke, wenn sie, wie derzeit üblich, eben und aus einer Betonsorte hergestellt werden. Die Materialien sind dadurch nur an wenigen Stellen maximal und effizient ausgenutzt. Die vorliegende Dissertation greift ein daraus resultierendes Optimierungspotential auf. Eine verbesserte Ausnutzung der Baustoffe Beton und Stahl gelingt durch einen dreischichtigen Querschnittsaufbau. Dabei nehmen die beiden äußeren Betonschichten mit der eingebrachten Stahlbewehrung vor allem die Beanspruchungen aus Biegung und die Kernschicht aus Schub auf. Als Kernschichtmaterial kommen dabei Leichtbetone zur Anwendung. Der Fokus liegt auf der Untersuchung von schlaff bewehrten, einachsig gespannten, einfeldrigen Flachdecken des gewöhnlichen Wohnungs- und Bürobaus.
In der Arbeit wird ein Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand und die bereits vorliegenden Forschungsarbeiten zu geschichteten, sandwichartigen Betondecken gegeben. Sie geht auf die Eigenschaften von Beton, Stahl und Stahlbeton und ausführlich auf den Verbund zwischen Betonschichten ein, der die Tragfähigkeit geschichteter Betondecken besonders beeinflusst. Anschließend werden verschiedene Bauteilzustände erläutert und die Versagensarten, die bei geschichteten Elementen auftreten können, vorgestellt. Dazu gehören maßgeblich das Biegezug- und Biegedruckversagen sowie das Biegeschub- und Fugenversagen. Es werden sowohl Formeln zur Berechnung von Durchbiegungen im Gebrauchszustand als auch von Bruchlasten in Abhängigkeit der Versagensart bereitgestellt. Auch sind Rechenansätze zur Beurteilung des Bauteilzustandes infolge des unterschiedlichen Schwindens der Betone aufgeführt.
Sandwich, Beton, Schicht, Leichtbeton, Decke, Platte, Berechnung, Versuche
sandwich, concrete, layer, lightweight concrete, ceiling, slab, calculation, tests
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ddc:690
Frenzel, Michael
Curbach, Manfred
Schlaich, Mike
Mark, Peter
Technische Universität Dresden
2021-06-08
2021-07-19
2022
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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ddc:690
Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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Influence of network structure on the function of urban drainage systems
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eng
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qucosa:80540
Critical infrastructure networks (CIN) are essential systems that provide key socio-eco-nomical services. They can be classified into different sectors such as energy supply, in-formation and communication, water, food, health, transport, among others. Their pro-tection from hazards and constant improvements are crucial for ensuring the appropriate operation of a society and economy.
In this context, the current study focused on analyzing the factors affecting the function-ing of one particular CIN in the water sector: the urban drainage networks (UDNs). More specifically, the present research focused on evaluating how does the structure of UDNs influence their function. Concepts and methods from complex network theory were used to evaluate structural properties of sewers systems and function was evaluated in terms wastewater flow quantitates and occurrence of node flooding and combined sewer over-flow (CSOs) events, considered as indicators if network performance.
Initial results suggested that network metrics can be used as surrogate variables of UDNs main functions, i.e. transport and collection of wastewater. However, efficiency of this de-pended on the type of layout, i.e. physical arrangement of the network. Following studies focused then on developing a graph-theory based method to quantify the structure of an UDN and use it to evaluate the influence of layout on its function. Results suggested that sewer networks with a more meshed layout had a better performance, i.e. adverse events such as urban pluvial flooding and CSO discharges were less likely to occur, than UDNs with a branched layout. Furthermore, transitioning from a tree-like structure to a more meshed system was identified to be a cost-efficient measure for urban flooding manage-ment.
It is concluded that the structure of an UDN, in terms of its layout, has a strong influence on its performance and therefore on its resilience. It is expected that the obtained results could serve as support for better management and operational actions of UDNs and could also serve as basis for the development of a new structural resiliency analysis based mainly on the UDN configuration.:1. General Introduction
2. Centrality and Shortest Path Length measures for the functional analysis of Urban Drainage Networks
3. Meshness of sewer networks and its implications for flooding occurrence
4. The Role of Sewer Network Structure on the Occurrence and Magnitude of Combined Sewer Overflows (CSOs)
5. Determination of Optimal Meshness of Sewer Network Based On a Cost-Benefit Analysis
6. Influence of Meshness on Urban Drainage Networks Resilience and its Implications
7. Conclusions and Outlook
8. Supplementary Information
Complex Network, Function, Structure, Urban Drainage Network, Resilience
Komplexes Netz, Funktion, Struktur, städtisches Entwässerungsnetz, Widerstandsfähigkeit
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Reyes-Silva, Julian David
Krebs, Peter
Rauch, Wolfgang
Borchardt, Dietrich
Technische Universität Dresden
Druckerei und Verlag Hille
2021-06-07
2021-12-03
2022
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MinRessource: Nachhaltiges Ressourcenmanagement von mineralischen Primär- und Sekundärbaustoffen: Sachstandsanalyse und Stoffstromentwicklung unter Berücksichtigung der Genehmigungssituation in Sachsen (Modul I)
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489834035
ger
Die Broschüre enthält die Analyse der derzeitigen Entsorgungssituation mineralischer Bau- und Abbruchabfälle im Freistaat Sachsen und liefert eine Abschätzung der Stoffstromentwicklung innerhalb der Verwertung und der Beseitigung verschiedener Abfallfraktionen.
Kreislaufwirtschaft, Abfall
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Sachsen; Mineralischer Baustoff; Ressourcenmanagement; Nachhaltigkeit
Sachsen; Rohstoffpolitik; Baustoff; Genehmigungsverfahren
Schiller, Georg
Bräuer, Anne
Westphal, Michael
Zinkler, Stefan
Friederich, Ines
Kramer-Heinke, Katja
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2016
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2017-03-17
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2022-05-18
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Ländliches Bauen: Sächsischer Landeswettbewerb ...
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2022-05-18
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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2022-05-24
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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2022-05-24
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Querkrafttragfähigkeit von Aussteifungswänden im Mauerwerksbau
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1805504568
ger
Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein Beitrag zur Klärung des Querkrafttragverhaltens von Wandscheiben im Mauerwerksbau geleistet. Die Untersuchungen umfassten hierbei analytische, numerische und versuchstechnische Betrachtungen.
Als Grundlage für die Untersuchungen wurden FE-Elemente und FE Materialroutinen, die auf die Materialspezifik des Mauerwerks abgestimmt sind, entwickelt und in das Programmsystem ANSYS implementiert.
Als wesentliche Eingangsgrößen sowohl für die analytischen als auch die numerischen Berechnungen werden diverse Materialparameter benötigt. Neben den üblichen Materialversuchen sind weiterführende Betrachtungen zu den „Kleinversuchen“ angestellt worden. Für einige Materialparameter waren numerische Rückrechnungen, wie z.B. für die Keilspaltversuche, erforderlich. Für ein breites Spektrum an Materialien, angefangen beim Ziegel über Mörtel bis zum Lehm, konnten wesentliche Werte ermittelt werden.
Die vorhandenen analytischen Modelle der Schubfestigkeit wurden im Rahmen der vorgelegten Arbeit weiterentwickelt. Nach der Herleitung neuer Gleichungen galt es, diese für die Anwendung zu vereinfachen. Es sind auch numerische Modelle erläutert, die einen minimierten Wandausschnitt darstellen und mit denen eine direkte Berechnung der Schubfestigkeit möglich ist.
Neben der Schubfestigkeit des Mauerwerks haben auch die Wandgeometrie und die Einbindung der Wand in das Gebäude Einfluss auf die maßgebende Querkrafttragfähigkeit. Zu deren Berücksichtigung werden wiederum Ingenieurmodelle benötigt, deren Komponenten hier eingehender betrachtet wurden. Als Grundlage dienten weitere Versuche basierend auf dem Modell der Aussteifungswand im Gebäude.
Sowohl aus den analytisch gewonnenen Gleichungen als auch aus den an den Versuchen kalibrierten Gleichungen sind Lösungen für die Normung entwickelt worden. Diese beinhalten neben Gleichungen für das genaue Verfahren auch stark vereinfachte Bemessungslösungen mit tabellarisch aufbereiteten Mindestquerschnitten für die Aussteifungswände.
Mauerwerk, Aussteifungswände, Eingefasstes Mauerwerk
masonry, stiffening walls, confined masonry
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ddc:690
Schöps, Peter
Graubner, Carl-Alexander
Lohaus, Ludger
Häußler-Combe, Ulrich
Technische Universität Dresden
2021-03-05
2021-11-23
2022
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2022-05-30
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2007
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2011
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2022-06-01
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2009
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2013
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Sächsischer Landeswettbewerb ...: Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2015
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Ländliches Bauen: Sächsischer Landeswettbewerb ...
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2019
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Ländliches Bauen: Sächsischer Landeswettbewerb ...
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft
2017
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Investigation on the heat extraction performance of deep closed-loop borehole heat exchanger system for building heating
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1806256088
eng
In recent years, deep geothermal energy has been widely exploited through closed-loop borehole heat exchanger system for building heating. In order to precisely evaluate the sustainable heat extraction capacity and the impact of different designs and operating parameters, two heat transfer models are implemented in the open-source scientific software OpenGeoSys (OGS), with respect to the Deep Borehole Heat Exchanger (DBHE) and Enhanced U-tube Borehole Heat Exchanger (EUBHE) system. Besides, three types of boundary conditions are implemented, including the constant inflow temperature, the constant heat extraction rate, and constant building thermal power that integrates the ground source heat pump (GSHP) module. By applying the two BHE models, the influence of different designs and operating parameters on the GSHP system is evaluated. The sustainable heat extraction capacity and efficiency of a deep EUBHE system are predicted. Moreover, its performance and efficiency are further compared against the 2-DBHE array system that has the same total borehole length.
It is found that the soil thermal conductivity is the most important parameter in the design of DBHE and EUBHE systems. The sustainable specific heat extraction rate of the EUBHE system is 86.5 W/m higher than an array with 2 DBHEs. Under the building thermal load of 1.225 MW, the total electricity consumed by the EUBHE system is approximately 27 % less than the 2-DBHE array over 10 years. The average Coefficient of System Performance (CSP) value of the EUBHE system is 1.66 higher over 10 heating seasons. The two numerical models implemented in the OpenGeoSys software can be used to predict and optimize the thermal characteristics of the closed-loop DBHE and EUBHE systems in real projects.
Deep geothermal energy, Closed-loop borehole heat exchanger, Building heating, Long-term performance, Geothermal power plant, OpenGeoSys
Tiefengeothermie, Erdwärmesonde im geschlossenen Kreislauf, Gebäudeheizung, Langzeitverhalten, Geothermiekraftwerk, OpenGeoSys
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ddc:690
Chen, Chaofan
Kolditz, Olaf
Shao, Haibing
Felsmann, Clemens
Wang, Fenghao
Technische Universität Dresden
2021-12-13
2022-03-10
2022
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Sächsischer Staatspreis Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Staatsministerium für Regionalentwicklung, Freistaat Sachsen
2022-07-20
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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Bauen mit Holz in Sachsen - modern und klimafreundlich
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ger
Die in dieser Broschüre vorgestellten Beispiele aus dem Freistaat Sachsen zeigen, dass Holz ein sehr schöner, flexibler, effizienter und zukunftsweisender Baustoff ist. Wir hoffen, dass damit das Interesse von Bauherren, Architekten und Planern am modernen Holzbau geweckt wird und sie dazu inspiriert, Holz bei künftigen Bauvorhaben verstärkt einzusetzen.
Redaktionsschluss: 01.04.2014
Sachsen, Baustoff, Bauholz
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Sachsen; Holzbau; Holzhaus; Einfamilienhaus; Öffentliches Gebäude; Sportstättenbau; Wirtschaftsgebäude; Stall
Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL)
2014
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Sächsischer Staatspreis Ländliches Bauen
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Sachsen, Architekturwettbewerb, Ländlicher Raum
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Sachsen; Ländlicher Raum; Landschaftsgebundenes
Bauen; Architekturwettbewerb
Staatsministerium für Regionalentwicklung, Freistaat Sachsen
2021
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur 2022: Teil 1 (Staatspreisträger, Anerkennungen, Nominierungen)
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ger
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Baukultur verbindet. Weil diese Überzeugung Akteurinnen und Akteure der Baukulturinitiative des Sächsischen Staatsministeriums für Regionalentwicklung seit dem Jahr 2021 zusammenbringt, wurden die Staatspreise für Baukultur und Ländliches Bauen sowie der Sächsische Holzbaupreis unter einem gemeinsamen Dach vereint. In vorliegendem Teil 1 der Broschüre zum Sächsischen Staatspreis Baukultur werden der Staatspreisträger, die Anerkennungen sowie die Projekte der Engeren Wahl vorgestellt.
Redaktionsschluss: 17.06.2022
Sachsen, Architekturwettbewerb, Preisträger
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur; Preisträger; Staatspreis; Architektur; Bauwesen; Sachsen
Sachsen; Architekturwettbewerb; Architekturpreis
Sachsen; Staatspreis; Architektur; Bauwesen
Sächsisches Staatsministerium für Regionalentwicklung (SMR)
2022
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2022-09-20
Sächsischer Staatspreis für Baukultur 2022
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur 2022
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Baukultur verbindet. Weil diese Überzeugung Akteurinnen und Akteure der Baukulturinitiative des Sächsischen Staatsministeriums für Regionalentwicklung seit dem Jahr 2021 zusammenbringt, wurden die Staatspreise für Baukultur und Ländliches Bauen sowie der Sächsische Holzbaupreis unter einem gemeinsamen Dach vereint. In Teil 1 der Broschüre zum Sächsischen Staatspreis Baukultur werden der Staatspreisträger, die Anerkennungen sowie die Projekte der Engeren Wahl vorgestellt. In Teil 2 der Broschüre zum Sächsischen Staatspreis Baukultur werden die Projekte „Weitere Einreichungen“ vorgestellt.
Redaktionsschluss: 17.06.2022
Sachsen, Architekturwettbewerb
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur; Preisträger; Staatspreis; Architektur; Bauwesen; Sachsen
Sachsen; Architekturwettbewerb; Architekturpreis
Sachsen; Staatspreis; Architektur; Bauwesen
Sächsisches Staatsministerium für Regionalentwicklung (SMR)
2022-09-21
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur 2022: Teil 2 (Weitere Einreichungen)
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Baukultur verbindet. Weil diese Überzeugung Akteurinnen und Akteure der Baukulturinitiative des Sächsischen Staatsministeriums für Regionalentwicklung seit dem Jahr 2021 zusammenbringt, wurden die Staatspreise für Baukultur und Ländliches Bauen sowie der Sächsische Holzbaupreis unter einem gemeinsamen Dach vereint. In vorliegendem Teil 2 der Broschüre zum Sächsischen Staatspreis Baukultur werden die Projekte „Weitere Einreichungen“ vorgestellt.
Redaktionsschluss: 17.06.2022
Sachsen, Architekturwettbewerb, Projekt
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Sächsischer Staatspreis für Baukultur; Preisträger; Staatspreis; Architektur; Bauwesen; Sachsen
Sachsen; Architekturwettbewerb; Architekturpreis
Sachsen; Staatspreis; Architektur; Bauwesen
Sächsisches Staatsministerium für Regionalentwicklung (SMR)
2022
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2022-09-21
Sächsischer Staatspreis für Baukultur 2022
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Bedarfsermittlung und Berechnung der Löschwasservorhaltung für den Objektschutz im Baugenehmigungsverfahren
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ger
Zur Festlegung der für die Brandbekämpfung der Feuerwehr erforderlichen Löschwassermenge im Genehmigungsprozess von Sonderbauten existieren weltweit unterschiedliche Berechnungsansätze. Neben einfachen Verhältnisformeln und komplexeren Berechnungsmodellen wurden im 20. Jahrhundert auch mehrere großformatige Untersuchungen nach Großbränden durchgeführt. In Deutschland werden durch die Dienststellen nur teilweise Berechnungen hierzu durchgeführt, wobei eine einheitliche Herangehensweise dazu nicht erkennbar ist. Die Ergebnisse der wichtigsten und für Deutschland relevantesten Berechnungsmethoden und Untersuchungen werden in dieser Arbeit dargestellt und anhand von Muster-Gebäuden evaluiert und diskutiert. Die Mittelwerte und Funktionen aus den Einzel-Ergebnissen der betrachteten Faktoren führen zu einer universell anwendbaren Verhältnisformel. Die beschriebene Formel wird auf bereits existierende Gebäude und reale Bauvorhaben angewandt, um die Anwendbarkeit und Reproduzierbarkeit der Aus-sagen nachzuweisen. Darüber hinaus werden die gebräuchlichsten Begrifflichkeiten im deutschen Rechtsraum, wie „Grund- und Objektschutz“ beleuchtet und die Rollen der Wasserversorgungsunternehmen und der Gemeinden im rechtlichen Kontext beschrieben.
Objektschutz, Grundschutz, Löschwasser
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Schmidt, Fabian
Roß, Reimund
Ries, Reinhardt
Dresden International University
2021-12-01
2022-01-17
2022
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2022-09-22
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Raumordnungsbericht ...
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Sachsen, Raumentwicklung
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Sachsen; Landesentwicklung; Raumentwicklung; Regionalplanung
Sächsisches Staatsministerium für Regionalentwicklung (SMR)
2022-10-05
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Beiträge zum 61. Forschungskolloquium mit 9. Jahrestagung des DAfStb: 26./27. September 2022, Technische Universität Dresden
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2022 fanden die 9. Jahrestagung des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) sowie das 61. DAfStb-Forschungskolloquium am 26. und 27. September in Dresden direkt im Vorfeld der 14. Carbon- und Textilbetontage statt. Gastgeber waren die Institute für Baustoffe (IfB) und Massivbau (IMB) der Technischen Universität Dresden.
Thematische Schwerpunkte waren Impaktbelastungen, Ingenieurbau, Ermüdung und Dauerhaftigkeit, Frischbeton und Rheologie, additive Fertigung und Sensorik sowie Carbonbeton. Der vorliegende Tagungsband enthält alle Beiträge in deutscher oder englischer Sprache.:Themenschwerpunkt Impakt
Cesare Signorini, Viktor Mechtcherine: Mineral-bonded composites for enhanced structural impact safety: The vision of the DFG GRK 2250
Ahmed Tawfik, Viktor Mechtcherine: On the shear behavior of mineral-bonded composites under impact loading
Lena Leicht: Charakterisierung von mineralisch gebundenen Kompositen zur Impaktdämpfung
Franz Bracklow: Rückseitige Verstärkung von Stahlbetonplatten unter Impaktbeanspruchung
Themenschwerpunkt Ingenieurbau
Steffen Marx: Ingenieurbau im Bestand
Conrad Pelka: Sanierung von Gewölbebrücken
Max Herbers: Langzeitverformung semi-integraler Talbrücken – Messung und Simulation
Fabian Klein: Modellierung der Torsionstragfähigkeit segmentierter Betontürme auf Basis der Wölbtheorie dünnwandiger Stäbe
Jan-Hauke Bartels: Robuste, lebensdauerumfassende Monitoringkonzepte für Offshore-Windenergieanlagen
Themenschwerpunkt Ermüdung und Dauerhaftigkeit
Dominik Junger, Viktor Mechtcherine: Ermüdungsverhalten von hochduktilem Kurzfaserbeton
Raúl Beltrán: Untersuchung von ermüdungsbedingten Veränderungen der Ultraschallgeschwindigkeit in Beton
Marc Koschemann: Rissbreitenentwicklung unter Langzeitbelastung anhand lokaler Verbundbeziehungen
Daniel Gebauer: Rissbildung und Rissbreitenentwicklung bei Stahlbetonbauteilen unter verformungsinduziertem Zwang
Michaela Reichardt, Steffen Müller, Viktor Mechtcherine: Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Wasserbauwerken durch faserbewehrte, zementgebundene Komposite
Themenschwerpunkt Frischbeton und Rheologie
Rolf Breitenbücher, Udo Wiens, Mirsada Omercic: Wandel im Betonbau – Aktuelle Herausforderungen
Daniil Mikhalev, Viktor Mechtcherine, Dario Cotardo, Michael Haist: Pumpverhalten und Blockierungsneigung von Beton: Erkenntnisse aus Großversuchen
Irina Ivanova, Silvia Reißig, Viktor Mechtcherine: Vergleich von Bewertungsmethoden für die rheologischen Eigenschaften von frisch gedrucktem Beton
Slava Markin, Viktor Mechtcherine: Rissbildung in 3D-gedruckten Betonelementen infolge plastischen Schwindens: Ursachen und Quantifizierungsmethoden
Steffen Müller, Viktor Mechtcherine: Alternative mineralische Baustoffe – Potentiale und Eigenschaften
Themenschwerpunkt Additive Fertigung und Sensorik
Viktor Mechtcherine: Additive Fertigung mit Beton
Tobias Neef, Viktor Mechtcherine: Additiv gefertigter Carbonbeton mit mineralischer Tränkung der Garne
Egor Ivaniuk, Viktor Mechtcherine: Formwork-free, continuous production of variable frame elements for modular shell structures
Markus Taubert, Viktor Mechtcherine: 3D-druckbarer Normalbeton mit grober Gesteinskörnung
Sebastian Hegler, Marco Liebscher, Viktor Mechtcherine, Dirk Plettemeier: Rissdetektion und -lokalisierung in Betonstrukturen mittels Auswertung elektromagnetischer Hochfrequenzwellen
Themenschwerpunkt Carbonbeton
Norbert Will: DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit Nichtmetallischer Bewehrung“ – Von Forschung und Pilotprojekten zum Regelwerk
Nazaib Ur Rehman, Harald Michler: Existing codes and guidelines for durability design of FRP reinforcement
Peter Betz: Carbonbeton unter Druck – Einfluss von Querdruck und Querzug
Enrico Baumgärtel: Untersuchung von Stäben und Gelegen aus rezyklierten Carbonfasern
Iurii Vakaliuk: Use of pervading internal shell-type substructures to dissolve compact components
2022, the 9th Annual Conference of the Deutscher Ausschusses für Stahlbeton (German Committee for Reinforced Concrete, DAfStb) and the 61st DAfStb Research Colloquium took place on 26 and 27 September in Dresden directly in the run-up to the 14th Carbon and Textile Concrete Days. It was hosted by the Institutes for Building Materials (IfB) and Concrete Structures (IMB) of the Technische Universität Dresden.
The main topics were impact loads, civil engineering, fatigue and durability, fresh concrete and rheology, additive manufacturing and sensor technology as well as carbon reinforced concrete. The present conference proceedings contain all contributions in German or English.:Themenschwerpunkt Impakt
Cesare Signorini, Viktor Mechtcherine: Mineral-bonded composites for enhanced structural impact safety: The vision of the DFG GRK 2250
Ahmed Tawfik, Viktor Mechtcherine: On the shear behavior of mineral-bonded composites under impact loading
Lena Leicht: Charakterisierung von mineralisch gebundenen Kompositen zur Impaktdämpfung
Franz Bracklow: Rückseitige Verstärkung von Stahlbetonplatten unter Impaktbeanspruchung
Themenschwerpunkt Ingenieurbau
Steffen Marx: Ingenieurbau im Bestand
Conrad Pelka: Sanierung von Gewölbebrücken
Max Herbers: Langzeitverformung semi-integraler Talbrücken – Messung und Simulation
Fabian Klein: Modellierung der Torsionstragfähigkeit segmentierter Betontürme auf Basis der Wölbtheorie dünnwandiger Stäbe
Jan-Hauke Bartels: Robuste, lebensdauerumfassende Monitoringkonzepte für Offshore-Windenergieanlagen
Themenschwerpunkt Ermüdung und Dauerhaftigkeit
Dominik Junger, Viktor Mechtcherine: Ermüdungsverhalten von hochduktilem Kurzfaserbeton
Raúl Beltrán: Untersuchung von ermüdungsbedingten Veränderungen der Ultraschallgeschwindigkeit in Beton
Marc Koschemann: Rissbreitenentwicklung unter Langzeitbelastung anhand lokaler Verbundbeziehungen
Daniel Gebauer: Rissbildung und Rissbreitenentwicklung bei Stahlbetonbauteilen unter verformungsinduziertem Zwang
Michaela Reichardt, Steffen Müller, Viktor Mechtcherine: Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Wasserbauwerken durch faserbewehrte, zementgebundene Komposite
Themenschwerpunkt Frischbeton und Rheologie
Rolf Breitenbücher, Udo Wiens, Mirsada Omercic: Wandel im Betonbau – Aktuelle Herausforderungen
Daniil Mikhalev, Viktor Mechtcherine, Dario Cotardo, Michael Haist: Pumpverhalten und Blockierungsneigung von Beton: Erkenntnisse aus Großversuchen
Irina Ivanova, Silvia Reißig, Viktor Mechtcherine: Vergleich von Bewertungsmethoden für die rheologischen Eigenschaften von frisch gedrucktem Beton
Slava Markin, Viktor Mechtcherine: Rissbildung in 3D-gedruckten Betonelementen infolge plastischen Schwindens: Ursachen und Quantifizierungsmethoden
Steffen Müller, Viktor Mechtcherine: Alternative mineralische Baustoffe – Potentiale und Eigenschaften
Themenschwerpunkt Additive Fertigung und Sensorik
Viktor Mechtcherine: Additive Fertigung mit Beton
Tobias Neef, Viktor Mechtcherine: Additiv gefertigter Carbonbeton mit mineralischer Tränkung der Garne
Egor Ivaniuk, Viktor Mechtcherine: Formwork-free, continuous production of variable frame elements for modular shell structures
Markus Taubert, Viktor Mechtcherine: 3D-druckbarer Normalbeton mit grober Gesteinskörnung
Sebastian Hegler, Marco Liebscher, Viktor Mechtcherine, Dirk Plettemeier: Rissdetektion und -lokalisierung in Betonstrukturen mittels Auswertung elektromagnetischer Hochfrequenzwellen
Themenschwerpunkt Carbonbeton
Norbert Will: DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit Nichtmetallischer Bewehrung“ – Von Forschung und Pilotprojekten zum Regelwerk
Nazaib Ur Rehman, Harald Michler: Existing codes and guidelines for durability design of FRP reinforcement
Peter Betz: Carbonbeton unter Druck – Einfluss von Querdruck und Querzug
Enrico Baumgärtel: Untersuchung von Stäben und Gelegen aus rezyklierten Carbonfasern
Iurii Vakaliuk: Use of pervading internal shell-type substructures to dissolve compact components
Betonforschung, Impaktbelastungen, Ingenieurbau, Ermüdung, Dauerhaftigkeit, Frischbeton, Rheologie, additive Fertigung, Sensorik, Carbonbeton
Concrete research, impact loading, civil engineering, fatigue, durability, fresh concrete, rheology, additive manufacturing, sensor technology, carbon reinforced concrete
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ddc:690
Curbach, Manfred
Marx, Steffen
Mechtcherine, Viktor
Müller, Steffen
Scheerer, Silke
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb)
Technische Universität Dresden
Technische Universität Dresden
2022
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2022-11-02
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Mineral-bonded composites for enhanced structural impact safety: The vision of the DFG GRK 2250
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eng
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Existing reinforced concrete structures feature, as a rule, a relatively low resistance to various sorts of impact loading, such as shock, collision, or explosion. To this aim, the primary goal of the Research Training Group (in German: Graduiertenkolleg, GRK) 2250, funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), is to bring substantial improvements in the impact resistance of existing buildings by applying thin layers of strengthening material. By using innovative mineralbonded composites, public safety and reliability of vitally important existing structures and infrastructure should be significantly enhanced. The scientific basis to be developed will additionally enable to build new, impact-resistant structures economically and ecologically. The framework of the GRK 2250 as well as some achievements are herein briefly presented.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Aufprallsicherheit, dehnungshärtender Zement, textilverstärkt
Concrete construction, reinforced concrete, impact safety, strain-hardening cement, Textile reinforced
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ddc:690
Signorini, Cesare
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V (DAfStb)
TU Dresden
Technische Universität Dresden
2022
2022-11-02
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2022-11-10T10:42:04Z
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Ingenieurbau im Bestand
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ger
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Ingenieurbauwerke sind zentrale Elemente der technischen Infrastruktur eines Landes. Ihr sicheres Funktionieren ist von entscheidender Bedeutung für die Daseinsvorsorge und die wirtschaftliche Entwicklung. In den letzten Jahren sind vor allem die bestehenden Brückenbauwerke in den Fokus der öffentlichen Aufmerksamkeit geraten. Zum einen wird nach langen Erklärungsbemühungen der Bauverwaltungen nun auch seitens der Politik endlich wahrgenommen, dass sich der Zustand der Bauwerke in den vergangenen Jahrzehnten merklich verschlechtert hat. Zum anderen sorgen die jüngsten unplanmäßigen Brückensperrungen auf Autobahnen und Eisenbahnstrecken
für Verkehrsinfarkte und heftige Verspätungen. Die Bundesrepublik Deutschland verfügt über einen Bestand von ca. 40.000 Brücken auf Bundesfernstraßen mit einer Gesamtfläche von ca. 32 Millionen Quadratmetern. Der überwiegende Teil dieser Bauwerke besteht aus Stahlbeton und Spannbeton. Hinzu kommen ca. 26.000 Eisenbahnbrücken mit einer Gesamtbrückenfläche von ca. 9 Millionen Quadratmetern, ebenfalls weitgehend in Massivbauweise. Mit einem durchschnittlichen Preis von 3.500 €/m² für Straßenbrücken und von 10.000 €/m² für Eisenbahnbrücken hätten diese Bauwerke einen Wiederbeschaffungsneuwert von etwa 200 Milliarden Euro, was etwa 25 % der gesamten jährlichen Steuereinnahmen von Bund und Ländern entspricht. Hinzu kommen nochmals etwa 70.000 Brückenbauwerke im kommunalen
Bestand. Der Brückenbestand Deutschlands stellt damit ein riesiges Anlagevermögen dar. Ihn vollständig zu erneuern würde erhebliche Aufwendungen verursachen. Deshalb kommt der kontinuierlichen Instandhaltung und Sanierung der Brückenbauwerke eine entscheidende Bedeutung zu.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Instandhaltung, Brückenbauwerke, Sanierung, Verstärkung
Concrete construction, reinforced concrete, Maintenance, bridge structures, rehabilitation, reinforcement
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ddc:690
Marx, Steffen
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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openaire
On the shear behavior of mineral-bonded composites under impact loading
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eng
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A mechanical testing device was developed for testing the behavior of mineral-bonded composites under impact shear loading. The device is based on the well-known double shear specimen configuration and was designed to be used in a gravity split-Hopkinson tension bar (SHTB), enabling shear testing at high loading rates. In this work, results from impact shear testing performed on a normal cementitious matrix (NSM) and strain-hardening cement-based composites (SHCC) tested by means of the new device are presented and discussed. Failure behavior and fracture modes are analyzed using optical measurements and digital image correlation (DIC).
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Scherprüfung, Mineralgebundene Verbundwerkstoffe, Dehnungshärtende Verbundwerkstoffe auf Zementbasis
Concrete construction, reinforced concrete, shear testing, Mineralbonded composites, strain-hardening cement-based composites
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ddc:690
Tawfik, Ahmed
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:43:42Z
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Sanierung von Gewölbebrücken
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
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Historische Gewölbebrücken im Netz der Deutschen Bahn sind sowohl wichtige Infrastrukturobjekte als auch prägende Kulturgüter. Viele der über 6.000 Gewölbebrücken befinden sich in einem überalterten Zustand und sind für den Abbruch vorgesehen. Eine Teilerneuerung dient weitestgehend dem Erhalt der tragenden Struktur der Bestandsbrücken. Vergleichsbetrachtungen an Gewölben mit einem Bogen und unterschiedlichen Bogenformen sind Voraussetzung für die Ableitung statisch und konstruktiv sinnvoller, ressourcenschonender, wirtschaftlicher sowie baukulturell verträglicher Sanierungskonzepte. Diese stehen immer im Zusammenhang mit den vorliegenden Schadensbildern.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Sanierungskonzepte, Gewölbebrücken, Baukulturell, Schadensklassifizierung
Concrete construction, reinforced concrete, restoration concepts, vault bridges, building culture, damage classification
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Pelka, Conrad
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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Charakterisierung von mineralisch gebundenen Kompositen zur Impaktdämpfung
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ger
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Um Lebewesen oder Bauwerke vor Impakteinwirkungen zu schützen, können die unterschiedlichsten Herangehensweisen angewandt werden. Es kann beispielsweise Energie durch innere Reibung, plastische Verformung oder Abfederung absorbiert oder umgelenkt werden. Möglichkeiten der Umsetzung sind lose Schüttungen, die beispielsweise im Fall von Steinschlagschutzgalerien eingesetzt werden, oder geschichtete Aufbauten, wie sie zum Beispiel für Personenrüstungen zum Einsatz kommen. Letztere sind sowohl in der Natur als auch in der Technik oft zu finden und dienen als Grundlage für die nachfolgend entworfenen Schutzkonstruktionen, die sich aus mineralisch gebundenen Kompositen zusammensetzen. Sie sollen in der Lage sein, Stahlbetonkonstruktionen vor Impakteinwirkungen zu schützen. Zunächst wurden die Eigenschaften der verwendeten Materialien unter statischen und dynamischen Lasten untersucht. Anschließend wurden mehrlagige Dämpfungsschichtaufbauten auf Stahlbetonbauteile aufgebracht, um das Dämpfungsverhalten in größerem Maßstab in Fallturmversuchen zu charakterisieren.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Schutzkonstruktionen, Impakteinwirkungen, mineralisch gebundenen Kompositen, Textilbeton, Kurzfaserbeton, Feinbetonmatrix
Concrete construction, reinforced concrete, Protective structures, impact effects, mineral-bonded composites, textile concrete, short-fiber concrete, fine concrete matrix.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Leicht, Lena
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
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2022-11-10T10:45:35Z
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Langzeitverformung semi-integraler Talbrücken: Messung und Simulation
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ger
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qucosa:81789
Im vorliegenden Beitrag werden die prognostizierten Verformungen gemäß der Materialmodelle des fib Model Code 2010 sowie der DIN EN 1992-1-1:2011 realen Messdaten gegenübergestellt, die über einen Zeitraum von mehr als 12 Jahren an einer großen Talbrücke erfasst wurden. Die numerischen Berechnungen zeigen, dass sich die Stoffgesetze deutlich in ihrer Höhe und dem zeitlichen Verlauf der prognostizierten viskosen Betonverformungen unterscheiden. Die höchste Übereinstimmung mit den Messdaten wiesen die Stoffgesetze des EC 2 auf.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Datenvergleich, Prognosen, Verformungen, Talbrücke, Materialmodelle, Messdaten, Langzeitmonitoring
Concrete construction, reinforced concrete, Data comparison, forecasts, deformations, viaduct, material models, measured data, long-term monitoring
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Herbers, Max
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:39:58Z
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Rückseitige Verstärkung von Stahlbetonplatten unter Impaktbeanspruchung
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ger
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qucosa:81789
Im Rahmen der beschriebenen Arbeit erfolgt die experimentelle Untersuchung von nachträglich an Stahlbetonplatten aufgetragenen Verstärkungsschichten, die einer Impaktbelastung ausgesetzt werden. Die Grundlage hierfür bilden drei verschieden bewehrte Testserien, welche anhand eines entwickelten Versuchsschemas geprüft werden. Zielstellung ist die Quantifizierung der Leistungsfähigkeit rückseitig applizierter Verstärkungen sowie die Weiterentwicklung einer bereits existierenden Schädigungsbeschreibung und eines analytischen bzw. numerischen Modells.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Stahlbetonplatten, Verstärkungsschichten, Impaktbelastung, Testverfahren, Quantifizierung, Leistungsfähigkeit
Concrete construction, reinforced concrete, Reinforced concrete slabs, reinforcing layers, impact loading, test methods, quantification, performance.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Bracklow, Franz
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:47:07Z
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Modellierung der Torsionstragfähigkeit segmentierter Betontürme auf Basis der Wölbtheorie dünnwandiger Stäbe
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ger
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qucosa:81789
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Modellierung der Torsionstragfähigkeit segmentierter Betontürme auf Basis der Wölbtheorie dünnwandiger Stäbe. Ziel ist die wirklichkeitsnahe Abbildung des Tragverhaltens und die Entwicklung eines Ingenieurmodells, das dem praktischen Anwender
stets die Kontrolle über sein Handeln bewahrt und die Resultate ohne gesonderten Interpretationsbedarf als Bewertungsgrundlage ansetzt. Auf der Grundlage von mechanischen Modellvorstellungen und nichtlinearen numerischen Untersuchungen wird die sukzessive Entwicklung eines ingenieurmäßigen Ansatzes vorgestellt. Dieser dient als Grundlage der Validierung sorgfältig durchzuführender Versuche an Betonsegmenten.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Torsionstragfähigkeit, Wölbtheorie, nichtlineare numerische Untersuchungen, Windenergieanlagen, Lastumverteilungsprinzip
Concrete construction, reinforced concrete, Torsional strength, arch theory, nonlinear numerical analysis, wind turbines, load redistribution principle.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Klein, Fabian
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:50:55Z
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Ermüdungsverhalten von hochduktilem Kurzfaserbeton
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ger
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Aufgrund seines hervorragenden Verhaltens gegenüber verschiedenen Beanspruchungen ist hochduktiler Beton (engl.: Strain-hardening cement-based composite, SHCC) ein vielversprechender Baustoff für eine Vielzahl an Anwendungen unter statischen, stoßartigen und zyklischen Belastungen. Für einen sicheren Materialeinsatz ist ein tieferes Verständnis des zyklischen Verhaltens erforderlich. Dazu wurden zyklische Belastungsversuche an hochfestem SHCC mit Polyethylen (PE)- Fasern unter Variation des Belastungsregimes durchgeführt. Anhand der Versuche und der morphologischen Analysen konnte gezeigt werden, dass PE-SHCC eine große Sensitivität gegenüber der Variation der mechanischen Einwirkung zeigt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, hochduktiler Beton, zyklische Belastungsversuche, morphologischen Analysen, mechanischen Einwirkung
Concrete construction, reinforced concrete, Strain-hardening cement-based composite, cyclic loading tests, morphological analyses, mechanical action
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ddc:690
Junger, Dominik
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:48:55Z
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Robuste, lebensdauerumfassende Monitoringkonzepte für Offshore-Windenergieanlagen
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
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Für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) wird die Überwachung mittels Monitoringsystemen immer wichtiger für den effizienten Betrieb. Problematisch ist, dass nicht nur die OWEA selbst, sondern auch die Monitoringsysteme altern. Für verlässliche Monitoringsysteme müssen daher auch deren Alterungsprozesse analysiert werden, damit das System lebensdauerumfassend an der OWEA verwendbar ist. Hierfür wurden Laser-Triangulationssensoren untersucht, die unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten ausgesetzt wurden. Das Messsignal wurde temperaturkompensiert und hinsichtlich seiner Messunsicherheit bewertet. Ferner ergaben erste Alterungsversuche, dass noch keine signifikanten Alterungserscheinungen aufgetreten sind.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Offshore-Windenergieanlagen, Monitoringsysteme, Alterungsprozesse, Laser-Triangulationssensoren, Messungen
Concrete construction, reinforced concrete, Offshore wind turbines, monitoring systems, aging processes, laser triangulation sensors, measurements
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ddc:690
Bartels, Jan-Hauke
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T10:52:56Z
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openaire
Untersuchung von ermüdungsbedingten Veränderungen der Ultraschallgeschwindigkeit in Beton
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
In der vorliegenden Untersuchung wurden Messungen der Veränderungen der Ultraschallgeschwindigkeit in Betonproben verwendet, um die Entwicklung der Schädigung in Betonen der Festigkeitsklassen C80/C95 und C120/135 während Ermüdungsversuchen unter verschiedenen Beanspruchungsniveaus zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigten die Abhängigkeit der Entwicklung von Ermüdungsschäden von den Belastungsbedingungen und den Betoneigenschaften. Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen aus den hier vorgestellten Forschungsergebnissen ist, dass die Druckfestigkeit des Betons allein keinen Hinweis darauf gibt, ob ein Beton unter Ermüdungsbeanspruchung ein abruptes Versagen oder ein progressives und angekündigtes Versagensverhalten zeigt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Messung, Ermüdung, Ultraschallgeschwindigkeit, Betoneigenschaften, Forschungsergebnisse
Concrete construction, reinforced concrete, Measurement, material fatigue, ultrasonic velocity, concrete properties, research results
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Beltrán, Raúl
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:00:00Z
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openaire
Wandel im Betonbau: Aktuelle Herausforderungen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-818428
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Der Bausektor wird von Politik und Öffentlichkeit als einer der größten Verbraucher von Ressourcen und als Verursacher hoher CO2-Emissionen wahrgenommen und steht deshalb bereits seit längerem im Fokus von Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsdiskussionen. Zur Unterstützung der im „Grünen Deal“ der EU und im Klimaschutzgesetz (KSG) der Bundesrepublik vorgezeichneten ambitionierten Ziele hat der DAfStb eine Roadmap „Nachhaltig bauen mit Beton“ erarbeitet. Diese beinhaltet konkrete kurz- und mittelfristige Maßnahmen zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele, aus denen dann weitere langfristig angelegte Vorhaben (Forschung, Richtlinien, Normung) entwickelt werden.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Bausektor, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Maßnahmen, Richtlinien
Concrete construction, reinforced concrete, Construction sector, sustainability, climate protection, measures, guidelines
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Breitenbücher, Rolf
Wiens, Udo
Omercic, Mirsada
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T10:54:31Z
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openaire
Rissbreitenentwicklung unter Langzeitbelastung anhand lokaler Verbundbeziehungen
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Das Rissverhalten von Stahlbeton wird maßgeblich durch die Verbundwirkung zwischen Bewehrung und Beton beeinflusst. Aktuelle Untersuchungen befassen sich mit der Rissbreitenentwicklung und Verbundspannungsverteilung unter Langzeitbelastung. Dabei werden verschiedene Betonsorten (fcm ≈ 30–70 MPa), drei unterschiedliche Probetypen sowie faseroptische Sensoren verwendet. In diesem Artikel sind der experimentelle und messtechnische Aufbau sowie die Ergebnisse der ersten Versuchsreihen im Vergleich zu bestehenden Verbundmodellen dargestellt. Darüber hinaus werden Einflüsse des Prüfkörpers und der Verbundlänge sowie die Möglichkeiten zur Erfassung des lokalen Verbundverhaltens mit faseroptischen Sensoren aufgezeigt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Rissverhalten, Betonsorten, messtechnische Aufbau, Ergebnisse, Verbundmodelle
Concrete construction, reinforced concrete, Fracture characteristics, concrete types, metrological set-up for measurement, experimental results, composite models
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Koschemann, Marc
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:02:09Z
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openaire
Pumpverhalten und Blockierungsneigung von Beton: Erkenntnisse aus Großversuchen
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Beim Fördern von Transportbeton mittels Betonpumpen kann es zum unvorhergesehenen Blockieren der Förderleitung kommen. Die Ursachen dafür sind oftmals nicht offensichtlich und können mit rheologischen Eigenschaften des Frischbetons bzw. mit seinem Entmischungsverhalten, der Pumpleitungsgeometrie oder der Pumptechnik zusammenhängen. Die hohe Anzahl an Einflussfaktoren erschwert das Vorhersagen von Blockierungen in einem Fördersystem und ein frühzeitiges Ergreifen von Gegenmaßnahmen. Im vorliegenden Beitrag werden Erkenntnisse aus großmaßstäblichen Pumpversuchen vorgestellt. Diese Versuche wurden im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens „Sichere Betonförderung – Pumpbarkeit und Pumpstabilität“ (AiF-Nr. 20947 BG) durchgeführt, um eine wissenschaftliche Grundlage für die Beschreibung des Blockierungsverhaltens unterschiedlicher Betone zu schaffen und der Baubranche bereitzustellen.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Transportbeton, Betonförderung, Blockierungsverhalten
Concrete construction, reinforced concrete, Ready-mix concrete, concrete pumping, clogging behavior
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Mikhalev, Daniil
Mechtcherine, Viktor
Cotardo, Dario
Haist, Michael
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T10:55:58Z
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openaire
Rissbildung und Rissbreitenentwicklung bei Stahlbetonbauteilen unter verformungsinduziertem Zwang
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-818406
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Der vorliegende Beitrag befasst sich – motiviert vom Detail des monolithischen Anschlusspunktes der Stützen an den Überbau semi-integraler Brücken und den damit einhergehenden Besonderheiten für den Entwurf – mit der Thematik der verformungsinduzierten Rissbildung und ihren Einflussfaktoren. Anhand zweier Versuchsreihen wird der Einfluss der geometrischen Querschnittsparameter (Bewehrungsgrad, Bewehrungsumfang und Anzahl der Bewehrungslagen) auf die Rissbildung infolge Zwangsverformung untersucht.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, verformungsinduzierte Rissbildung, Einflussfaktoren, Zwangsverformung, Querschnittsparameter
Concrete construction, reinforced concrete, deformation-induced fracture formation, influencing factors, forced deformation, cross-section parameters
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ddc:690
Gebauer, Daniel
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T10:57:38Z
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ddc:690
openaire
Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Wasserbauwerken durch faserbewehrte, zementgebundene Komposite
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Sehr viele Infrastrukturbauwerke haben bereits eine hohe Nutzungsdauer hinter sich und müssen instandgesetzt oder neu errichtet werden. Im Zuge der aktuellen Bestrebungen, mit möglichst geringen Materialeinsätzen die notwendige Bauwerkssicherheit zu erzeugen, rücken dünne Instandsetzungsschichten immer häufiger in den Fokus der Planenden. Aufgrund fehlender Beispielbauten und Umsetzungsrichtlinien werden solche Lösungen jedoch oft nicht ausgeführt. Im hier vorgestellten Beispiel wird anhand einer über 100 Jahre alten Schleuse die Möglichkeit einer Sanierung mit dünnen Schichten aus hochduktilem Beton (engl.: strain-hardening cement-based composites, SHCC) und Textilbeton (engl.: textile reinforced concrete, TRC) vorgestellt sowie Ergebnisse aus dem nunmehr dreijährigen Bauwerksmonitoring dargelegt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, dünne Instandsetzungsschichten, Sanierung, hochduktilem Beton, Textilbeton, Bauwerksmonitoring
Concrete construction, reinforced concrete, thin repair layers, refurbishment, strain-hardening cement-based composites, textile reinforced concrete, Facility monitoring
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ddc:690
Reichardt, Michaela
Mechtcherine, Viktor
Müller, Steffen
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:05:49Z
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openaire
Vergleich von Bewertungsmethoden für die rheologischen Eigenschaften von frisch gedrucktem Beton
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-818680
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
In diesem Beitrag wird ein Vergleich zwischen indirekten Testmethoden zur Bewertung der Verbaubarkeit von 3D-gedruckten Mörteln und Betonen vorgestellt. Die Untersuchungen erfolgten an extrudierten Proben von acht zementbasierten Mischungen mit unterschiedlichem rheologischen Verhalten. Auf der Basis der erzielten Ergebnisse werden Vorhersagen zum Material- bzw. Stabilitätsversagen getroffen und mit den Ergebnissen des Direktdruckversuchs verglichen. Anschließend werden die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Prüfmethoden diskutiert. Zu diesen zählen die Techniken der Rotationsrheometrie mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit (engl.: constant rotational velocity, CRV), ein schneller Penetrationstest sowie einaxiale Druckversuche mit und ohne Querdehnungsbehinderung.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, 3D-Druck, Baubranche, Materialdesign, Prüfmethoden, 3D-Druckverfahren, Materialtest, Feinkornbetone, Experimentelle Untersuchungen, Stabilität
Concrete construction, reinforced concrete, 3D printing, construction industry, material design, testing methods, 3D printing process, material testing, fine-grain concretes, experimental testing, stability
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ddc:690
Ivanova, Irina
Mechtcherine, Viktor
Reißig, Silvia
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:07:29Z
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openaire
Rissbildung in 3D-gedruckten Betonelementen infolge plastischen Schwindens: Ursachen und Quantifizierungsmethoden
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Durch den Einsatz des 3D-Drucks mit Beton kann die Produktivität auf der Baustelle enorm gesteigert, der gesamte Bauablauf optimiert und zugleich geometrische Freiheit ohne zusätzliche Kosten realisiert werden. Jedoch bevor der Beton-3D-Druck eine breite Anwendung finden kann, müssen einige Fragen in Bezug auf die Dauerhaftigkeit sowie die Gebrauchsfähigkeit gedruckter Betonelemente erforscht werden. Im vorliegenden Aufsatz wird die Problematik der Verformungen und Rissbildung bei gedruckten Betonelementen infolge des plastischen Schwindens beleuchtet. Außerdem werden geeignete Messverfahren für die Quantifizierung von gehindertem sowie ungehindertem plastischem Schwinden von gedrucktem Beton vorgestellt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Beton-3D-Druck, Dauerhaftigkeit, Gebrauchsfähigkeit, Verformungen, Rissbildung, plastischem Schwinden, Quantifizierung, gedrucktem Beton
Concrete construction, reinforced concrete, Concrete 3D printing, Durability, Serviceability, Deformation, Cracking, Plastic shrinkage, Quantification, Printed concrete
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ddc:690
Markin, Slava
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:48:58Z
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openaire
Alternative mineralische Baustoffe: Potentiale und Eigenschaften
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-818736
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
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Die weltweite Veränderung der klimatischen Bedingungen macht eine deutliche Verringerung des globalen Ausstoßes von Treibhausgasen unumgänglich. Der Bausektor und insbesondere die Zementherstellung sind von diesen Entwicklungen nicht ausgenommen, weshalb die Suche nach alternativen, nachhaltigen Baumaterialien verstärkt in den Fokus der Industrie und der Wissenschaft rückt. Im vorliegenden Artikel sollen einige Entwicklungstendenzen aufgezeigt und gewisse Potentiale und besondere Eigenschaften dieser Materialien hervorgehoben werden. Dabei erheben die Autoren mit diesem Aufsatz keinesfalls den Anspruch auf eine vollständige Darstellung aller bekannten Optionen, sondern er soll vielmehr zu neuen Denkansätzen motivieren und Forschungsbedarf aufzeigen.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, alternative Baustoffe, Nachhaltigkeit, Baumaterialien, Entwicklungstendenzen, Forschung
Concrete construction, reinforced concrete, alternative building materials, sustainability, building materials, development trends, research
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ddc:690
Müller, Steffen
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T12:00:38Z
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ddc:690
openaire
Formwork-free, continuous production of variable frame elements for modular shell structures
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eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Conventional construction of concrete shells involves a costly and time-consuming erection of custom formwork. An alternative approach that avoids this is an on-site assembly of shells from prefabricated
modules. This article presents a new, highly automated method for the production of such modules. The proposed method combines the technology of full-width 3D concrete printing using strain-hardening cement-based composite and the technology of robotic textile mesh production from mineral-impregnated carbon yarns.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, vorgefertigte Module, 3D-Betondruck, Montage vor Ort, Herstellung von Textilgeweben, mineralimprägnierte Kohlenstoffgarne
Concrete construction, reinforced concrete, prefabricated modules, full-width 3D concrete printing, on-site assembly, textile mesh production, mineral-impregnated carbon yarns
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ddc:690
Ivaniuk, Egor
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
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2022-11-10T11:56:36Z
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Additive Fertigung mit Beton
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ger
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Dieser Beitrag bietet einen Überblick über den aktuellen Sachstand auf dem Gebiet der additiven Fertigungsverfahren mit Beton, auch 3D-Betondruck genannt. Im Einzelnen wird auf die zugehörige Materialprüfung von druckbarem bzw. gedrucktem frischem, erhärtendem und erhärtetem Beton eingegangen. Außerdem werden mögliche Varianten zur Integration der Bewehrung in die additive Fertigung mit Beton dargelegt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, additiven Fertigungsverfahren, 3D-Betondruck, Sachstand, Materialprüfung, Bewehrung
Concrete construction, reinforced concrete, additive manufacturing processes, 3D concrete printing, current condition, material testing, reinforcement
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T12:02:49Z
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3D-druckbarer Normalbeton mit grober Gesteinskörnung
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Angetrieben von vielversprechenden Effizienzsteigerungen wird der Beton-3D-Druck stetig weiterentwickelt. Um die gewonnenen Erkenntnisse niederschwellig in die Baupraxis zu überführen, empfehlen sich druckbare Betone im Rahmen des geltenden Regelwerks. Dabei stellt die Limitierung des Mehlkorngehalts eine Herausforderung dar. Um diese zu meistern, wird eine verallgemeinerbare, numerisch unterstützte Anwendung der Korngrößenverteilung nach Andreasen und Andersen als Basis für den Betonentwurf vorgeschlagen. Experimentelle Untersuchungen haben eine gute Verbaubarkeit und hinreichende Extrudierbarkeit eines Betons mit einem 16 mm Größtkorn und einem Mehlkorngehalt von 500 kg/m³ demonstriert.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Beton-3D-Druck, Baupraxis, druckbare Betone, Mehlkorngehalts, Korngrößenverteilung
Concrete construction, reinforced concrete, Concrete 3D printing, construction practice, printable concretes, fines grade, particle size ratio.
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Taubert, Markus
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T11:58:33Z
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Additiv gefertigter Carbonbeton mit mineralischer Tränkung der Garne
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ger
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qucosa:81789
Mit der neuartigen Bauweise der additiven Fertigung wurden verschiedene Strukturen aus Carbonbeton hergestellt. Die in diesem Beitrag thematisierte Besonderheit ist die Verwendung von Carbonbewehrung mit mineralischer Tränkung, die es ermöglicht, den Verbund zur Betonmatrix zu verbessern und das volle Potential der digitalen Fertigung im Hinblick auf die geometrische Freiheit auszuschöpfen. Nach der Vorstellung des verwendeten 3D-Druckverfahrens und der Tränkung der Bewehrung wird auf die unterschiedlichen Möglichkeiten der Bewehrungsintegration eingegangen. Im Anschluss werden die Ergebnisse der mechanischen Untersuchungen an den mittels der bevorzugten Herstellungsweise gefertigten Prüfkörpern unter Einbeziehen von CT-Aufnahmen diskutiert. Die entwickelte Technologie hat das Potential, den Bauprozess effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, 3D-Druckverfahren, Carbonbeton, mineralische Tränkung, Betonmatrix, Bewehrungsintegration
Concrete construction, reinforced concrete, 3D printing process, carbon concrete, mineral impregnation, concrete matrix, reinforcement integration
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ddc:690
Neef, Tobias
Mechtcherine, Viktor
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T09:55:16Z
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Rissdetektion und -lokalisierung in Betonstrukturen mittels Auswertung elektromagnetischer Hochfrequenzwellen
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ger
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Das Erkennen und die Lokalisierung kritischer Risse ist ein wesentlicher Schlüssel für eine sichere und nachhaltige Bauwerksnutzung. In diesem Beitrag wird ein neuartiges, kostengünstiges Sensorsystem
vorgestellt, das zur Echtzeit-Zustandsüberwachung von sowohl neuen als auch Bestandsbauwerken geeignet ist. Erste Ergebnisse zeigen, dass das System prinzipiell in der Lage ist, die Gesamtdehnung eines Bauteiles zu erfassen sowie auftretende Risse zu erkennen und zu lokalisieren. Die Erkennungsgenauigkeit hängt dabei von technischen Parametern ab, wodurch das System auf verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden kann.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Sensorsystem, Hochfrequenzmessung, Zustandsüberwachung, Bauwerke, Risse, Lokalisierung
Concrete construction, reinforced concrete, Sensor system, high frequency measurement, condition monitoring, structures, cracks, localization
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ddc:690
Hegler, Sebastian
Mechtcherine, Viktor
Liebscher, Marco
Plettemeier, Dirk
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T12:18:10Z
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Carbonbeton unter Druck: Einfluss von Querdruck und Querzug
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Während die Zugfestigkeit im Fokus der Forschung am Werkstoff Carbonbeton steht, wurde die Tragfähigkeit des Materials unter Druck bisher kaum untersucht. Aufbauend auf ersten Erkenntnissen zur einaxialen Druckfestigkeit von Carbonbeton werden im Rahmen dieses Projekts scheibenförmige Prüfkörper aus Carbonbeton mit einer kombinierten Einwirkung aus Druck und zusätzlich wirkenden Querdruck- und Querzugbelastungen betrachtet. Dieser Beitrag stellt die ersten Ergebnisse der zweiaxialen Druckbelastungen vor und gibt einen Ausblick auf weiterführende Untersuchungen im Projekt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Carbonbeton, Tragfähigkeit, Druck, zweiaxialen Druckbelastung, Untersuchung
Concrete construction, reinforced concrete, Carbon concrete, bearing capacity, force, biaxial compressive load, investigation
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Betz, Peter
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T12:14:32Z
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openaire
Existing codes and guidelines for durability design of FRP reinforcement
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eng
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
There are various approaches available for the durability design of non-metallic reinforcement in concrete, such are ACI 440.1R-15, BISE-99, CHBDC-07, NS3473-98, and JSCE-97.These available design approaches are very general and consolidate all effects into a single factor for each type of Fiber Reinforced Polymer (FRP) material depending on the type of fiber, which does not actually resemble the real concrete service life. Thus, more reliable design approaches are in need and have been developed in recent years which tried to simulate real-life conditions. They provide safety factors by not only considering the type of fiber, but also the moisture conditions, temperature conditions, diameter of the bar, and service life of the structure. Such design approaches need to be considered in the standards that can be applied in the concrete design context. This study was a part of my master’s thesis.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, nicht-metallische Bewehrung, Dauerhaftigkeitsbemessung, Bemessungsansätze, Sicherheitsfaktoren
Concrete construction, reinforced concrete, non-metallic reinforcement, durability design, design approaches, safety factors
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Ur Rehman, Nazaib
Michler, Harald
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-10T12:20:34Z
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Untersuchung von Stäben und Gelegen aus rezyklierten Carbonfasern
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ger
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Die Wiederverwendung von Carbonfasern gewinnt angesichts steigender Ressourcenknappheit und Klimaschutzbestrebungen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere die ganzheitliche Betrachtung von geschlossenen Stoffkreisläufen erreicht im Bauwesen einen immer höheren Stellenwert. Durch das Aufbereiten und In-Form-Bringen von Carbonfasern zu Halbzeugen wird der noch offene Stoffkreislauf geschlossen. Aufgrund von unterschiedlichen technologischen Hürden unterliegt die konstante Herstellung von Stäben und Gelegen aus recycelten Carbonfasern bei gleichbleibender Qualität noch großen Schwankungen. Ziel der Forschung ist die Untersuchung und Charakterisierung von Carbonstäben und Carbongelegen aus recycelten Fasern im Vergleich zu Halbzeugen aus neuen Carbonfasern.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Wiederverwendung, Carbonfasern, technologischen Hürden, geschlossene Stoffkreisläufe, Untersuchung, Charakterisierung
Concrete construction, reinforced concrete, Reuse, carbon fibers, technological hurdles, closed-loop materials, investigation, characterization
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Baumgärtel, Enrico
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-10-27T12:54:52Z
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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3093301-8
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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ddc:690
Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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2022-10-27
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2022-11-10T12:25:37Z
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Use of pervading internal shell-type substructures to dissolve compact components
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eng
Nature brings lot of possibilities and inspirational ideas in various industries. Many fields of human activity from transportation, energy and electronics derives inspiration from natural structures and systems to be more efficient. The civil engineering and industry of building materials is not an exception. The ongoing joint research project CRC/TRR 280 [1] aimed on looking for a new methodology and approaches in design of light weight and bio inspired structures made of textile reinforced concrete (TRC). Special interest is on shell structures with membrane stresses that brings an extremely favourable span-to-material ratio that in turn means excellent structural performance. The current paper aimed to show the numerical side of the current research project.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Leichtbau, textilbewehrter Beton, Schalentragwerke, Spannweiten-Material-Verhältnis, aktuelles Forschungsprojekt
Concrete construction, reinforced concrete, light weight, textile reinforced concrete, shell structures, span-to-material ratio, current research project
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ddc:690
Vakaliuk, Iurii
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-10-27T12:55:54Z
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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2022-10-27
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2022-10-27T12:53:42Z
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openaire
Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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ger
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3093301-8
qucosa:76139
Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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ddc:690
Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2022
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2022-10-27
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2022-11-10T12:28:19Z
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openaire
61. Forschungskolloquium und 9. Jahrestagung des DAfStb mit den 14. Carbon- und Textilbetontagen: Vorwort zum Tagungsband
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
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Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, Vorwort
Concrete construction, reinforced concrete, preface
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ddc:690
Wiens, Udo
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb)
Technische Universität Dresden
Technische Universität Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T12:30:14Z
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openaire
Herzlich willkommen an der TU Dresden!
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ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
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Betonbau, Stahlbeton, DAfStb
Concrete construction, reinforced concrete
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Curbach, Manfred
Mechtcherine, Viktor
Marx, Steffen
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-09
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2022-11-10T12:11:57Z
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ddc:690
openaire
DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit Nichtmetallischer Bewehrung“: Von Forschung und Pilotprojekten zum Regelwerk
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-818808
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-817893
qucosa:81789
Der Einsatz von Betonbauteilen mit nichtmetallischer Bewehrung ist aktuell auf Pilotbauwerke beschränkt. Die Aufnahme der nichtmetallischen Bewehrung in den Annex R der Neufassung des Eurocode 2 zeigt aber deren steigende Bedeutung. Die für das Jahr 2022 geplante Veröffentlichung des Gelbdruckes der DAfStb-Richtlinie „Betonbauteile mit nichtmetallischer Bewehrung“ stellt einen wesentlichen Meilenstein dar, um die baupraktische Umsetzung für den Neubau zu erleichtern. Aus Forschungsprojekten ist über Pilotanwendungen mit vorhabenbezogenen Genehmigungen ein Regelwerk entstanden, das der Tragwerksplanung Vorgaben zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung und den Herstellern Angaben zu den für die Anwendung der Richtlinie erforderlichen Kennwerten der Bewehrungen sowie Hinweise für die Bauausführung bereitstellt.
Betonbau, Stahlbeton, DAfStb, nichtmetallischen Bewehrung, Betonbauteile, baupraktische Umsetzung, Forschungsaktivitäten
Concrete construction, reinforced concrete, non-metallic reinforcement, concrete components, practical implementation in construction, research activities
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ddc:690
Will, Norbert
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb)
TU Dresden
TU Dresden
2022
2022-11-10
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2022-11-28T08:13:30Z
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ddc:690
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openaire
Development and testing of fast curing, mineral-impregnated carbon fiber (MCF) reinforcements based on metakaolin-made geopolymers
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-824328
eng
0958-9465
103898
10.1016/j.cemconcomp.2020.103898
Mineralisch getränkte Carbonfasern (MCF) stellen eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Stahlbewehrung in Beton dar. Für eine effiziente industrielle Herstellung von MCF muss eine ausreichende Verarbeitungszeit für die Imprägniersuspension gewährleistet sein. In der vorliegenden Untersuchung wurde zu diesem Zweck ein aus Metakaolin hergestelltes Geopolymer (GP) entwickelt und getestet. Die Tränkung von Carbonfasergarnen wurde kontinuierlich und automatisiert durchgeführt. Anschließend wurden die MCF bei 75 °C wärmebehandelt, um die Reaktionsprozesse zu beschleunigen. Die mechanische Leistung von MCF nahm im Verlauf des Aushärtungsprozesses von 2 auf 8 Stunden allmählich zu, was auf das größere Ausmaß der Geopolymerisation zurückzuführen ist. Bei einer solchen verlängerten Aushärtung zeigten thermogravimetrische und mikroskopische Analysen zwar eine stärkere 'reagierte' Mikrostruktur, aber auch einen höheren Gehalt an Hohlräumen. Nach 8-stündigen Erhitzen erreichten die Zugfestigkeit und der Young-Modul von MCF 2960 MPa bzw. 259 GPa, bezogen auf die Garnquerschnittsfläche.:Abstract
Schlagwörter
1. Einleitung
2. Experimentelles Programm
2.1. Materialien
2.2. Herstellung von MCF
2.3. Testen der Geopolymermatrix
2.4. Mechanische Prüfung von MCF
2.5. Morphologische Charakterisierung
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1. Charakterisierung der Geopolymermatrix
3.2. Hergestellte MCF mit Geopolymer und Wärmebehandlung bei 75 °C.
3.3. Chemische und morphologische Analyse
4. Schlussfolgerung
Erklärung des konkurrierenden Interesses
Literaturen
Mineral-impregnated, carbon fiber composites (MCF) are a promising alternative to conventional concrete reinforcements. For the efficient industrial production of MCF, sufficient processing time for the impregnation suspension must be ensured. In the present investigation, a metakaolin-made geopolymer (GP) has been developed and tested for this purpose. The impregnation of carbon-fiber yarns was performed continuously and automated. Subsequently, the MCF were heat-treated at 75 °C to accelerate the reaction processes. The mechanical performance of MCF gradually increased in the advancement of the curing process from 2 to 8 h, which is attributed to the greater extent of geopolymerization. In such extended curing, thermogravimetric and microscopic analysis showed indeed a more “reacted” microstructure but also a higher content of voids. After heating for 8 h, the tensile strength and Young's modulus of MCF reached 2960 MPa and 259 GPa, respectively, when related to the yarn cross-sectional area.:Abstract
Schlagwörter
1. Einleitung
2. Experimentelles Programm
2.1. Materialien
2.2. Herstellung von MCF
2.3. Testen der Geopolymermatrix
2.4. Mechanische Prüfung von MCF
2.5. Morphologische Charakterisierung
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1. Charakterisierung der Geopolymermatrix
3.2. Hergestellte MCF mit Geopolymer und Wärmebehandlung bei 75 °C.
3.3. Chemische und morphologische Analyse
4. Schlussfolgerung
Erklärung des konkurrierenden Interesses
Literaturen
Carbonfaserverbundwerkstoff, Mineralische Tränkung, Geopolymer, Bewehrung, Automatisierte Verarbeitung
Carbon fiber composite, Mineral impregnation, Geopolymer, Reinforcement, Automated processing
info:eu-repo/classification/ddc/690
ddc:690
Zhao, Jitong
Liebscher, Marco
Michel, Albert
Junger, Dominik
Trindade, Ana Carolina Constâncio
Silva, Fláviode Andrade
Mechtcherine, Viktor
Elsevier
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2022-11-28
info:eu-repo/grantAgreement/Europäisch Sozialfond/Richtlinie des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst zur Förderung von aus dem Europäischen Sozialfonds mitfinanzierten Vorhaben in den Bereichen Hochschule und Forschung im Freistaat Sachen für die Förderperiode 2014 bis 2020/100380876//Anorganisch getränkte Carbonfaserbewehrung auf Basis von Geopolymersuspensionen/LIP/KAKO2019_TUD
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2023-01-17T14:16:34Z
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Bautrend: Online-Magazin für das Baugewerbe in Sachsen
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ger
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Sachsen, Bauwesen, Bauwirtschaft, Zeitschrift
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Sachsen; Bauwirtschaft
Sächsischer Baugewerbeverband
Landesverband Sächsischer Bauinnungen
2023
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