@phdthesis{Walther, author = {Walther, Tino}, title = {Ein Modell zur Optimierung der Bauleistungsfeststellung von Linienbaustellen}, publisher = {Eigenverlag der Professur Baubetrieb und Bauverfahren}, address = {Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4911}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230210-49115}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {168}, abstract = {Das Wissen um den realen Zustand eines Bauprojektes stellt eine entscheidende Kernkompetenz eines steuernden bauausf{\"u}hrenden Unternehmens dar. Der bewusste Umgang mit Informationen und deren effiziente Nutzung sind entscheidende Erfolgsfaktoren f{\"u}r die zeit-, kosten- und qualit{\"a}tsgerechte Realisierung von Bauprojekten. Obwohl die erforderlichen Erfolgsfaktoren bekannt sind, sind Kosten- und Termin{\"u}berschreitungen von Bauprojekten keine Seltenheit - eher das Gegenteil ist der Fall. Zukunftsweisende Digitalisierungsprojekte aber geben Anlass zu Hoffnung. Ein Beispiel ist der bereits im Dezember 2015 vom Bundesministerium f{\"u}r Verkehr und digitale Infrastruktur ins Leben gerufene Stufenplan Digitales Planen und Bauen. Dieser hat die Aufgabe fl{\"a}chendeckend die Methodik des Building Information Modeling (BIM) im Infrastrukturbereich einzuf{\"u}hren und somit die Digitalisierung in Deutschland zukunftsweisend voranzutreiben, indem erfolgreiche Bauprojekte mit durchg{\"a}ngigen Informationsfl{\"u}ssen arbeiten. Seither existiert eine Vielzahl an Digitalisierungsprojekten, alle mit gleichen Zielen. Nachweislich lassen sich hinsichtlich dessen allerdings auch vermehrt Defizite aufzeigen. So ist der Fortschritt sehr heterogen verteilt und l{\"a}sst sich f{\"u}r die Branche nicht allgemeing{\"u}ltig festlegen. Mit einer internationalen Literaturrecherche sowie einer empirischen Studie als Untersuchungsmethode wurde in Form von Interviews mit Fachkundigen der tats{\"a}chliche Zustand der Digitalisierungs- und der BIM-Anwendungen im Straßenbau f{\"u}r den Controllingprozess der Bauleistungsfeststellung untersucht. Die erhobenen Daten wurden aufbereitet und anschließend softwaregest{\"u}tzt einer inhaltlichen Analyse unterzogen. In Kombination mit den Ergebnissen der Literaturrecherche wurden notwendige Anforderungen f{\"u}r den Controllingprozess der Bauleistungsfeststellung erhoben. Auf dieser Grundlage wurde ein Modell im Sinne der Systemtheorie zur Optimierung der Bauleistungsfeststellung entwickelt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Integration der modellbasierten Arbeitsweise in die Prozesse der Bauleistungsfeststellung eines Bauunternehmens. Grundlage ist die objektive Auswertung des Fertigstellungsgrades (Baufortschrittes) mittels Luftbildaufnahmen. Deren Auswertung auf Basis eines Algorithmus und die systematische Identifikation des Baufortschrittes integriert in den Prozess der Bauleistungsfeststellung werden zu einem neu entwickelten Gesamtsystem mit dem Ergebnis eines optimierten Modells. Das entwickelte Modell wurde hinsichtlich Anwendbarkeit und praktischer Relevanz an ausgew{\"a}hlten Beispielszenarien untersucht und nachgewiesen.}, subject = {Building Information Modeling}, language = {de} } @phdthesis{Riechert, author = {Riechert, Christin}, title = {Hydratation und Eigenschaften von Gips-Zement-Puzzolan-Bindemitteln mit alumosilikatischen Puzzolanen}, isbn = {978-3-00-073003-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4707}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220825-47076}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {148}, abstract = {Reine Calciumsulfatbindemittel weisen eine hohe L{\"o}slichkeit auf. Feuchteinwirkung f{\"u}hrt zudem zu starken Festigkeitsverlusten. Aus diesem Grund werden diese Bindemittel ausschließlich f{\"u}r Baustoffe und -produkte im Innenbereich ohne permanenten Feuchtebeanspruchung eingesetzt. Eine M{\"o}glichkeit, die Feuchtebest{\"a}ndigkeit zu erh{\"o}hen, ist die Beimischung puzzolanischer und zement{\"a}rer Komponenten. Diese Mischsysteme werden Gips-Zement-Puzzolan-Bindemittel (kurz: GZPB) genannt. Mischungen aus Calciumsulfaten und Portlandzementen allein sind aufgrund der treibenden Ettringitbildung nicht raumbest{\"a}ndig. Durch die Zugabe von puzzolanischen Stoffen k{\"o}nnen aber Bedingungen im hydratisierenden System geschaffen werden, welche eine rissfreie Erh{\"a}rtung erm{\"o}glichen. Hierf{\"u}r ist eine exakte Rezeptierung der GZPB notwendig, um die GZPB-typischen, ettringitbedingten Dehnungen zeitlich zu begrenzen. Insbesondere bei alumosilikatischen Puzzolanen treten w{\"a}hrend der Hydratation gegen{\"u}ber rein silikatischen Puzzolanen deutlich h{\"o}here Expansionen auf, wodurch die Gefahr einer potenziellen Rissbildung steigt. F{\"u}r die Erstellung geeigneter GZPB-Zusammensetzungen bedarf es daher einer Methodik, um raumbest{\"a}ndig erh{\"a}rtende Systeme sicher von destruktiven Mischungen unterscheiden zu k{\"o}nnen. Sowohl f{\"u}r die Rezeptierung als auch f{\"u}r die Anwendung der GZPB existieren in Deutschland keinerlei Normen. Dar{\"u}ber hinaus sind die Hydratationsvorg{\"a}nge sowie die entstehenden Produkte nicht konsistent beschrieben. Auch auf die Besonderheiten der GZPB mit alumosilikatischen Puzzolanen wird in der Literatur nur unzureichend eingegangen. Ziel war es daher, ein grundlegendes Verst{\"a}ndnis der Hydratation sowie eine sichere Methodik zur Rezeptierung raumbest{\"a}ndig und rissfrei erh{\"a}rtender GZPB, insbesondere in Hinblick auf die Verwendung alumosilikatischer Puzzolane, zu erarbeiten. Dar{\"u}ber hinaus sollte systematisch der Einfluss der Einzelkomponenten auf Hydratation und Eigenschaften dieser Bindemittelsysteme untersucht werden. Dies soll erm{\"o}glichen, die GZPB f{\"u}r ein breites Anwendungsspektrum als Bindemittel zu etablieren, und somit vorteilhafte Eigenschaften der Calciumsulfate (geringe Schwindneigung, geringe CO2-Emission etc.) mit der Leistungs-f{\"a}higkeit von Zementen (Wasserbest{\"a}ndigkeit, Festigkeit, Dauerhaftigkeit etc.) zu verbinden. Als Ausgangsstoffe der Untersuchungen zu den GZPB wurden Stuckgips und Alpha-Halbhydrat als Calciumsulfatbindemittel in unterschiedlichen Anteilen im GZPB verwendet. Die Puzzolan-Zement-Verh{\"a}ltnisse wurden ebenfalls variiert. Als Puzzolan kam f{\"u}r den Großteil der Untersuchungen ein alumosilikatisches Metakaolin zum Einsatz. Als kalkspendende Komponente diente ein reiner Portlandzement. Das Untersuchungsprogramm gliederte sich in 4 Teile. Zuerst wurde anhand von CaO- und pH-Wert-Messungen in Suspensionen sowie dem L{\"a}ngen{\"a}nderungsverhalten von Bindemittelleimen verschiedener Zusammensetzungen eine Vorauswahl geeigneter GZPB-Rezepturen ermittelt. Danach erfolgten, ebenfalls an Bindemittelleimen, Untersuchungen zu den Eigenschaften der als geeignet eingesch{\"a}tzten GZPB-Mischungen. Hierzu z{\"a}hlten Langzeitbetrachtungen zur rissfreien Erh{\"a}rtung bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen sowie die Festigkeitsentwicklung im trockenen und feuchten Zustand. Im n{\"a}chsten Schritt wurde anhand zweier exemplarischer GZPB-Zusammensetzungen (mit silikatischen und alumosilikatischen Puzzolan) die prinzipiell m{\"o}gliche Phasenzusammensetzung unter Variation des Puzzolan-Zement-Verh{\"a}ltnisses (P/Z-Verh{\"a}ltnis) und des Calciumsulfatanteils im thermodynamischen Gleichgewichtszustand berechnet. Hier wurde im Besonderen auf Unterschiede der silikatischen und alumosilikatischen Puzzolane eingegangen. Im letzten Teil der Untersuchungen wurden die Hydratationskinetik der GZPB sowie die Gef{\"u}geentwicklung n{\"a}her betrachtet. Hierf{\"u}r wurden die Porenl{\"o}sungen chemisch analysiert und S{\"a}ttigungsindizes berechnet, sowie elektronenmikropische, porosimetrische und r{\"o}ntgenografische Untersuchungen durchgef{\"u}hrt. Abschließend wurden die Ergebnisse gesamtheitlich interpretiert, da die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungsprogramme miteinander in Wechselwirkung stehen. Als haupts{\"a}chliche Hydratationsprodukte wurden Calciumsulfat-Dihydrat, Ettringit und C-(A)-S-H-Phasen ermittelt, deren Anteile im GZPB neben dem Calciumsulfatanteil und dem Puzzolan-Zement-Verh{\"a}ltnis auch deutlich vom Wasserangebot und der Gef{\"u}geentwicklung abh{\"a}ngen. Bei Verwendung von alumosilikatischen Puzzolans kommt es wahrscheinlich zur teilweisen Substitution des Siliciums durch Aluminium in den C-S-H-Phasen. Dies erscheint aufgrund des Nachweises der f{\"u}r diese Phasen typischen, folienartigen Morphologie wahrscheinlich. Portlandit wurde in raumbest{\"a}ndigen GZPB-Systemen nur zu sehr fr{\"u}hen Zeitpunkten in geringen Mengen gefunden. In den Untersuchungen konnte ein Teil der in der Literatur beschriebenen, prinzipiellen Hydratationsabl{\"a}ufe best{\"a}tigt werden. Bei Verwendung von Halbhydrat als Calciumsulfatkomponente entsteht zuerst Dihydrat und bildet die Prim{\"a}rstruktur der GZPB. In dieses existierende Grundgef{\"u}ge kristallisieren dann das Ettringit und die C-(A)-S-H-Phasen. In den GZPB sorgen entgegen der Beschreibungen in der Literatur nicht ausschließlich die C-(A)-S-H-Phasen zur Verbesserung der Feuchtebest{\"a}ndigkeit und der Erh{\"o}hung des Festigkeitsniveaus, sondern auch das Ettringit. Beide Phasen {\"u}berwachsen im zeitlichen Verlauf der Hydratation die Dihydratkristalle in der Matrix und h{\"u}llen diese - je nach Calciumsulfatanteil im GZPB - teilweise oder vollst{\"a}ndig ein. Diese Umh{\"u}llung sowie die starke Gef{\"u}geverdichtung durch die C-(A)-S-H-Phasen und das Ettringit bedingen, dass ein l{\"o}sender Angriff durch Wasser erschwert oder gar verhindert wird. Gleichzeitig wird die Gleitf{\"a}higkeit an den Kontaktstellen der Dihydratkristalle verringert. Eine rissfreie und raumbest{\"a}ndige Erh{\"a}rtung ist f{\"u}r die gefahrlose Anwendung eines GZPB-Systems essentiell. Hierf{\"u}r ist die Kinetik der Ettringitbildung von elementarer Bedeutung. Die gebildete Ettringitmenge spielt nur eine untergeordnete Rolle. Selbst ausgepr{\"a}gte, ettringitbedingte Dehnungen und hohe sich bildende Mengen f{\"u}hren zu fr{\"u}hen Zeitpunkten, wenn die Dihydratkristalle noch leicht gegeneinander verschiebbar sind, zu keinen Sch{\"a}den. Bleibt die {\"U}bers{\"a}ttigung bez{\"u}glich Ettringit und somit auch der Kristallisationsdruck allerdings {\"u}ber einen langen Zeitraum hoch, gen{\"u}gen bereits geringe Ettringitmengen, um das sich stetig verfestigende Gef{\"u}ge stark zu sch{\"a}digen. Die f{\"u}r die raumbest{\"a}ndige Erh{\"a}rtung der GZPB notwendige, schnelle Abnahme der Ettringit{\"u}bers{\"a}ttigung wird haupts{\"a}chlich durch die Reaktivit{\"a}t des Puzzolans beeinflusst. Die puzzolanische Reaktion f{\"u}hrt zur Bindung des aus dem Zement stammenden Calciumhydroxid durch die Bildung von C-(A)-S-H-Phasen und Ettringit. Hierdurch sinkt die Calcium- und Hydroxidionenkonzentration in der Porenl{\"o}sung im Verlauf der Hydratation, wodurch auch die {\"U}bers{\"a}ttigung bez{\"u}glich Ettringit abnimmt. Je h{\"o}her die Reaktivit{\"a}t des Puzzolans ist, desto schneller sinkt der S{\"a}ttigungsindex des Ettringits und somit auch der Kristallisationsdruck. Nach Unterschreiten eines noch n{\"a}her zu kl{\"a}rendem Grenzwert der {\"U}bers{\"a}ttigung stagnieren die Dehnungen. Das Ettringit kristallisiert bzw. w{\"a}chst nun bevorzugt in den Poren ohne eine weitere, {\"a}ußere Volumenzunahme zu verursachen. Um eine schadensfreie Erh{\"a}rtung des GZPB zu gew{\"a}hrleisten, muss gerade in der fr{\"u}hen Phase der Hydratation ein ausreichendes Wasserangebot gew{\"a}hrleistet werden, so dass die Ettringitbildung m{\"o}glichst vollst{\"a}ndig ablaufen kann. Andernfalls kann es bei einer Wiederbefeuchtung zur Reaktivierung der Ettringitbildung kommen, was im eingebauten Zustand Sch{\"a}den verursachen kann. Die Gew{\"a}hrleistung eines ausreichenden Wasserangebots ist im GZPB-System nicht unproblematisch. In Abh{\"a}ngigkeit der GZPB-Zusammensetzung k{\"o}nnen sich große Ettringitmengen bilden, die einen sehr hohen Wasserbedarf aufweisen. Deshalb kann es, je nach verwendeten Wasser-Bindemittel-Wert, im Bindemittelleim zu einem Wassermangel kommen, welcher die weitere Hydratation verlangsamt bzw. komplett verhindert. Zudem k{\"o}nnen GZPB-Systeme teils sehr dichte Gef{\"u}ge ausbilden, wodurch der Wassertransport zum Reaktionsort des Ettringits zus{\"a}tzlich behindert wird. Die Konzeption raumbest{\"a}ndiger GZPB-Systeme muss anhand mehrerer aufeinander aufbauender Untersuchungen erfolgen. Zur Vorauswahl geeigneter Puzzolan-Zementverh{\"a}ltnisse eignen sich die Messungen der CaO-Konzentration und des pH-Wertes in Suspensionen. Als alleinige Beurteilungsgrundlage reicht dies allerdings nicht aus. Zus{\"a}tzlich muss das L{\"a}ngen{\"a}nderungs-verhalten beurteilt werden. Raumbest{\"a}ndige Mischungen mit alumosilikatischen Puzzolanen zeigen zu fr{\"u}hen Zeitpunkten starke Dehnungen, welche dann abrupt stagnieren. Stetige - auch geringe - Dehnungen weisen auf eine destruktive Zusammensetzung hin. Mit diesem mehrstufigen Vorgehen k{\"o}nnen raumbest{\"a}ndige, stabile GZPB-Systeme konzipiert werden, so dass die Zielstellung der Arbeit erreicht wurde und ein sicherer praktischer Einsatz dieser Bindemittelart gew{\"a}hrleistet werden kann.  }, subject = {Gips}, language = {de} } @phdthesis{Tatarin, author = {Tatarin, Ren{\´e}}, title = {Charakterisieren struktureller Ver{\"a}nderungen in zementgebundenen Baustoffen durch akustische zerst{\"o}rungsfreie Pr{\"u}fverfahren}, publisher = {Cuvillier Verlag}, address = {G{\"o}ttingen}, isbn = {978-3-7369-7575-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4592}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220215-45920}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {293}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit wird das Charakterisieren struktureller Ver{\"a}nderungen zementgebundener Baustoffe durch zwei auf dem Ultraschall-Transmissionsverfahren beruhenden Methoden der zerst{\"o}rungsfreien Pr{\"u}fung (ZfP) mit mechanischen Wellen vorgenommen. Zur kontinuierlichen Charakterisierung der Erstarrung und Erh{\"a}rtung frischer zementgebundener Systeme wird ein auf Ultraschallsensoren f{\"u}r Longitudinal- und Scherwellen basierendes Messsystem in Kombination mit zugeh{\"o}rigen Verfahrensweisen zur Datenauswertung konzipiert, charakterisiert und angewandt. Gegen{\"u}ber der bislang {\"u}blichen alleinigen Bewertung der Verfestigung anhand indirekter Ultraschallparameter wie Ausbreitungsgeschwindigkeit, Signalenergie oder Frequenzgehalt der Longitudinalwelle l{\"a}sst sich damit eine direkte, sensible Erfassung der sich w{\"a}hrend der Strukturbildung entwickelnden dynamischen elastischen Eigenschaften auf der Basis prim{\"a}rer physikalischer Werkstoffparameter erreichen. Insbesondere Scherwellen und der dynamische Schubmodul sind geeignet, den graduellen {\"U}bergang zum Festk{\"o}rper mit {\"U}berschreiten der Perkolationsschwelle sensibel und unabh{\"a}ngig vom Luftgehalt zu erfassen. Die zeitliche Entwicklung der dynamischen elastischen Eigenschaften, die Strukturbildungsraten sowie die daraus extrahierten diskreten Ergebnisparameter erm{\"o}glichen eine vergleichende quantitative Charakterisierung der Strukturbildung zementgebundener Baustoffe aus mechanischer Sicht. Dabei lassen sich typische, oft unvermeidbare Unterschiede in der Zusammensetzung der Versuchsmischungen ber{\"u}cksichtigen. Der Einsatz laserbasierter Methoden zur Anregung und Erfassung von mechanischen Wellen und deren Kombination zu Laser-Ultraschall zielt darauf ab, die mit der Anwendung des konventionellen Ultraschall-Transmissionsverfahrens verbundenen Nachteile zu eliminieren. Diese resultieren aus der Sensorgeometrie, der mechanischen Ankopplung und bei einer Vielzahl von Oberfl{\"a}chenpunkten aus einem hohen pr{\"u}ftechnischen Aufwand. Die laserbasierte, interferometrische Erfassung mechanischer Wellen ist gegen{\"u}ber Ultraschallsensoren rauschbehaftet und vergleichsweise unsensibel. Als wesentliche Voraussetzung der scannenden Anwendung von Laser-Ultraschall auf zementgebundene Baustoffe erfolgen systematische experimentelle Untersuchungen zur laserinduzierten ablativen Anregung. Diese sollen zum Verst{\"a}ndnis des Anregungsmechanismus unmittelbar auf den Oberfl{\"a}chen von zementgebundenen Baustoffen, Gesteinsk{\"o}rnungen und metallischen Werkstoffen beitragen, relevante Einflussfaktoren aus den charakteristischen Materialeigenschaften identifizieren, geeignete Prozessparameter gewinnen und die Verfahrensgrenzen aufzeigen. Unter Einsatz von Longitudinalwellen erfolgt die Anwendung von Laser-Ultraschall zur zeit- und ortsaufgel{\"o}sten Charakterisierung der Strukturbildung und Homogenit{\"a}t frischer sowie erh{\"a}rteter Proben zementgebundener Baustoffe. W{\"a}hrend der Strukturbildung wird erstmals eine simultane ber{\"u}hrungslose Erfassung von Longitudinal- und Scherwellen vorgenommen. Unter Anwendung von tomographischen Methoden (2D-Laufzeit¬tomo¬graphie) werden {\"u}berlagerungsfreie Informationen zur r{\"a}umlichen Verteilung struktureller Gef{\"u}gever{\"a}nderungen anhand der longitudinalen Ausbreitungsgeschwindigkeit bzw. des relativen dynamischen Elastizit{\"a}tsmoduls innerhalb von virtuellen Schnittebenen gesch{\"a}digter Probek{\"o}rper gewonnen. Als beton-sch{\"a}digende Mechanismen werden exemplarisch der kombinierte Frost-Tausalz-Angriff sowie die Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion (AKR) herangezogen. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Verfahren der zerst{\"o}rungsfreien Pr{\"u}fung bieten erweiterte M{\"o}glichkeiten zur Charakterisierung zementgebundener Baustoffe und deren strukturellen Ver{\"a}nderungen und lassen sich zielgerichtet in der Werkstoffentwicklung, bei der Qualit{\"a}tssicherung sowie zur Analyse von Schadensprozessen und -ursachen einsetzen.}, subject = {Beton}, language = {de} } @phdthesis{Truemer, author = {Tr{\"u}mer, Andr{\´e}}, title = {Calcinierte Tone als Puzzolane der Zukunft - Von den Rohstoffen bis zur Wirkung im Beton}, isbn = {978-3-00-065011-6}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4096}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200214-40968}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {222}, abstract = {Vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Nachfrage an Beton wie auch ambitionierter Reduktionsziele beim in der Zementproduktion anfallenden CO2 gelten calcinierte Tone als derzeit aussichtsreichste technische Neuerung im Bereich nachhaltiger Bindemittelkonzepte. Unter Ausnutzung ihrer Puzzolanit{\"a}t soll ein erheblicher Teil der Klinkerkomponente im Zement ersetzt werden, wobei der zu ihrer Aktivierung notwendige Energiebedarf vergleichsweise niedrig ist. Wesentliche Vorteile der Tone sind ihre weltweit nahezu unbegrenzte Verf{\"u}gbarkeit sowie der {\"a}ußerst geringe rohstoffbedingte CO2-Ausstoß w{\"a}hrend der Calcinierung. Schwierigkeiten auf dem Weg der Umsetzung bestehen allerdings in der Vielseitigkeit des Systems, welches durch eine hohe Variet{\"a}t der Rohtone und des daraus folgenden thermischen Verhaltens gekennzeichnet ist. Entsprechend schwierig ist die {\"U}bertragbarkeit von Erfahrungen mit bereits etablierten calcinierten Tonen wie dem Metakaolin, der sich durch hohe Reinheit, einen aufwendigen Aufbereitungsprozess und eine entsprechend hohe Reaktivit{\"a}t auszeichnet. Ziel der Arbeit ist es daher, den bereits erlangten Kenntnisstand auf andere, wirtschaftlich relevante Tone zu erweitern und deren Eignung f{\"u}r die Anwendung im Beton herauszuarbeiten. In einem mehrstufigen Arbeitsprogramm wurde untersucht, inwieweit großtechnisch nutzbare Tone aktivierbar sind und welche Eigenschaften sich daraus f{\"u}r Zement und Beton ergeben. Die dabei festgestellte Reihenfolge Kaolinit > Montmorillonit > Illit beschreibt sowohl die Reaktivit{\"a}t der Brennprodukte als auch umgekehrt die H{\"o}he der optimalen Calciniertemperatur. Auch wandelt sich der Charakter der entstandenen Metaphasen in dieser Abfolge von r{\"o}ntgenamorph und hochreaktiv zu glasig und reaktionstr{\"a}ge. Trotz dieser Einordnung konnte selbst mit dem Illit eine mit Steinkohlenflugasche vergleichbare Puzzolanit{\"a}t festgestellt werden. Dies best{\"a}tigte sich anschließend in Parameterversuchen, bei denen die Einfl{\"u}sse von Rohstoffqualit{\"a}t, Calcinierung, Aufbereitung und Zement hinsichtlich der Reaktivit{\"a}tsausbeute bewertet wurden. Die Bandbreite der erzielbaren Qualit{\"a}ten ist dabei immens und gipfelt nicht zuletzt in stark unterschiedlichen Wirkungen auf die Festbetoneigenschaften. Hier machte sich vor allem die f{\"u}r Puzzolane typische Porenverfeinerung bemerkbar, sodass viele von Transportvorg{\"a}ngen abh{\"a}ngige Schadmechanismen unterdr{\"u}ckt wurden. Andere Schadex-positionen wie der Frostangriff ließen sich durch Zusatzmaßnahmen wie dem Eintrag von Luftporen beherrschen. Zu bem{\"a}ngeln sind vor allem die schlechte Verarbeitbarkeit kaolinitischer Metatone wie auch die f{\"u}r Puzzolane stark ausgepr{\"a}gte Carbonatisierungsneigung. Wesentliches Ergebnis der Arbeit ist, dass auch Tone, die bisher als geringwertig bez{\"u}glich des Aktivierungspotentials galten, nutzbare puzzolanische Eigenschaften entwickeln k{\"o}nnen. So kann selbst ein stark verunreinigter Illit-Ton die Qualit{\"a}t von Flugasche erreichen. Mit stei-gendem Tonmineralgehalt sowie bei Pr{\"a}sens thermisch instabilerer Tonminerale wie Mont-morillonit und Kaolinit erweitert sich das Spektrum nutzbarer Puzzolanit{\"a}ten bis hin zur hochreaktiven Metakaolin-Qualit{\"a}t. Damit lassen sich gute bis sehr gute Betoneigenschaften erzielen, sodass die Leistungsf{\"a}higkeit etablierter Kompositmaterialien erreicht wird. Somit sind die Voraussetzungen f{\"u}r eine umfangreiche Nutzung der erheblichen Tonmengen im Zement und Beton gegeben. Entsprechend k{\"o}nnen Tone einen effektiven Beitrag zu einer gesteigerten Nachhaltigkeit in der Baustoffproduktion weltweit leisten.}, subject = {Beton}, language = {de} } @phdthesis{Oucif, author = {Oucif, Chahmi}, title = {Analytical Modeling of Self-Healing and Super Healing in Cementitious Materials}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4229}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200831-42296}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {208}, abstract = {Self-healing materials have recently become more popular due to their capability to autonomously and autogenously repair the damage in cementitious materials. The concept of self-healing gives the damaged material the ability to recover its stiffness. This gives a difference in comparing with a material that is not subjected to healing. Once this material is damaged, it cannot sustain loading due to the stiffness degradation. Numerical modeling of self-healing materials is still in its infancy. Multiple experimental researches were conducted in literature to describe the behavior of self-healing of cementitious materials. However, few numerical investigations were undertaken. The thesis presents an analytical framework of self-healing and super healing materials based on continuum damage-healing mechanics. Through this framework, we aim to describe the recovery and strengthening of material stiffness and strength. A simple damage healing law is proposed and applied on concrete material. The proposed damage-healing law is based on a new time-dependent healing variable. The damage-healing model is applied on isotropic concrete material at the macroscale under tensile load. Both autonomous and autogenous self-healing mechanisms are simulated under different loading conditions. These two mechanisms are denoted in the present work by coupled and uncoupled self-healing mechanisms, respectively. We assume in the coupled self-healing that the healing occurs at the same time with damage evolution, while we assume in the uncoupled self-healing that the healing occurs when the material is deformed and subjected to a rest period (damage is constant). In order to describe both coupled and uncoupled healing mechanisms, a one-dimensional element is subjected to different types of loading history. In the same context, derivation of nonlinear self-healing theory is given, and comparison of linear and nonlinear damage-healing models is carried out using both coupled and uncoupled self-healing mechanisms. The nonlinear healing theory includes generalized nonlinear and quadratic healing models. The healing efficiency is studied by varying the values of the healing rest period and the parameter describing the material characteristics. In addition, theoretical formulation of different self-healing variables is presented for both isotropic and anisotropic maerials. The healing variables are defined based on the recovery in elastic modulus, shear modulus, Poisson's ratio, and bulk modulus. The evolution of the healing variable calculated based on cross-section as function of the healing variable calculated based on elastic stiffness is presented in both hypotheses of elastic strain equivalence and elastic energy equivalence. The components of the fourth-rank healing tensor are also obtained in the case of isotropic elasticity, plane stress and plane strain. Recent research revealed that self-healing presents a crucial solution also for the strengthening of the materials. This new concept has been termed ``Super Healing``. Once the stiffness of the material is recovered, further healing can result as a strengthening material. In the present thesis, new theory of super healing materials is defined in isotropic and anisotropic cases using sound mathematical and mechanical principles which are applied in linear and nonlinear super healing theories. Additionally, the link of the proposed theory with the theory of undamageable materials is outlined. In order to describe the super healing efficiency in linear and nonlinear theories, the ratio of effective stress to nominal stress is calculated as function of the super healing variable. In addition, the hypotheses of elastic strain and elastic energy equivalence are applied. In the same context, new super healing matrix in plane strain is proposed based on continuum damage-healing mechanics. In the present work, we also focus on numerical modeling of impact behavior of reinforced concrete slabs using the commercial finite element package Abaqus/Explicit. Plain and reinforced concrete slabs of unconfined compressive strength 41 MPa are simulated under impact of ogive-nosed hard projectile. The constitutive material modeling of the concrete and steel reinforcement bars is performed using the Johnson-Holmquist-2 damage and the Johnson-Cook plasticity material models, respectively. Damage diameters and residual velocities obtained by the numerical model are compared with the experimental results and effect of steel reinforcement and projectile diameter is studied.}, subject = {Schaden}, language = {en} } @phdthesis{Chan, author = {Chan, Chiu Ling}, title = {Smooth representation of thin shells and volume structures for isogeometric analysis}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4208}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200812-42083}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {162}, abstract = {The purpose of this study is to develop self-contained methods for obtaining smooth meshes which are compatible with isogeometric analysis (IGA). The study contains three main parts. We start by developing a better understanding of shapes and splines through the study of an image-related problem. Then we proceed towards obtaining smooth volumetric meshes of the given voxel-based images. Finally, we treat the smoothness issue on the multi-patch domains with C1 coupling. Following are the highlights of each part. First, we present a B-spline convolution method for boundary representation of voxel-based images. We adopt the filtering technique to compute the B-spline coefficients and gradients of the images effectively. We then implement the B-spline convolution for developing a non-rigid images registration method. The proposed method is in some sense of "isoparametric", for which all the computation is done within the B-splines framework. Particularly, updating the images by using B-spline composition promote smooth transformation map between the images. We show the possible medical applications of our method by applying it for registration of brain images. Secondly, we develop a self-contained volumetric parametrization method based on the B-splines boundary representation. We aim to convert a given voxel-based data to a matching C1 representation with hierarchical cubic splines. The concept of the osculating circle is employed to enhance the geometric approximation, where it is done by a single template and linear transformations (scaling, translations, and rotations) without the need for solving an optimization problem. Moreover, we use the Laplacian smoothing and refinement techniques to avoid irregular meshes and to improve mesh quality. We show with several examples that the method is capable of handling complex 2D and 3D configurations. In particular, we parametrize the 3D Stanford bunny which contains irregular shapes and voids. Finally, we propose the B´ezier ordinates approach and splines approach for C1 coupling. In the first approach, the new basis functions are defined in terms of the B´ezier Bernstein polynomials. For the second approach, the new basis is defined as a linear combination of C0 basis functions. The methods are not limited to planar or bilinear mappings. They allow the modeling of solutions to fourth order partial differential equations (PDEs) on complex geometric domains, provided that the given patches are G1 continuous. Both methods have their advantages. In particular, the B´ezier approach offer more degree of freedoms, while the spline approach is more computationally efficient. In addition, we proposed partial degree elevation to overcome the C1-locking issue caused by the over constraining of the solution space. We demonstrate the potential of the resulting C1 basis functions for application in IGA which involve fourth order PDEs such as those appearing in Kirchhoff-Love shell models, Cahn-Hilliard phase field application, and biharmonic problems.}, subject = {Modellierung}, language = {en} } @phdthesis{Nickerson, author = {Nickerson, Seth}, title = {Thermo-Mechanical Behavior of Honeycomb, Porous, Microcracked Ceramics}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3975}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190911-39753}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {The underlying goal of this work is to reduce the uncertainty related to thermally induced stress prediction. This is accomplished by considering use of non-linear material behavior, notably path dependent thermal hysteresis behavior in the elastic properties. Primary novel factors of this work center on two aspects. 1. Broad material characterization and mechanistic material understanding, giving insight into why this class of material behaves in characteristic manners. 2. Development and implementation of a thermal hysteresis material model and its use to determine impact on overall macroscopic stress predictions. Results highlight microcracking evolution and behavior as the dominant mechanism for material property complexity in this class of materials. Additionally, it was found that for the cases studied, thermal hysteresis behavior impacts relevant peak stress predictions of a heavy-duty diesel particulate filter undergoing a drop-to-idle regeneration by less than ~15\% for all conditions tested. It is also found that path independent heating curves may be utilized for a linear solution assumption to simplify analysis. This work brings forth a newly conceived concept of a 3 state, 4 path, thermally induced microcrack evolution process; demonstrates experimental behavior that is consistent with the proposed mechanisms, develops a mathematical framework that describes the process and quantifies the impact in a real world application space.}, subject = {Keramik}, language = {en} } @phdthesis{Goebel, author = {G{\"o}bel, Luise}, title = {Experimental and semi-analytical multiscale approaches for the characterization of the elastic and viscoelastic behavior of polymer-modified cement-based materials}, publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-95773-269-9}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3827}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181211-38279}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {259}, abstract = {Polymer-modified cement concrete (PCC) is a heterogeneous building material with a hierarchically organized microstructure. Therefore, continuum micromechanics-based multiscale models represent a promising method to estimate the mechanical properties. By means of a bottom-up approach, homogenized properties at the macroscopic scale are derived considering microstructural characteristics. The extension of existing multiscale models for the application to PCC is the main objective of this work. For that, cross-scale experimental studies are required. Both macroscopic and microscopic mechanical tests are performed to characterize the elastic and viscoelastic properties of different PCC. The comparison between experiment and model prediction illustrates the success of the modeling approach.}, subject = {Elastizit{\"a}tsmodul}, language = {en} } @phdthesis{Schirmer, author = {Schirmer, Ulrike}, title = {Die Adsorption von Dispersionspartikeln und Schutzkolloiden an Oberfl{\"a}chen von Zementphasen und Phasen der Zusatzstoffe}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3738}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180327-37383}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {227}, abstract = {Ziel der Arbeit war das Adsorptionsverhalten ausgew{\"a}hlter schutzkolloidstabilisierter Polymerpartikel mit variierender chemischer Basis im zement{\"a}ren System zu beschreiben und basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen das Konkurrenzverhalten beim Angebot unterschiedlicher mineralischer Oberfl{\"a}chen zu kl{\"a}ren. Sowohl die Destabilisierung der Polymerpartikel im alkalischen Milieu, welche eine Voraussetzung f{\"u}r derartige Adsorptionsprozesse ist, als auch die Ver{\"a}nderung von Oberfl{\"a}cheneigenschaften verschiedener mineralischer Partikel durch Hydratations- und Ionenadsorptionsprozesse, wurden u. a. mit Hilfe elektrokinetischer Experimente erfasst. Die spektralphotometrische Erstellung von Adsorptionsisothermen erm{\"o}glichte zudem die Ermittlung der jeweiligen adsorbierten Polymermenge zu verschiedenen Zeitpunkten der fr{\"u}hen Hydratation. Weiterhin wurde die Polymeradsorption an Partikeln ausgew{\"a}hlter Zusatzstoffe in Abh{\"a}ngigkeit von der Ionenst{\"a}rke der Fl{\"u}ssigphase beschrieben. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen cryo-pr{\"a}parierter polymermodifizierter Zementleimproben erm{\"o}glichten es außerdem deren Mikrostruktur im suspensiven Zustand zu visualisieren. Diese Aufnahmen, ebenso wie die Ergebnisse grundlegender hydratationskinetischer Untersuchungen wurden in Wechselbeziehung zu den Ergebnissen der Adsorptionsuntersuchungen gebracht. Maßgelbliche intermolekulare und interpartikul{\"a}re Wechselwirkungen, infolge derer sich die Stabilit{\"a}tsverh{\"a}ltnisse im Zementleim {\"a}ndern und die Polymerpartikel adsorbieren sind im Wesentlichen die Desorption des Schutzkolloids von der Polymerpartikeloberfl{\"a}che, die Ionisation funktioneller Gruppen der Polymerpartikel und der Schutzkolloidmakromolek{\"u}le im alkalischen Milieu und infolgedessen die Komplexbildung mit Ionen der Zementleimporenl{\"o}sung. Die Auswirkungen dieser Vorg{\"a}nge auf die L{\"o}sungs- und F{\"a}llungskinetik des Zementleimes wurden erfasst und mit der chemischen Zusammensetzung der polymeren Systeme korreliert.}, subject = {Kunststoffm{\"o}rtel}, language = {de} } @phdthesis{Heidenreich, author = {Heidenreich, Manuel}, title = {Untersuchungen zur Sauerstoffbereitstellung mit Perowskit- Keramik-Sch{\"u}ttungen in einem Festbett-Reaktor}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3607}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20171027-36077}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {154}, abstract = {Diese Arbeit belegt, dass die Belastungen auf reversibel arbeitende keramische Materialien sehr gering ausfallen. Die regenerative Sauerstoffbereitstellung stellt damit grunds{\"a}tzlich niedrigere Anforderungen an die keramischen Perowskit-Materialien zur Sauerstofferzeugung als die Membrantechnologie. Das Absinken der Diffusionskoeffizienten bei niedrigen Temperaturen ist deutlich weniger nachteilig als bei den Membranen die vergleichbare Materialien nutzen. Dies konnte gezeigt werde, indem mit der die O 2 -Entladetechnik und -Beladetechnik im Vergleich zur O 2 -Abtrennung durch keramische Membranen bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen bereits große O 2 -Mengen erzeugt werden k{\"o}nnen. Infolge der niedrigen Temperaturen bestehen keine Probleme mit Reaktionen zwischen dem sauerstoffbereitstellenden Material und den Reaktorwerkstoffen. Dadurch gestaltet sich die Einbindung und Nutzung von Festbett-Sch{\"u}ttungen denkbar einfach. Im Vergleich dazu sind die Anbindung und der Betrieb von d{\"u}nnen keramischen Membranen in einem Reaktor deutlich aufwendiger. Es ist weniger Peripherie und verfahrenstechnischer Aufwand zur Sauerstoffabtrennung durch reversibel arbeitende Materialien n{\"o}tig als bei der kryogenen Luftzerlegung, der Druckwechseladsorption oder den Membrantechnologien. Die regenerative Sauerstoffbereitstellung kann sowohl bei neuen als auch bestehenden Anlagen, die Sauerstoff ben{\"o}tigen implementiert werden. Damit ist es m{\"o}glich den Transport des Sauerstoffs entfallen zu lassen. Eine partielle Phasenumwandlung des BSCF8020 bei erh{\"o}hter Temperatur und hohem Sauerstoffangebot spielt f{\"u}r die regenerative Sauerstoffbereitstellung eine untergeordnete Rolle, da die n{\"o}tigen Zieltemperaturen (450 ggf. bis 650 °C) zur O 2 -Beladung und -Entladung niedriger sind, als der Temperaturbereich in dem die Zersetzung auftreten kann (750 bis 800 °C). Des Weiteren ist die Zeitspanne (O 2 -Beladungsteilzyklus) in der das BSCF8020 ausreichend hohen Sauerstoffgehalten (p O2 > 10 -3 bar) ausgesetzt ist, zu kurz um diese Umwandlungen zu vollziehen. Der O 2 -Entladungsteilzyklus sorgt zus{\"a}tzlich immer daf{\"u}r, dass sich u. U. beginnende Zersetzung zur{\"u}ckbildet, da die kubische Phase in Richtung niedrigerer p O2 stabilisiert wird. Es konnte belegt werden, dass die elektronische Steuerung des zyklischen Sauerstoffausbaus und -einbaus beherrschbar ist. Der hohe Abtrenngrad der keramischen Materialien f{\"u}hrt dazu, dass der Sauerstoff elektrolytisch rein zu Verf{\"u}gung gestellt wird. Grunds{\"a}tzlich sind weitere Forschungen zur Steigerung der Sauerstoffmengen, die pro eingesetzter Masseeinheit an Keramik gewonnen werden k{\"o}nnen, immer anzustreben, da damit u. U. der Materialeinsatz weiter gesenkt oder auch die energetischen Aufwendungen weiter reduziert werden k{\"o}nnen. Bei dem, f{\"u}r die multizyklischen Untersuchungen dieser Arbeit ausgew{\"a}hlten BSCF8020(SVT) hat die Cobalt-Komponente mit ca. 80 \% den {\"u}berwiegenden Kostenanteil am Sauerstoff bereitstellenden Material. BSCF-Keramiken mit h{\"o}herem Eisen-Anteil sollten f{\"u}r multizyklische Anwendungen in Festbett-Reaktoren einer vertiefenden Charakterisierung unterzogen werden, um weitere geeignete Perowskite mit niedrigen Materialkosten zu erschließen.}, subject = {Perowskit}, language = {de} } @phdthesis{Abeltshauser, author = {Abeltshauser, Rainer}, title = {Identification and separation of physical effects of coupled systems by using defined model abstractions}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2860}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28600}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {The thesis investigates at the computer aided simulation process for operational vibration analysis of complex coupled systems. As part of the internal methods project "Absolute Values" of the BMW Group, the thesis deals with the analysis of the structural dynamic interactions and excitation interactions. The overarching aim of the methods project is to predict the operational vibrations of engines. Simulations are usually used to analyze technical aspects (e. g. operational vibrations, strength, ...) of single components in the industrial development. The boundary conditions of submodels are mostly based on experiences. So the interactions with neighboring components and systems are neglected. To get physically more realistic results but still efficient simulations, this work wants to support the engineer during the preprocessing phase by useful criteria. At first suitable abstraction levels based on the existing literature are defined to identify structural dynamic interactions and excitation interactions of coupled systems. So it is possible to separate different effects of the coupled subsystems. On this basis, criteria are derived to assess the influence of interactions between the considered systems. These criteria can be used during the preprocessing phase and help the engineer to build up efficient models with respect to the interactions with neighboring systems. The method was developed by using several models with different complexity levels. Furthermore, the method is proved for the application in the industrial environment by using the example of a current combustion engine.}, subject = {Strukturdynamik}, language = {en} } @phdthesis{Schwedler, author = {Schwedler, Michael}, title = {Integrated structural analysis using isogeometric finite element methods}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2737}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170130-27372}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {209}, abstract = {The gradual digitization in the architecture, engineering, and construction industry over the past fifty years led to an extremely heterogeneous software environment, which today is embodied by the multitude of different digital tools and proprietary data formats used by the many specialists contributing to the design process in a construction project. Though these projects become increasingly complex, the demands on financial efficiency and the completion within a tight schedule grow at the same time. The digital collaboration of project partners has been identified as one key issue in successfully dealing with these challenges. Yet currently, the numerous software applications and their respective individual views on the design process severely impede that collaboration. An approach to establish a unified basis for the digital collaboration, regardless of the existing software heterogeneity, is a comprehensive digital building model contributed to by all projects partners. This type of data management known as building information modeling (BIM) has many benefits, yet its adoption is associated with many difficulties and thus, proceeds only slowly. One aspect in the field of conflicting requirements on such a digital model is the cooperation of architects and structural engineers. Traditionally, these two disciplines use different abstractions of reality for their models that in consequence lead to incompatible digital representations thereof. The onset of isogeometric analysis (IGA) promised to ease the discrepancy in design and analysis model representations. Yet, that initial focus quickly shifted towards using these methods as a more powerful basis for numerical simulations. Furthermore, the isogeometric representation alone is not capable of solving the model abstraction problem. It is thus the intention of this work to contribute to an improved digital collaboration of architects and engineers by exploring an integrated analysis approach on the basis of an unified digital model and solid geometry expressed by splines. In the course of this work, an analysis framework is developed that utilizes such models to automatically conduct numerical simulations commonly required in construction projects. In essence, this allows to retrieve structural analysis results from BIM models in a fast and simple manner, thereby facilitating rapid design iterations and profound design feedback. The BIM implementation Industry Foundation Classes (IFC) is reviewed with regard to its capabilities of representing the unified model. The current IFC schema strongly supports the use of redundant model data, a major pitfall in digital collaboration. Additionally, it does not allow to describe the geometry by volumetric splines. As the pursued approach builds upon a unique model for both, architectural and structural design, and furthermore requires solid geometry, necessary schema modifications are suggested. Structural entities are modeled by volumetric NURBS patches, each of which constitutes an individual subdomain that, with regard to the analysis, is incompatible with the remaining full model. The resulting consequences for numerical simulation are elaborated in this work. The individual subdomains have to be weakly coupled, for which the mortar method is used. Different approaches to discretize the interface traction fields are implemented and their respective impact on the analysis results is evaluated. All necessary coupling conditions are automatically derived from the related geometry model. The weak coupling procedure leads to a linear system of equations in saddle point form, which, owed to the volumetric modeling, is large in size and, the associated coefficient matrix has, due to the use of higher degree basis functions, a high bandwidth. The peculiarities of the system require adapted solution methods that generally cause higher numerical costs than the standard procedures for symmetric, positive-definite systems do. Different methods to solve the specific system are investigated and an efficient parallel algorithm is finally proposed. When the structural analysis model is derived from the unified model in the BIM data, it does in general initially not meet the requirements on the discretization that are necessary to obtain sufficiently accurate analysis results. The consequently necessary patch refinements must be controlled automatically to allowfor an entirely automatic analysis procedure. For that purpose, an empirical refinement scheme based on the geometrical and possibly mechanical properties of the specific entities is proposed. The level of refinement may be selectively manipulated by the structural engineer in charge. Furthermore, a Zienkiewicz-Zhu type error estimator is adapted for the use with isogeometric analysis results. It is shown that also this estimator can be used to steer an adaptive refinement procedure.}, subject = {Finite-Elemente-Methode}, language = {en} } @phdthesis{Msekh, author = {Msekh, Mohammed Abdulrazzak}, title = {Phase Field Modeling for Fracture with Applications to Homogeneous and Heterogeneous Materials}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3229}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170615-32291}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {190}, abstract = {The thesis presents an implementation including different applications of a variational-based approach for gradient type standard dissipative solids. Phase field model for brittle fracture is an application of the variational-based framework for gradient type solids. This model allows the prediction of different crack topologies and states. Of significant concern is the application of theoretical and numerical formulation of the phase field modeling into the commercial finite element software Abaqus in 2D and 3D. The fully coupled incremental variational formulation of phase field method is implemented by using the UEL and UMAT subroutines of Abaqus. The phase field method considerably reduces the implementation complexity of fracture problems as it removes the need for numerical tracking of discontinuities in the displacement field that are characteristic of discrete crack methods. This is accomplished by replacing the sharp discontinuities with a scalar damage phase field representing the diffuse crack topology wherein the amount of diffusion is controlled by a regularization parameter. The nonlinear coupled system consisting of the linear momentum equation and a diffusion type equation governing the phase field evolution is solved simultaneously via a Newton- Raphson approach. Post-processing of simulation results to be used as visualization module is performed via an additional UMAT subroutine implemented in the standard Abaqus viewer. In the same context, we propose a simple yet effective algorithm to initiate and propagate cracks in 2D geometries which is independent of both particular constitutive laws and specific element technology and dimension. It consists of a localization limiter in the form of the screened Poisson equation with, optionally, local mesh refinement. A staggered scheme for standard equilibrium and screened Cauchy equations is used. The remeshing part of the algorithm consists of a sequence of mesh subdivision and element erosion steps. Element subdivision is based on edge split operations using a given constitutive quantity (either damage or void fraction). Mesh smoothing makes use of edge contraction as function of a given constitutive quantity such as the principal stress or void fraction. To assess the robustness and accuracy of this algorithm, we use both quasi-brittle benchmarks and ductile tests. Furthermore, we introduce a computational approach regarding mechanical loading in microscale on an inelastically deforming composite material. The nanocomposites material of fully exfoliated clay/epoxy is shaped to predict macroscopic elastic and fracture related material parameters based on their fine-scale features. Two different configurations of polymer nanocomposites material (PNCs) have been studied. These configurations are fully bonded PNCs and PNCs with an interphase zone formation between the matrix and the clay reinforcement. The representative volume element of PNCs specimens with different clay weight contents, different aspect ratios, and different interphase zone thicknesses are generated by adopting Python scripting. Different constitutive models are employed for the matrix, the clay platelets, and the interphase zones. The brittle fracture behavior of the epoxy matrix and the interphase zones material are modeled using the phase field approach, whereas the stiff silicate clay platelets of the composite are designated as a linear elastic material. The comprehensive study investigates the elastic and fracture behavior of PNCs composites, in addition to predict Young's modulus, tensile strength, fracture toughness, surface energy dissipation, and cracks surface area in the composite for different material parameters, geometry, and interphase zones properties and thicknesses.}, subject = {Finite-Elemente-Methode}, language = {en} } @phdthesis{Voland, author = {Voland, Katja}, title = {Einfluss der Porosit{\"a}t von Beton auf den Ablauf einer sch{\"a}digenden Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2559}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160418-25598}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {383}, abstract = {Der Dissertation liegt die Frage zugrunde, welchen Einfluss die Porosit{\"a}t von Beton auf den Ablauf einer sch{\"a}digenden AKR hat. Insbesondere soll gekl{\"a}rt werden, ob der Einsatz von Gleitschalungsfertigern - anstelle von klassischen schienengef{\"u}hrten Betondeckenfertigern - und die damit verbundene verringerte Porosit{\"a}t der Betone den Ablauf einer sch{\"a}digenden AKR beg{\"u}nstigt. Eine verringerte Porosit{\"a}t f{\"u}hrt zu einer reduzierten Duktilit{\"a}t des Betons, so dass infolge AKR entstehende Zugspannungen schlechter abgebaut werden k{\"o}nnen. Weiterhin steht ein geringerer Expansionsraum f{\"u}r das entstehende AKR-Gel zur Verf{\"u}gung. Diese Faktoren k{\"o}nnen den Ablauf einer AKR beg{\"u}nstigen. Allerdings k{\"o}nnen extern anstehende Alkalien schlechter in den Beton mit einer verringerten Porosit{\"a}t eindringen. Ferner wird die Diffusion der Alkalien zu den potenziell reaktiven Gesteinsk{\"o}rnungen verlangsamt. Zur Beantwortung der aufgeworfenen Frage wird unter Einsatz einer neuartigen Pr{\"u}fmethodologie und bei variierender Porosit{\"a}t untersucht, welche Sch{\"a}digungsparameter maßgebend f{\"u}r den Ablauf und die Intensit{\"a}t einer sch{\"a}digenden AKR sind. Die ber{\"u}cksichtigten Sch{\"a}digungsparameter sind die mechanischen Eigenschaften des Betons, der zur Verf{\"u}gung stehende Expansionsraum und die im Beton ablaufenden Transportvorg{\"a}nge. Um den Einfluss der jeweiligen Sch{\"a}digungsparameter spezifizieren zu k{\"o}nnen, gehen die Pr{\"u}fungen einerseits von einem hohen internen und andererseits von einem hohen externen AKR-Sch{\"a}digungspotenzial aus. In beiden F{\"a}llen erfolgen die Untersuchungen an langsam reagierenden alkaliempfindlichen Gesteinsk{\"o}rnungen. Die unterschiedlichen Porosit{\"a}ten ergeben sich haupts{\"a}chlich durch Variation des w/z-Wertes. Bei dem hohen internen AKR-Sch{\"a}digungspotenzial stehen die mechanischen Eigenschaften und der Expansionsraum im Vordergrund; außerdem ist der Einfluss der Zugabe eines LP-Bildners zu analysieren. Um ein hohes internes AKR-Sch{\"a}digungspotenzial zu erreichen, kommt bei der Herstellung der Betonprobek{\"o}rper ein Zement mit einem hohen Alkaligehalt zum Einsatz. Die Betonprobek{\"o}rper werden der 40 °C-Nebelkammerlagerung und dem 60 °C-Betonversuch {\"u}ber Wasser unterzogen. Dabei findet eine neue Pr{\"u}fmethodologie Anwendung, die der kontinuierlichen Messung der Dehnung und der ablaufenden Erh{\"a}rtungs- und Rissbildungsprozesse dient. Diese Pr{\"u}fmethodologie umfasst die Messung der Ultraschallgeschwindigkeit, die Schallemissionsanalyse und die µ-3D-Computertomografie. Hingegen richtet sich der Fokus bei dem hohen externen AKR-Sch{\"a}digungspotenzial auf die Transportvorg{\"a}nge. Zur Provokation eines hohen externen AKR-Sch{\"a}digungspotenzials werden die Probek{\"o}rper der FIB-Klimawechsellagerung ausgesetzt.}, subject = {Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion}, language = {de} } @phdthesis{Heidenreich, author = {Heidenreich, Christian}, title = {Adaptivit{\"a}t von freigeformten Fl{\"a}chentragwerken - M{\"o}glichkeiten zur Steigerung der Effizienz von Faserverbundstrukturen im Bauwesen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2551}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160314-25512}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {180}, abstract = {Die vorliegende Arbeit fokussiert die Optimierung freigeformter adaptiver Faserverbundfl{\"a}chentragwerke auf Basis einer entwickelten und auf einem parametrischen Gesamtmodell basierenden Entwurfsmethode. Die {\"U}bertragung adaptiver, nat{\"u}rlich inspirierter Vorg{\"a}nge stellt eine weitreichende Inspirationsquelle dar. Adaptive Tragwerke k{\"o}nnen unter Anwendung von Smart Materials als materialsparende, filigrane Tragwerke ausgef{\"u}hrt werden. Die Erf{\"u}llung der Grenzzust{\"a}nde der Tragf{\"a}higkeit und der Gebrauchstauglichkeit wird nicht allein {\"u}ber die Querschnittsabmessungen sichergestellt. Die notwendige Bauteilsteifigkeit kann vielmehr durch Eintragung von Aktivierungsenergie (Operational Energy) realisiert werden. Auf diese Weise kann die aufgrund der Bauteilabmessungen gebundene Energie (Embodied Energy) minimiert werden. Die entwickelte Entwurfsmethode erm{\"o}glicht die Auslegung und Optimierung materialminimierter Schalentragwerke in einem mehrstufigen Prozess. Hierbei wird aus tragwerksplanerischer Sicht die numerische Formfindung, die statische Berechnung und die Aktor- und Sensorpositionierung berechnet. Zudem werden Analysen hinsichtlich der Nachhaltigkeit auf Basis einer Lebenszyklusanalyse durchgef{\"u}hrt. Aufgrund der unterschiedlichen, sich aber gegenseitig beeinflussenden Kriterien, ist eine Optimierung durchzuf{\"u}hren. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Definition zul{\"a}ssiger {\"O}kobilanzkennwerte von Smart Materials auf Basis der Energiedifferenz zwischen einer passiven und einer adaptiven Struktur vorgestellt. Anhand dieser Kennwerte kann die Entwicklung zuk{\"u}nftiger Smart Materials unter dem Aspekt der ganzheitlichen Nachhaltigkeit erfolgen. Die Allgemeing{\"u}ltigkeit und {\"U}bertragbarkeit der Entwurfsmethode auf weitere Tragsysteme im Bauwesen und speziell anderer Materialkonstellationen wird anhand verschiedener Beispiele aufgezeigt.}, subject = {Entwurf}, language = {de} } @phdthesis{Lehmann, author = {Lehmann, Martin}, title = {Investigations of the Loadbearing Behaviour of Timber Bending Beams Reinforced Using Prestressed CFRP-Lamellas}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2456}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150916-24566}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {164}, abstract = {The refurbishment of old buildings often goes hand in hand with an increase in both the dead and live loads. The latter, combined with the higher safety factors, often make the reinforcement of the old structures necessary. Most reinforcement methods involve transforming a structural timber member into a composite beam. Composite sections have a long tradition in timber construction. In the early days, multiple timber beams were connected with interlocking tooth and wooden shear connecters, which resulted in an elastic connection. Although historical timber structures are frequently upgraded, no method has yet been established and fully accepted by all stakeholders such as owners, builders, architects, engineers and cultural heritage organisations. Carbon fibre-reinforced polymers (CFRP) have already shown their efficiency in structural reinforcement especially in concrete structures. Moreover, previous studies have shown that CFRP has the potential to meet the expectations of all parties involved. In order to reach the service-limit state, a high amount of carbon fibres has to be used, or considering the cost of reinforcement, prestress has to be applied. However, prestressing often goes hand-in-hand with delaminating issues. The camber method presented here offers an efficient solution for prestressing timber bending members and overcoming the known obstacles. In the method proposed, the timber beam is cambered using an adjustable prop at midspan during the bonding of the CRFP-lamella to the lower side of the bending member. After curing the adhesive, the prop is removed and the prestressed composite beam is ready to be used. The prestress introduced in the system is not constant, but has a triangular shape and peaks at midspan, where it is used the most. The prestress force, which declines towards the end of the beam, leads to a constant shear stress over the whole length of the reinforcement,avoiding a concentrated anchorage zone. An analytical calculation model has been developed to calculate and design prestressed timber- bending members using the camber method. Numerical modelling, using a multi-surface plasticity model for timber, confirmed the results from the analytical model, and clearly reduced delaminating issues, comparing very favourably to traditional prestressing methods. The experimental parametric study, including the determination of the short-term loadbearing capacity of structural-sized beams, showed agreement with the analytical and numerical calculation. The prestressed reinforcement showed a benefit of nearly 50\% towards the ultimate-limit state and up to 70\% towards the service-limit state. Calculations revealed that the use of high modulus CFRP allows even higher benefits, depending on the configurations and requirements. The long-term design of the prestressed composite beam was investigated by extending the analytical model. The creep of the timber leads to a load transfer from the timber towards the CFRP, and therefore increases the benefit towards the ultimatelimit design. Applying high modulus CFRP-lamellas allows for a complete utilisation of the design capacity of timber and carbon fibre-reinforced polymer. The thorough investigation conducted demonstrated that the camber method is an efficient technique for prestressing and reinforcing timber-bending members. Furthermore, the calculation model presented allows for a safe design and estimation of long-term behaviour.}, subject = {Holzbau}, language = {en} } @phdthesis{Itam, author = {Itam, Zarina}, title = {Numerical Simulation of Thermo-Chemo-Hygro-Mechanical Alkali-Silica Reaction Model in Concrete at the Mesoscale and Macroscale}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2335}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20141218-23352}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {164}, abstract = {Alkali-silica reaction causes major problems in concrete structures due to the rapidity of its deformation which leads to the serviceability limit of the structure being reached well before its time. Factors that affect ASR vary greatly, including alkali and silica content, relative humidity, temperature and porosity of the cementitious matrix,all these making it a very complex phenomenon to consider explicitly. With this in mind, the finite element technique was used to build models and generate expansive pressures and damage propagation due to ASR under the influence of thermo-hygrochemoelastic loading. Since ASR initializes in the mesoscopic regions of the concrete, the accumulative effects of its expansion escalates onto the macroscale level with the development of web cracking on the concrete surface, hence solution of the damage model as well as simulation of the ASR phenomenon at both the macroscale and mesoscale levels have been performed. The macroscale model realizes the effects of ASR expansion as a whole and shows how it develops under the influence of moisture, thermal and mechanical loading. Results of the macroscale modeling are smeared throughout the structure and are sufficient to show how damage due to ASR expansion orientates. As opposed to the mesoscale model, the heterogeneity of the model shows us how difference in material properties between aggregates and the cementitious matrix facilitates ASR expansion. With both these models, the ASR phenomenon under influence of thermo-chemo-hygro-mechanical loading can be better understood.}, subject = {Strukturmechanik}, language = {en} } @phdthesis{Marschetzky, author = {Marschetzky, Manuela}, title = {Einfluss von Alkalisalzen und Fließmitteln auf die Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat}, isbn = {978-3-00-044319-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2086}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131211-20861}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {124}, abstract = {In der praktischen Anwendung werden den Calciumsulfatbindemitteln Kombinationen verschiedenster Zus{\"a}tze beigegeben. Ein Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Wirkungsweise der verschiedenen Zus{\"a}tze wird folglich mit steigender Komplexit{\"a}t moderner Bindemittelrezepturen zunehmend wichtiger. In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Alkalisalzen und Fließmitteln auf die verschiedenen Phasen der Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat systematisch analysiert und anschließend diskutiert. Im ersten Teil der Arbeit wird gezeigt, dass Alkalisulfate und Alkalichloride die Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat in unterschiedlicher Weise beeinflussen. Die Beschleunigungswirkung der gleichionigen Zus{\"a}tzen K2SO4 und Na2SO4 wird sowohl durch eine verbesserte Keimbildung als auch durch einen Anstieg der Kristallwachstumsgeschwindigkeit verursacht. W{\"a}hrend Alkalisulfate die Dihydratkeimbildung beg{\"u}nstigen, wird diese bei Zugabe von KCl und NaCl verz{\"o}gert. Ein Beschleunigungseffekt setzt erst sp{\"a}ter in der Phase des Kristallwachstums ein. Die Wirkung der zugegebenen Ionen l{\"a}sst sich entsprechend der Hofmeister-Serie einordnen. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit pr{\"a}sentiert eine systematische Betrachtung der Wirkungsweise dreier Fließmittelgruppen im Calciumsulfatsystem (Polykondensat, Polycarboxylatether, Kammpolymer mit Phosphatgruppen). Untersuchungen zur Verfl{\"u}ssigungswirkung der Fließmittel zeigen, dass diese in der Reihenfolge Polykondensat < Polycarboxylatether < Kammpolymer mit Phosphatgruppen zunimmt. Eine direkte Korrelation zwischen Verfl{\"u}ssigungswirkung und Adsorptionsneigung besteht nicht. Neben den gew{\"u}nschten Effekten weisen Fließmittel h{\"a}ufig auch eine Verz{\"o}gerung der Hydratation des Bindemittels als unerw{\"u}nschte Nebenwirkung auf. Urs{\"a}chlich f{\"u}r diese fließmittelinduzierte Verz{\"o}gerung ist eine Behinderung der Keimbildung und des Kristallwachstums. Untersuchungen zur Aufl{\"o}sung von Calciumsulfathalbhydrat zeigen eine Behinderung des Aufl{\"o}sungsprozesses in Anwesenheit der Fließmittel. Die Ergebnisse lassen eine partielle Belegung der Halbhydratoberfl{\"a}chen mit Fließmittelmolek{\"u}len vermuten. Die ver{\"a}nderte Morphologie der Dihydratkristalle verweist auf eine selektive Belegung der Dihydratoberfl{\"a}chen mit Fließmittelmolek{\"u}len.}, subject = {Calciumsulfat}, language = {de} } @phdthesis{Riesel, author = {Riesel, Tobias}, title = {Analyse des Querkrafttragverhaltens bewehrter Bauteile aus Porenbeton mit den Methoden der mathematischen Optimierung}, publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar Universit{\"a}tsverlag}, address = {Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1835}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130128-18351}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {178}, abstract = {Im Rahmen der Arbeit wird das Querkrafttragverhalten bewehrter Bauteile aus Porenbeton untersucht. Die vorherrschende Beschreibung des inneren Kr{\"a}ftezustandes basiert auf der Modellvorstellung eines Fachwerks oder Sprengwerks mit Stahlzugstreben und Betondruckstreben. Ziel ist die Entwicklung eines alternativen Verfahrens zur Ermittlung des inneren Kr{\"a}ftezustandes. Ausgehend vom Prinzip des Minimums des elastischen Gesamtpotentials wird eine Extremalaufgabe f{\"u}r das mechanische Problem formuliert. Die numerische Umsetzung basiert auf der {\"U}berf{\"u}hrung der Extremalaufgabe in eine nichtlineare Optimierungsaufgabe. Diese l{\"a}sst sich mit Standardsoftware l{\"o}sen. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass das grundlegende Verfahren unabh{\"a}ngig vom verwendeten Materialmodell ist. Nichtlineare Spannungs-Dehnungs-Beziehungen oder die Ber{\"u}cksichtigung der Rissbildung erfordern keine Anpassung des Berechnungsalgorithmus. Bewehrte Porenbetonbauteile besitzen im Hinblick auf das Trag- und Verformungsverhalten einige Besonderheiten. Berechnungsans{\"a}tze f{\"u}r Stahlbetonelemente lassen sich nicht ohne entsprechende Modifikationen {\"u}bertragen lassen. Die Bewehrung wird aus glatten St{\"a}ben hergestellt, so dass nach der Herstellung nur ein Haftverbund wirksam ist. Dieser kann {\"u}ber die Lebensdauer teilweise oder vollst{\"a}ndig versagen. Die Kraft{\"u}bertragung zwischen den Verbundelementen muss durch entsprechende Kopplungselemente (z.B. Querst{\"a}be, B{\"u}gel, Endwinkel) sichergestellt werden. Der Bewehrungskorb ist im Porenbeton gebettet. Aufgrund der relativ niedrigen Festigkeit bzw. Steifigkeit des Porenbetons und des teilweise unwirksamen Verbundes treten Relativverschiebungen zwischen beiden Verbundmaterialien auf. Hier sind die Ursachen daf{\"u}r zu finden, dass die Beanspruchung der Querkraftbewehrung viel geringer ist als bei vergleichbaren Stahlbetonbalken. Der Querkraftbewehrungsgrad erlaubt keine R{\"u}ckschl{\"u}sse auf den Querkraftwiderstand. Das zentrale Anliegen der Arbeit ist die Implementierung nichtlinearer Materialans{\"a}tze, der Rissbildung des Porenbetons sowie der porenbetonspezifischen Besonderheiten verschieblicher Verbund, diskrete Verankerung der Bewehrung und Relativverschiebungen zwischen Porenbeton und Bewehrung) in das Berechnungsmodell. Die Leistungsf{\"a}higkeit des entwickelten Berechnungsmodells wird anhand von Beispielen demonstriert. Die Kr{\"a}fte in der Bewehrung sowie das Tragwerksverhalten werden realit{\"a}tsnah bestimmt.}, subject = {Querkraft}, language = {de} } @phdthesis{Posern, author = {Posern, Konrad}, title = {Untersuchungen von Magnesiumsulfat-Hydraten und Sulfat/Chlorid-Mischungen f{\"u}r die Eignung als Aktivstoff in Kompositmaterialien f{\"u}r die thermochemische W{\"a}rmespeicherung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1678}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16784}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {105}, abstract = {Die thermochemische W{\"a}rmespeicherung {\"u}ber reversible Salzhydratation stellt einen aussichtsreichen Weg zur Speicherung von Niedertemperaturw{\"a}rme, wie z.B. solarer Energie, dar. Untersuchungen an Magnesiumsulfat-Hydraten zeigen, dass das bei 130°C entw{\"a}sserte Magnesiumsulfat-Heptahydrat seinen thermodynamisch stabilen Endzustand w{\"a}hrend der Reaktion mit gasf{\"o}rmigem Wasser nicht wieder erreicht. Um diese kinetische Hemmung zu {\"u}berwinden und den Einfluss von unterschiedlichen Porenr{\"a}umen auf die Hydratation bzw. Sorption des Magnesiumsulfates zu charakterisieren, wurde das Magnesiumsulfat in Tr{\"a}germaterialien auf Basis offenporiger Gl{\"a}ser mit durchschnittlichen Porendurchmessern von 4 nm bis 1,4 µm eingebracht und diese Kompositmaterialien untersucht. Dabei ist festgestellt worden, dass jede salzbezogene Sorptionsw{\"a}rme im Porenraum h{\"o}her ist, als die des ungetr{\"a}gerten Salzes und mit kleiner werdendem Porenradius weiter zunimmt. Weiterhin wurden Teile des Magnesiumsulfates mit niedrig deliqueszierenden Salzen substituiert, um die Wasseraufnahme und somit die W{\"a}rmespeicherkapazit{\"a}t zu erh{\"o}hen. Dies stellt einen neuen Weg zur Herstellung von Kompositmaterialien dar, {\"u}ber den man Eigenschaften wie Deliqueszenzfeuchte und Desorptionstemperatur einstellen und an die Sorptionsbedingungen eines Speichers anpassen kann. Als niedrig deliqueszierende Salze wurden Magnesiumchlorid und Lithiumchlorid als Zus{\"a}tze untersucht, wobei ein Ansteigen der Sorptionsw{\"a}rme und Wasseraufnahme mit steigendem Chloridanteil festgestellt wurde. Aufgrund der geringeren Deliqueszenzfeuchte des Lithiumchlorides gegen{\"u}ber dem Magnesiumchlorid wurden bei gleichen Massenverh{\"a}ltnissen h{\"o}here Sorptionsw{\"a}rmen erzielt. Untersuchungen zu Zinksulfat in Verbindung mit Chloriden bescheinigen diesem Salz -speziell bei tieferen Entw{\"a}sserungstemperaturen- eine gute Eignung als Aktivstoff zur W{\"a}rmespeicherung. Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass sich die W{\"a}rmespeicherkapazit{\"a}ten {\"u}ber die Porengr{\"o}ße, in die das Salz eingebracht wird, und die gew{\"a}hlte Mischungszusammensetzung steuern lassen. Die gemessenen Sorptionsw{\"a}rmen erm{\"o}glichen insbesondere bei niedrigen Sorptionstemperaturen und hohen Luftfeuchtigkeiten den Schluss, dass die Verwendung von Salzmischungen als Aktivkomponente in Kompositmaterialien einen geeigneten Weg zur thermochemischen Speicherung solarer W{\"a}rme (≤130 °C) darstellt.}, subject = {Thermische Energiespeicherung}, language = {de} } @phdthesis{Keitel, author = {Keitel, Holger}, title = {Bewertungsmethoden f{\"u}r die Prognosequalit{\"a}t von Kriechmodellen des Betons}, publisher = {Verlag der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-86068-466-5}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1556}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120207-15569}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {390}, abstract = {Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Methoden, mit denen die Prognosequalit{\"a}t von Kriechmodellen des Betons bestimmt werden kann. Die Methoden werden in zwei Ausgangsszenarien unterschieden: die Bewertung ohne und die Bewertung mit Verwendung von spezifischen Versuchsdaten zum Kriechverhalten des Betons. Die Modellqualit{\"a}t wird anhand der Gesamtunsicherheit der prognostizierten Kriechnachgiebigkeit quantifiziert. Die Unsicherheit wird f{\"u}r die Kriechprognose ohne Versuchsdaten {\"u}ber eine Unsicherheitsanalyse unter Ber{\"u}cksichtigung korrelierter Eingangsparameter ermittelt. Bei der Verwendung experimenteller Daten werden die stochastischen Eigenschaften der Modellparameter mittels Bayesian Updating bestimmt. Die Bewertung erfolgt erneut basierend auf einer Unsicherheitsanalyse sowie alternativ mittels Modellselektion nach Bayes. Weiterhin wird eine auf Graphentheorie und Sensitivit{\"a}tsanalysen basierende Methode zur Bewertung von gekoppelten Partialmodellen entwickelt. Damit wird der Einfluss eines Partialmodells auf das Verhalten einer globalen Tragstruktur quantifiziert, Interaktionen von Partialmodellen festgestellt und ein Maß f{\"u}r die Qualit{\"a}t eines Gesamtmodells ermittelt.}, subject = {Kriechen}, language = {de} } @phdthesis{Tauscher2011, author = {Tauscher, Eike}, title = {Vom Bauwerksinformationsmodell zur Terminplanung - Ein Modell zur Generierung von Bauablaufpl{\"a}nen}, isbn = {978-3-86068-452-8}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1466}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110927-15572}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2011}, abstract = {Die effiziente und zielgerichtete Ausf{\"u}hrung von Bauvorhaben wird in hohem Maße von der zugrunde liegenden Bauablaufplanung beeinflusst. Dabei ist unter Verwendung herk{\"o}mmlicher Methoden und Modelle die Planung des Bauablaufs ein zumeist aufw{\"a}ndiger und fehlertr{\"a}chtiger Prozess. Am Ende der gegenw{\"a}rtig {\"u}blichen Vorgehensweise f{\"u}r die Planung eines Bauablaufs erfolgt lediglich die Dokumentation des Endergebnisses. M{\"o}gliche Ablaufalternativen, die im Verlauf der Planung betrachtet wurden, sind im resultierenden Bauablaufplan nicht enthalten und gehen verloren. Eine formale Kontrolle des geplanten Bauablaufs hinsichtlich seiner Vollst{\"a}ndigkeit ist nur begrenzt m{\"o}glich, da beispielsweise existierende Methoden der 4D-Visualisierung derzeit nicht ausreichend in den Prozess der Planung von Bauabl{\"a}ufen integriert sind. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Modells f{\"u}r die Unterst{\"u}tzung der Bauablaufplanung. Daf{\"u}r wird der gr{\"o}ßtenteils manuelle Vorgang der Bauablaufplanung auf Basis verf{\"u}gbarer Bauwerksinformationsmodelle (BIM) weitestgehend automatisiert und die Methodik der 4D-Animation in den Prozess der Bauablaufplanung integriert. Ausgehend von in einer Erfahrungsdatenbank gespeicherten Informationen werden auf Basis einer {\"A}hnlichkeitsermittlung Bauteilen des betrachteten BIM geeignete Vorg{\"a}nge zugeordnet und mittels Algorithmen der Graphentheorie ein Workflowgraph aller m{\"o}g\-lichen Bauablaufvarianten generiert. Aufgrund der vorgenommenen Kopplung des Bauablaufplans mit Bauteilen eines BIM und der visuellen Darstellung des Bauablaufs kann vom Planer im Rahmen der Modellierungsgenauigkeit des BIM auf die Vollst{\"a}ndigkeit des Bauablaufplans geschlossen werden. Dies erm{\"o}glicht dem Anwender ein hohes Maß an Kontrolle des geplanten Bauablaufs bereits innerhalb der Planungsphase. Weiterhin unterst{\"u}tzt das entwickelte Modell die Integration von Ablaufvarianten, was deren Gegen{\"u}berstellung erm{\"o}glicht und die Wiederverwendbarkeit bereits geplanter Bauabl{\"a}ufe durch eine entsprechend ausgerichtete Abbildung des Modells. Die Anwendbarkeit des erarbeiteten Modells wird anhand einer prototypischen Implementierung nachgewiesen und anhand eines Praxisbeispiels verifiziert.}, subject = {Terminplanung}, language = {de} } @phdthesis{Hegewald2011, author = {Hegewald, Antje}, title = {Strategische Handlungsempfehlungen f{\"u}r die technische Bewirtschaftung von Wohnungsbest{\"a}nden}, isbn = {978-3-86068-460-3}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1475}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111216-14759}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2011}, abstract = {Das Bauen im Bestand ist ein wichtiges, aber vergleichsweise noch wenig erforschtes Wissenschaftsfeld. Die Konzentration auf das Bauen im Bestand im Wohnungsbau f{\"u}hrte in den bautechnischen Abteilungen von Wohnungsunternehmen zu einem strategischen Wandel. Die Betreuung der Bestandsmaßnahmen ist zum wichtigsten Aufgabenfeld der technischen Bewirtschaftung geworden. Bestandsmaßnahmen bezeichnen die Baumaßnahmen, die die Wohnobjekte (Wohngeb{\"a}ude, Außenanlagen) und ihre Elemente erhalten oder ver{\"a}ndern. Basis f{\"u}r eine rationale und kosteneffiziente technische Bewirtschaftung der Wohnungsbest{\"a}nde sind Kenntnisse der charakteristischen Eigenschaften der Bestandsmaßnahmen und ihrer Abh{\"a}ngigkeiten. Die bisherigen empirischen Untersuchungen zu Bestandsmaßnahmen weisen forschungsmethodische und inhaltliche Defizite auf. Der Erkenntnisgewinn ist so noch nicht f{\"u}r die professionelle und kosteneffiziente technische Bewirtschaftung der Wohnungsbest{\"a}nde umsetzbar. Ziel der Arbeit ist es, strategische Handlungsempfehlungen f{\"u}r die rationale und kostenoptimierte Auswahl von Bestandsmaßnahmen in Wohnungsunternehmen zu entwickeln und zu bewerten. Darauf aufbauend soll ein Konzept f{\"u}r eine objektiv begr{\"u}ndete Auswahl von Bestandsmaßnahmen entworfen werden. Die Arbeit basiert auf der empirischen Untersuchung von Bestandsmaßnahmen. Die Maßnahmen wurden am Beispiel eines unternehmensstrategisch interessanten Wohnungsunternehmens und eines statistisch gesehen typischen Wohnungsbestandes betrachtet. Es wurden circa 3000 Maßnahmen {\"u}ber einen Zeitraum von f{\"u}nf Jahren untersucht. Die Maßnahme- und Kostenverteilungen der Bestandsmaßnahmen werden in Abh{\"a}ngigkeit vom Baualter und von unternehmensstrategischen Einflussfaktoren charakterisiert. Mit diesen Erkenntnissen werden strategische Handlungsempfehlungen zur Erf{\"u}llung der Pflichten der technischen Bewirtschaftung sowie der Gew{\"a}hrleistung eines Investitionsminimums abgeleitet. Die Handlungsempfehlungen dienen der Ermittlung von Kostensenkungspotentialen und der Berechnung des Investitionsminimums der technischen Bewirtschaftung. Sie werden in ein Konzept zur objektivierten und systematischen Auswahl der Maßnahmen eingebunden.}, subject = {Bauen im Bestand}, language = {de} } @phdthesis{Brehm2011, author = {Brehm, Maik}, title = {Vibration-based model updating: Reduction and quantification of uncertainties}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1465}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110926-15553}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2011}, abstract = {Numerical models and their combination with advanced solution strategies are standard tools for many engineering disciplines to design or redesign structures and to optimize designs with the purpose to improve specific requirements. As the successful application of numerical models depends on their suitability to represent the behavior related to the intended use, they should be validated by experimentally obtained results. If the discrepancy between numerically derived and experimentally obtained results is not acceptable, a model revision or a revision of the experiment need to be considered. Model revision is divided into two classes, the model updating and the basic revision of the numerical model. The presented thesis is related to a special branch of model updating, the vibration-based model updating. Vibration-based model updating is a tool to improve the correlation of the numerical model by adjusting uncertain model input parameters by means of results extracted from vibration tests. Evidently, uncertainties related to the experiment, the numerical model, or the applied numerical solving strategies can influence the correctness of the identified model input parameters. The reduction of uncertainties for two critical problems and the quantification of uncertainties related to the investigation of several nominally identical structures are the main emphases of this thesis. First, the reduction of uncertainties by optimizing reference sensor positions is considered. The presented approach relies on predicted power spectral amplitudes and an initial finite element model as a basis to define the assessment criterion for predefined sensor positions. In combination with geometry-based design variables, which represent the sensor positions, genetic and particle swarm optimization algorithms are applied. The applicability of the proposed approach is demonstrated on a numerical benchmark study of a simply supported beam and a case study of a real test specimen. Furthermore, the theory of determining the predicted power spectral amplitudes is validated with results from vibration tests. Second, the possibility to reduce uncertainties related to an inappropriate assignment for numerically derived and experimentally obtained modes is investigated. In the context of vibration-based model updating, the correct pairing is essential. The most common criterion for indicating corresponding mode shapes is the modal assurance criterion. Unfortunately, this criterion fails in certain cases and is not reliable for automatic approaches. Hence, an alternative criterion, the energy-based modal assurance criterion, is proposed. This criterion combines the mathematical characteristic of orthogonality with the physical properties of the structure by modal strain energies. A numerical example and a case study with experimental data are presented to show the advantages of the proposed energy-based modal assurance criterion in comparison to the traditional modal assurance criterion. Third, the application of optimization strategies combined with information theory based objective functions is analyzed for the purpose of stochastic model updating. This approach serves as an alternative to the common sensitivity-based stochastic model updating strategies. Their success depends strongly on the defined initial model input parameters. In contrast, approaches based on optimization strategies can be more flexible. It can be demonstrated, that the investigated nature inspired optimization strategies in combination with Bhattacharyya distance and Kullback-Leibler divergence are appropriate. The obtained accuracies and the respective computational effort are comparable with sensitivity-based stochastic model updating strategies. The application of model updating procedures to improve the quality and suitability of a numerical model is always related to additional costs. The presented innovative approaches will contribute to reduce and quantify uncertainties within a vibration-based model updating process. Therefore, the increased benefit can compensate the additional effort, which is necessary to apply model updating procedures.}, subject = {Dynamik}, language = {en} } @phdthesis{Semar2010, author = {Semar, Olivier}, title = {Anwendung der Perkolationstheorie zur Analyse des suffosiven Partikeltransportes}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1438}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20101124-15252}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der geometrischen Suffosionsbest{\"a}ndigkeit von Erdstoffen. Mit dem wahrscheinlichkeitstheoretischen Ansatz der Perkolationstheorie wurde ein analytisches Verfahren gew{\"a}hlt, mit dem suffosive Materialtransportprozesse modelliert und quantifiziert werden k{\"o}nnen. Mit dem verwendeten Perkolationsmodell wurde eine beliebige Porenstruktur eines realen Erdstoffes im 3-Dimensionalen modelliert. M{\"o}gliche Materialtransportprozesse innerhalb der modellierten Porenstruktur wurden anschließend simuliert. Allgemein g{\"u}ltige Gesetzm{\"a}ßigkeiten wurden hergeleitet und Grenzbedingungen formuliert. Diese sind vom Erdstoff unabh{\"a}ngig und beschreiben Zusammenh{\"a}nge zwischen Materialtransport und Porenstruktur. Anwendbar sind diese Ergebnisse auf homogene, isotrope und selbst{\"a}hnliche Erdstoffgef{\"u}ge. Aussagen {\"u}ber konkrete Erdstoffe k{\"o}nnen {\"u}ber die Transformationsmethode erfolgen. F{\"u}r die Verwendung der Transformationsmethode ist vorab die relevante Porenstruktur, d. h. die Porenengstellenverteilung, zu ermitteln.}, subject = {Perkolationstheorie}, language = {de} } @phdthesis{FrankJungbecker2010, author = {Frank-Jungbecker, Andrea}, title = {Verkehrsmengenrisiko bei PPP-Projekten im Straßensektor - Determinanten effizienter Risikoallokation}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1357}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110616-15461}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {Trotz weltweit umfangreichen Erfahrungen mit Public Private Partnership Projekten im Straßensektor bleibt der Umgang mit dem Verkehrsmengenrisiko f{\"u}r die Projektbeteiligten eine Herausforderung. Die Arbeit widmet sich daher der wesentlichen Fragestellung nach einer effizienten Allokation dieses Risikos, dem nicht weniger Bedeutung zukommt als f{\"u}r den gesamtwirtschaftlichen Erfolg eines Straßenkonzessionsprojektes eine entscheidende Rolle zu spielen. Untersucht werden zun{\"a}chst die Charakteristika des Verkehrsmengenrisikos mit seinen umf{\"a}nglichen Einflussfaktoren. Anschließend werden die in der Praxis zur Anwendung kommenden Vertragsmodelle zur Bewirtschaftung von Straßeninfrastruktur dargestellt und analysiert, wie in den einzelnen Modellen Verkehrsmengenrisiko auf die verschiedenen Vertragspartner verteilt wird. Auf Basis dieser Grundlagen wird ein kriteriengest{\"u}tzter Analyserahmen entwickelt, der die Effizienz unterschiedlicher Risikoallokationen zwischen den Vertragspartner bewertet. Dabei werden einerseits die effizienzbeeinflussenden Eigenschaften der potentiellen Risikotr{\"a}ger eines PPP-Projektes ber{\"u}cksichtigt als auch die die effizienzbeeinflussenden Wirkungen der unterschiedlichen Vertragsmodelle. Aus den Erkenntnissen dieser Analyse werden letztlich Handlungs- und Gestaltungsempfehlungen zum Umgang mit dem Verkehrsmengenrisiko abgeleitet.}, subject = {Public Private Partnership}, language = {de} } @phdthesis{Alabdullah2010, author = {Alabdullah, Jamal}, title = {Testing Unsaturated Soil for Plane Strain Conditions : A New Double-Wall Biaxial Device}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1418}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100628-15056}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {In der vorliegenden Dissertation wird durch den Autor ein neuer, einzigartiger biaxialer Versuchsstand f{\"u}r die Untersuchung unges{\"a}ttigter B{\"o}den entwickelt und die an Proben von unges{\"a}ttigtem Sand gewonnenen Versuchsergebnisse vorgestellt. Im Wesentlichen werden die Versuche an Proben von Hostun-Sand-Proben durchgef{\"u}hrt. Die Versuchsreihen umfassen die Charakterisierung (Klassifizierung) des Bodens, die Ausarbeitung von Wasserretentionskennlinien (Soil Water Characteristic Curves) und die Durchf{\"u}hrung von biaxialen Kompressionsversuchen an trockenen, ges{\"a}ttigten und unges{\"a}ttigten Proben. Desweiteren werden Modellversuche an Streifenfundamenten zur Untersuchung der Tragf{\"a}higkeit durchgef{\"u}hrt. Begr{\"u}ndet durch die Ver{\"a}nderung des Bodenverhaltens durch geringe Anteile von bindigem Material, werden zus{\"a}tzlich Versuche mit einer Mischung aus Sand und Kaolinit analysiert.}, subject = {Unges{\"a}ttigte Zone}, language = {en} } @phdthesis{Dahl2010, author = {Dahl, Alexander}, title = {Ber{\"u}cksichtigung externer Kosten bei der Ermittlung von Straßenbenutzungsgeb{\"u}hren auf deutschen Autobahnen}, isbn = {978-3-86068-434-4}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1447}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110221-15343}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {Seit 1969 werden f{\"u}r die Bundesrepublik kontinuierlich Berechnungen zu den Gesamtkosten des Straßenverkehrs der Bundesfernstraßen und deren Verteilung auf die Verkehrsteilnehmer durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse der Wegekostenrechnungen der Jahre 2002 und 2007 sind die Grundlage f{\"u}r die mittlerweile f{\"u}r das deutsche Autobahnnetz eingef{\"u}hrte fahrleistungsbezogene Benutzungsgeb{\"u}hr f{\"u}r Lkw mit einem zul{\"a}ssigen Gesamtgewicht von mindestens zw{\"o}lf Tonnen. Damit wird die Forderung der EU-Richtlinie 1999/62/EG umgesetzt, nach der sich die durchschnittlichen Straßenbenutzungsgeb{\"u}hren an den Kosten f{\"u}r den Bau, den Betrieb und den Ausbau des betreffenden Verkehrswegenetzes orientieren sollen. Mit der EU-Richtlinie 2006/38/EG k{\"u}ndigt sich die weitere Entwicklung bei der Berechnung von Straßenbenutzungsgeb{\"u}hren an. Zuk{\"u}nftig sollen auch externe Kosten in die Berechnung einfließen. Ein erster Schritt zur Ber{\"u}cksichtigung dieser externen Kosten erfolgte mit Erstellung eines Handbuchs im Rahmen eines EU-Forschungsprojektes. Das Handbuch enth{\"a}lt aufgrund der unterschiedlichen Rahmenbedingungen in den Mitgliedsstaaten der EU keine exakten Berechnungsvorschriften, sondern stellt verschiedene methodische Ans{\"a}tze bisher durchgef{\"u}hrter Studien zu externen Kosten vor, gibt Empfehlungen hinsichtlich der Methodenwahl und beinhaltet Sch{\"a}tzungen {\"u}ber die H{\"o}he der externen Kosten. Die im europ{\"a}ischen Raum in den vergangenen Jahren durchgef{\"u}hrten Studien zur Ermittlung externer Kosten des Verkehrs zeichnen sich durch einander {\"a}hnelnde Vorgehensweisen aus, die aber vor allem hinsichtlich der Kostenrechnungsart und der verwendeten Kostens{\"a}tze aus Sicht des Verfassers der vorliegenden Arbeit kritische Aspekte aufweisen. In der vorliegenden Dissertationsschrift wird daher eine alternative Berechnungsmethodik zur Ermittlung abschnitts-, fahrzeugklassen- und fahrleistungsbezogener externer Kosten f{\"u}r Autobahnen entwickelt und an einem ausgew{\"a}hlten Beispielnetz zur Anwendung gebracht. Dabei wird in einigen wesentlichen Punkten von der in aktuellen Studien {\"u}berwiegend gew{\"a}hlten Vorgehensweise abgewichen, um eine andere Sichtweise darzustellen. Damit tr{\"a}gt die vorliegende Arbeit substanziell zur Erweiterung des Erkenntnisstands zu Berechnungsmethoden externer Kosten des Straßenverkehrs bei. Die hier entwickelte Berechnungsmethodik ist außerdem als Grundlage f{\"u}r ein in der Praxis anwendbares Verfahren zu verstehen und zeichnet sich auch daher durch eine einfach zu handhabende {\"U}bertragbarkeit auf das gesamte Autobahnnetz Deutschlands aus. Die Abschnitte entsprechen den Teilstrecken zwischen zwei Autobahnanschlussstellen. Es wird zwischen den beiden Fahrzeugklassen "Lkw ab 12 t zul{\"a}ssigem Gesamtgewicht" und "Sonstigen Fahrzeugen" unterschieden. Obwohl momentan nur eine Benutzungsgeb{\"u}hr f{\"u}r Lkw ab 12 t zul{\"a}ssigem Gesamtgewicht erhoben wird, ist es mit der entwickelten Methodik m{\"o}glich, fahrleistungsbezogene externe Kosten f{\"u}r alle Kfz angeben zu k{\"o}nnen. Die Einbeziehung externer Nutzen wird in diesem Zusammenhang andiskutiert; der Schwerpunkt liegt allerdings auf den externen Kosten. Im Rahmen der Arbeit werden zun{\"a}chst Definitionen wesentlicher Terminologien dargestellt, soweit diese f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der sich anschließenden Diskussion und Festlegung der Grundlagen der entwickelten Berechnungsmethodik notwendig erscheinen. Diese Diskussion und Festlegung umfasst die Bereiche Kostenrechnungsart, Bewertungsverfahren zur Ermittlung des Werteger{\"u}sts, Diskontrate, zu betrachtende Kostenbereiche, Mengenger{\"u}st und Allokationsrechnung. Darauf folgend werden die betrachteten Kostenbereiche anhand vorliegender Studien und eigener {\"U}berlegungen detailliert dargestellt und das Werteger{\"u}st bestimmt. Außerdem wird die Allokationsrechnung und das f{\"u}r die Berechnung heranzuziehende Mengenger{\"u}st f{\"u}r jeden Bereich separat vorgestellt. Anschließend wird die entwickelte Berechnungsmethodik auf ein Beispielnetz (Autobahnnetz Th{\"u}ringen) angewendet. Neben der Vorstellung des Untersuchungsgebiets, der Berechnung der externen Kosten und der disaggregierten Ergebnisdarstellung wird die Einteilung des Beispielnetzes in unterschiedliche Preiskategorien auf der Grundlage der abschnittsbezogen vorliegenden Ergebnisse diskutiert, auf deren Basis die externen Kosten {\"u}ber Straßenbenutzungsgeb{\"u}hren internalisiert werden k{\"o}nnten. Im Rahmen einer Sensitivit{\"a}tsanalyse werden einzelne Annahmen der Berechnungsmethodik bzw. Kostens{\"a}tze des Werteger{\"u}sts variiert. Die Auswirkungen dieser Variationen werden wiederum am Beispielnetz, f{\"u}r das erneute Kostenberechnungen vorgenommen werden, dargelegt. Abschließend werden offen gebliebene Fragestellungen und Empfehlungen f{\"u}r weitere Untersuchungen benannt.}, subject = {Soziale Kosten}, language = {de} } @phdthesis{Eberhardt2010, author = {Eberhardt, Arnd Bernd}, title = {On the mechanisms of shrinkage reducing admixtures in self con-solidating mortars and concretes}, isbn = {978-3-8440-0027-6}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1454}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110620-15491}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {'Zur Wirkungsweise schwindreduzierender Zusatzmittel in selbstverdichtenden M{\"o}rteln und Betonen' Problemstellung und Zielsetzung 1. Der Einsatz selbstverdichtender M{\"o}rtel und Betone im Bauwesen erbringt klare Vorteile. Dies sind im Wesentlichen eine erh{\"o}hte Betonierleistung, verbesserte Betonierqualit{\"a}t f{\"u}r bewehrten Beton im Allgemeinen und f{\"u}r filigrane, eng bewehrte Bauteile im Besonderen. Die mit den traditionellen Methoden des Betonbaus verbundenen L{\"a}rmemissionen werden erheblich reduziert. Der Wegfall der f{\"u}r herk{\"o}mmlichen Beton notwendigen Verdichtungsarbeit reduziert den manuellen Aufwand und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken. Das im selbstverdichtenden Beton ben{\"o}tigte hohe Bindemittelleimvolumen ist der Betondauerhaftigkeit abtr{\"a}glich. Es bewirkt, dass selbstverdichtende Betone ein erh{\"o}htes Schwindmaß sowie eine h{\"o}here Rissneigung aufweisen. Ersteres kann f{\"u}r Betonbauteile zu erheblichen Verformungen oder Zwangsspannungen f{\"u}hren, w{\"a}hrend Letzteres die Dauerhaftigkeit des Baustoffes Beton aufgrund einer Beg{\"u}nstigung rissinduzierter Sch{\"a}digungsmechanismen stark beeintr{\"a}chtigt. 2. Herk{\"o}mmliche Methoden zur Schwindreduktion und Rissvermeidung verfolgen haupts{\"a}chlich das Ziel, die im Beton einzusetzenden Bindemittelmengen zu reduzieren. F{\"u}r selbstverdichtende Betone ist dieses Konzept nur sehr begrenzt anwendbar, da die Selbstverdichtung dieser Betone relativ hohe Bindemittelleimvolumen erfordert. Eine M{\"o}glichkeit das Ausmaß des Schwindens und damit die Rissanf{\"a}lligkeit selbstverdichtender Betone zu senken, besteht in der Anwendung schwindreduzierender Betonzusatzmittel. Eingef{\"u}hrt in den achtziger Jahren des 20ten Jahrhunderts in Japan, erweisen sich diese Zusatzmittel als effiziente Methode zur Verbesserung der Qualit{\"a}t bindemittelreicher Hochleistungsbetone im Allgemeinen und selbstverdichtender Betone im Besonderen. 3. W{\"a}hrend die Wirksamkeit schwindreduzierender Betonzusatzmittel in zahlreichen anwendungsorientierten Studien nachgewiesen werden konnte, ist das Wirkprinzip nur unzureichend erforscht. Eines der Hauptziele dieser Arbeit ist deshalb die gr{\"u}ndliche Erforschung des Wirkmechanismus schwindreduzierender Betonzusatzmittel. 4. Weiterhin besteht Unklarheit, wie diese Zus{\"a}tze in den Chemismus der Zementhydratation eingreifen und ob dies der allgemeinen Dauerhaftigkeit des Baustoffes Beton abtr{\"a}glich ist. Ein wichtiges Ziel dieser Arbeit ist deshalb die gr{\"u}ndliche Erforschung der Zementhydratation in Gegenwart einer repr{\"a}sentativen Auswahl verschiedener Typen schwindreduzierender Betonzusatzmittel. 5. Die Nachhaltigkeit der Anwendung schwindreduzierender Zusatzmittel ist bedeutend f{\"u}r die Betondauerhaftigkeit. Ob schwindreduzierende Zusatzmittel auslaugbar sind und ob eine Auslaugung die Schwindreduktion langfristig beeintr{\"a}chtigt, sind weitere Fragen, denen im Rahmen dieser Arbeit nachgegangen wird. Stand der Wissenschaft 6. Schwinden und Quellen von zement{\"a}ren Baustoffen wird im Allgemeinen mittels makroskopisch-thermodynamischer Ans{\"a}tze beschrieben. Der stark vereinfachte Ansatz kapillaren Unterdrucks bzw. hydrostatischen Drucks als treibende Kraft f{\"u}r hygrische Verformungen wird weitgehend abgelehnt. Vielmehr wird im Bereich moderater Luftfeuchten der Spaltdruck und im Bereich niedriger Luftfeuchten die Oberfl{\"a}chenenergie zur Beschreibung der hygrischen Volumenstabilit{\"a}t herangezogen. 7. Schwindreduzierende Betonzusatzmittel bestehen {\"u}berwiegend aus synergistischen Abmischungen nicht-ionischer Tenside mit Glykolen. Die amphiphilen Eigenschaften der nicht-ionischen Tenside f{\"u}hren zu einer Senkung der Oberfl{\"a}chenspannung des Zementporenwassers. In Abh{\"a}ngigkeit ihrer Konzentration in w{\"a}ssrigen Elektrolyten bilden nicht-ionische Tenside Mizellen und/oder Fl{\"u}ssigkristalle. Beobachtet wurden Mischungsl{\"u}cken und Aussalzungen dieser organischen, oberfl{\"a}chenaktiven Substanzen. Durch die Zugabe von Glykolen wird die Mischbarkeit nicht-ionischer Tenside mit w{\"a}ssrigen Elektrolyten stark erh{\"o}ht und f{\"u}hrt zu einer Absenkung der Bildung von Fl{\"u}ssigkristallen und organischen Aussalzungen sowie zu einer verminderten Adsorption des Tensides an Feststoffoberfl{\"a}chen. Der ausschließlich in der Patentliteratur erw{\"a}hnte Synergieeffekt bei der Abmischung nicht-ionischer Tenside mit Glykolen zu Schwindreduzierern bezieht sich auf eine erh{\"o}hte Schwindreduktionskapazit{\"a}t des Zusatzmittels und beruht auf der Abmilderung aller Effekte, die zu einer Abscheidung des Tensides aus der w{\"a}ssrigen L{\"o}sung f{\"u}hren. 8. Eine Implementierung der spezifischen chemisch-physikalischen Eigenschaften schwind-reduzierender Zusatzmittel in bestehende Modelle zur Beschreibung des Trocknungsschwindens ist der Fachliteratur nicht zu entnehmen. Mit Ausnahme des Kapillardruckmodells zur Vorhersage des Trocknungsschwindens lassen sich Charakteristika schwindreduzierender Betonzusatzmittel, im Speziellen ihrer Oberfl{\"a}chenaktivit{\"a}t, nicht bzw. nur unzureichend in bestehende Modelle zum Trocknungsschwinden implementieren. Methodik 9. Die Oberfl{\"a}chenaktivit{\"a}t einer repr{\"a}sentativen Auswahl an Schwindreduzierern wurde in makroskopischen Versuchen an synthetischen als auch an extrahierten Zementporenw{\"a}ssern quantifiziert. Dies umfasste auch die Quantifizierung von Mischungsl{\"u}cken und organischen Aussalzungen. 10. Ein in dieser Arbeit entwickelter theoretischer Ansatz zur Auswertung herk{\"o}mmlicher Messungen der Oberfl{\"a}chenspannung erlaubt eine Absch{\"a}tzung der Oberfl{\"a}chenspannung der Porenl{\"o}sung im trocknenden, zement{\"a}ren Porensystem. 11. Der Einfluss schwindreduzierender Zusatzmittel auf den Hydratationsmechanismus, d.h. Hydratphasenbestand und Hydratationskinetik, wurde mittels Thermogravimetrie, R{\"o}ntgenphasenanalyse bzw. isothermer W{\"a}rmeleitungskalorimetrie erfasst. Zus{\"a}tzlich wurde Elektronenmikroskopie zur Beschreibung der Mikrostrukturen und energiedispersive R{\"o}ntgenspektroskopie zur qualitativen Bestimmung von niedrig konzentrierten Hydratphasen eingesetzt. Die Ver{\"a}nderungen der Komposition des Zementporenwassers in Gegenwart schwindreduzierender Zusatzmittel wurden analysiert. Die spezifische Adsorption schwindreduzierender Zusatzmittel an Zementhydraten wurde an hydratisierendem Zement als auch an synthetischen Hydratphasen untersucht. 12. Der Mechanismus der Auslaugung schwindreduzierender Zusatzmittel wurde in Standtests untersucht, w{\"a}hrend praxisnahe Konditionen mittels zyklischer Auslaugung und Trocknung in Langzeittests simuliert wurden. 13. Die Beschreibung der hygrischen Eigenschaften von Zementstein und M{\"o}rteln erfolgte anhand von Schwind- und Desorptionsisothermen. Basierend auf thermodynamischen Ans{\"a}tzen wurden unter Verwendung dieser Schwind- und Desorptionsisothermen Energiebilanzen erstellt, die eine Unterscheidung zwischen Verformungsenergie und Energie zur Erzeugung von Oberfl{\"a}che im Trocknungsprozess zement{\"a}rer Baustoffe zulassen und somit eine Abgrenzung der Einflussnahme von Schwindreduzierern auf diese spezifische Energieverteilung erm{\"o}glichen. Im Wesentlichen erzielte Ergebnisse 14. Schwindreduzierende Betonzusatzmittel nehmen aufgrund ihrer amphiphilen Eigenschaften Einfluss auf den Hydratationsmechanismus von Portlandzementen. In Gegenwart dieser Zusatzmittel ist die L{\"o}slichkeit f{\"u}r anorganische Salze verringert. Die Konzentration von Calcium-, Kalium- und Sulfationen sinkt mit zunehmender Konzentration des Zusatzmittels. W{\"a}hrend der Induktionsperiode der Portlandzementhydratation f{\"u}hrt dies zur tempor{\"a}ren Ausf{\"a}llung von Calcium-Kalium-Sulfathydrat. Eine Ver{\"a}nderung des Hydratphasenbestandes in Gegenwart von schwindreduzierenden Zusatzmitteln kann nicht signifikant unterschieden werden. Somit sind nachteilige Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit derartig modifizierter Betone aufgrund eines ver{\"a}nderten Hydratphasenbestandes nicht zu erwarten. 15. Die stark verz{\"o}gernde Wirkung von Schwindreduzierern in Kombination mit polycarboxylat-basierten Fließmitteln beruht nicht auf der Adsorption des Schwindreduzierers am hydratisierenden Klinker. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, dass die verminderte L{\"o}slichkeit f{\"u}r Salze in der Porenl{\"o}sung den Reaktionsumsatz absenkt und/oder eine spezifische Adsorption des nicht-ionischen Tensides an Portlanditkeimen deren Wachstum hemmt und damit die Aufl{\"o}sung von silikatischen Klinkerphasen. 16. Schwindreduzierende Zusatzmittel weisen eine spezifische Adsorption an Portlandit auf, einem Nebenprodukt der Hydratationsreaktionen eines Hauptbestandteils von Portlandzement. Ein verst{\"a}rktes Kristallwachstum von Portlandit in lateraler Dimension f{\"u}hrt zu einer Zunahme der spezifischen Oberfl{\"a}che des hydratisierten Zementsteines. F{\"u}r nass nachbehandelte Zementsteine bedeutet dies eine Zunahme der Gelporosit{\"a}t auf Kosten der Kapillarporosit{\"a}t. Eine Einflussnahme auf die Gesamtporosit{\"a}t l{\"a}sst sich nicht feststellen. 17. Die Zunahme der spezifischen Oberfl{\"a}che von Zementstein in Gegenwart von Schwindreduzierern bewirkt eine verst{\"a}rkte physikalische Adsorption von Zementporenwasser am Feststoff. F{\"u}r Betone mit niedrigem w/z-Wert oder unzureichender Nachbehandlung kann dieser Prozess zu einer Reduktion des f{\"u}r die Hydratation verf{\"u}gbaren Wassers f{\"u}hren und in einem vermindertem Hydratationsgrad resultieren. Dies k{\"o}nnte eine Ursache f{\"u}r die in der Literatur beschriebenen Einbußen bez{\"u}glich mechanischer Eigenschaften beim Einsatz von Schwindreduzieren sein. 18. Schwindreduzierer sind im hohen Maße auslaugbar. Jedoch zeigen zyklische Langzeittests, dass ein signifikanter Austrag des Zusatzmittels in vorwiegend trockener Exposition nicht zu erwarten ist. Die Nachhaltigkeit des Einsatzes dieser Zusatzmittel ist gegeben, wenn die Anwendung im Beton das Ziel der Reduktion des Trocknungsschwindens verfolgt. 19. Die schwindreduzierende Wirkung der nicht-ionischen Tenside beruht vorwiegend auf der Reduktion der Oberfl{\"a}chenspannung der Grenzfl{\"a}che „fl{\"u}ssig/gasf{\"o}rmig" des trocknenden Zementsteines. Inwieweit diese Oberfl{\"a}chenspannung durch das nicht-ionischeTensid herabgesetzt wird, ist von der Gesamtkonzentration im Allgemeinen und im Speziellen von der Konzentration des Tensides in der Oberfl{\"a}che abh{\"a}ngig. Da im Zuge des Trocknens diese Grenzfl{\"a}che w{\"a}chst, kann bei gegebener Gesamtkonzentration des Zusatzmittels im Beton dessen Konzentration in der Grenzfl{\"a}che sinken, woraufhin die Oberfl{\"a}chenspannung ansteigt und die Schwindreduktion sinkt. 20. Im Ergebnis dieser Arbeit ist es m{\"o}glich, die Entwicklung sowohl der Oberfl{\"a}che als auch ihrer Oberfl{\"a}chenspannung im Trocknungsprozess zu quantifizieren und diese Ergebnisse in einen einfachen konzeptionellen, thermodynamischen Ansatz zur Minimierung der freien Energie des trocknenden, zement{\"a}ren Porensystems zu {\"u}berf{\"u}hren. Die Verwendung dieses konzeptionellen Ansatzes erlaubt es, den Wirkmechanismus schwindreduzierender Betonzusatzmittel zu beschreiben.}, subject = {Schwinden}, language = {en} } @phdthesis{Luther2010, author = {Luther, Torsten}, title = {Adaptation of atomistic and continuum methods for multiscale simulation of quasi-brittle intergranular damage}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1436}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20101101-15245}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {The numerical simulation of damage using phenomenological models on the macroscale was state of the art for many decades. However, such models are not able to capture the complex nature of damage, which simultaneously proceeds on multiple length scales. Furthermore, these phenomenological models usually contain damage parameters, which are physically not interpretable. Consequently, a reasonable experimental determination of these parameters is often impossible. In the last twenty years, the ongoing advance in computational capacities provided new opportunities for more and more detailed studies of the microstructural damage behavior. Today, multiphase models with several million degrees of freedom enable for the numerical simulation of micro-damage phenomena in naturally heterogeneous materials. Therewith, the application of multiscale concepts for the numerical investigation of the complex nature of damage can be realized. The presented thesis contributes to a hierarchical multiscale strategy for the simulation of brittle intergranular damage in polycrystalline materials, for example aluminum. The numerical investigation of physical damage phenomena on an atomistic microscale and the integration of these physically based information into damage models on the continuum meso- and macroscale is intended. Therefore, numerical methods for the damage analysis on the micro- and mesoscale including the scale transfer are presented and the transition to the macroscale is discussed. The investigation of brittle intergranular damage on the microscale is realized by the application of the nonlocal Quasicontinuum method, which fully describes the material behavior by atomistic potential functions, but reduces the number of atomic degrees of freedom by introducing kinematic couplings. Since this promising method is applied only by a limited group of researchers for special problems, necessary improvements have been realized in an own parallelized implementation of the 3D nonlocal Quasicontinuum method. The aim of this implementation was to develop and combine robust and efficient algorithms for a general use of the Quasicontinuum method, and therewith to allow for the atomistic damage analysis in arbitrary grain boundary configurations. The implementation is applied in analyses of brittle intergranular damage in ideal and nonideal grain boundary models of FCC aluminum, considering arbitrary misorientations. From the microscale simulations traction separation laws are derived, which describe grain boundary decohesion on the mesoscale. Traction separation laws are part of cohesive zone models to simulate the brittle interface decohesion in heterogeneous polycrystal structures. 2D and 3D mesoscale models are presented, which are able to reproduce crack initiation and propagation along cohesive interfaces in polycrystals. An improved Voronoi algorithm is developed in 2D to generate polycrystal material structures based on arbitrary distribution functions of grain size. The new model is more flexible in representing realistic grain size distributions. Further improvements of the 2D model are realized by the implementation and application of an orthotropic material model with Hill plasticity criterion to grains. The 2D and 3D polycrystal models are applied to analyze crack initiation and propagation in statically loaded samples of aluminum on the mesoscale without the necessity of initial damage definition.}, subject = {Mechanik}, language = {en} } @phdthesis{Linne2010, author = {Linne, Stefan}, title = {L{\"o}sbare kraftschl{\"u}ssige Verbindungen f{\"u}r modulare Bauwerke aus Faserverbundkunststoffen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1458}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110831-15547}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2010}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird eine kraftschl{\"u}ssige Verbindungstechnik f{\"u}r modulare, schalenartige Faserverbundbauteile vorgestellt. Die Verbindung basiert auf der Verklebung mit lokal begrenzten Stahlblechen. Aus dem Verbindungsansatz wird die Verklebung zwischen Stahl und Faserverbundkunststoff vertiefend betrachtet. Ziel sind die Wahl von technologischen Randbedingungen, die Erarbeitung eines Vorschlages zur numerischen Berechnung und Bemessung und die Formulierung konstruktiver Empfehlungen zum Entwurf von Verklebungen. Mechanische Kennwerte werden in Zugversuchen ermittelt und direkt auf die nichtlinearen Berechnungen {\"u}bertragen. Technologische Einfl{\"u}sse und die Streuungen aus realen Verklebungen werden {\"u}ber die Nachrechnung von Zugscherversuchen in die Bemessung integriert. Es wird gezeigt, dass die Verklebungen ausreichende Festigkeiten und ein zufriedenstellendes Bruchverhalten aufweisen. Die Kombination aus einer Werkstattverklebung und einer baustellengerechten Montage erm{\"o}glicht eine materialgerechte und effiziente Verbindungen f{\"u}r Faserverbundkonstruktionen unter den Randbedingungen des Bauwesens.}, subject = {Verbindungstechnik}, language = {de} } @phdthesis{Wolff2009, author = {Wolff, Thomas}, title = {Ein methodischer Bemessungsansatz zur Absch{\"a}tzung des Tragverhaltens von Pfahlgr{\"u}ndungen in weichem kalkigen Sedimentgestein}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1414}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100125-14993}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird das Tragverhalten und das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hle in den pleistoz{\"a}nen Kalkarenit der K{\"u}stenregion von Dubai untersucht. Zun{\"a}chst wird auf der Grundlage von Ergebnissen umfangreicher Baugrundanalysen und Probebelastungen das Tragverhalten detailliert beschrieben. Anschließend wird ein auf der Finiten-Elemente-Methode basierendes Strukturmodell zur Simulation des Last-Setzungsverhaltens von Großbohrpf{\"a}hlen im Sinne eines numerischen Versuchsstandes entwickelt. Um herstellungsbedingte Ver{\"a}nderungen der Baugrundeigenschaften in der Kontaktzone Pfahl-Baugrund zu ber{\"u}cksichtigen, die mit boden- und felsmechanischen Elementversuchen gew{\"o}hnlich nicht erfassbar sind, werden die Gr{\"o}ßen der relevanten konstitutiven Parameterwerte iterativ mittels inverser Optimierungsstrategien bestimmt. Abschließend wird eine methodische Vorgehensweise aufgezeigt, wie das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hlen unter Ber{\"u}cksichtigung der r{\"a}umlichen Variabilit{\"a}t der Baugrundeigenschaften zuverl{\"a}ssig abgesch{\"a}tzt werden kann.}, subject = {Pfahl}, language = {de} } @phdthesis{Mothes2009, author = {Mothes, Steffen}, title = {Das F{\"u}llen der Form mit Betongemenge bei der Formgebung und Verdichtung von Betonsteinen in Steinformmaschinen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1423}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100712-15117}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Bei der Produktion von Betonsteinen mit vollautomatischen Steinformmaschinen ist das F{\"u}llen der Form mit Betongemenge die erste Phase des Formgebungs- und Verdichtungsprozesses. Trotz langj{\"a}hriger praktischer Erfahrungen mit Steinformmaschinen wird der Formgebungs- und Verdichtungsprozess nicht ausreichend stabil beherrscht. Im industriellen Routinebetrieb erweist sich insbesondere die Realisierung einer gleichm{\"a}ßigen F{\"u}llung als das prim{\"a}re Problem. Die in dieser Phase entstehenden Defizite beeinflussen direkt die Qualit{\"a}t der zu erzeugenden Betonsteine. Eine Kompensation dieser M{\"a}ngel ist mit den nachfolgenden Prozessphasen nicht mehr m{\"o}glich. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit ist es, ausgehend von einer systematischen Analyse des Formgebungs- und Verdichtungsprozesses im Allgemeinen und der Analyse des F{\"u}llvorganges im Besonderen, die tats{\"a}chlich an Steinformmaschinen erreichbare F{\"u}llungsg{\"u}te zu ermitteln, Einfl{\"u}sse auf die erreichte F{\"u}llungsg{\"u}te und deren Wechsel-beziehungen zu untersuchen sowie ein Modell zur Beschreibung und Simulation des F{\"u}llvorganges zu entwickeln und zu verifizieren. Als wesentliche Voraussetzung f{\"u}r eine systematische Analyse der F{\"u}llstufe(n), wird eine Methode zur Berechnung und Bewertung der F{\"u}llungsg{\"u}te entwickelt. Grundlage der Methode bildet dabei die systematische Erfassung der Steinmassen mi von vollst{\"a}ndigen, aufeinander folgend gefertigten Einheiten. Entsprechend der Lage innerhalb der Form und der Folge der gefertigten Einheiten werden die Massen als quantitatives stetiges Merkmal der zu untersuchenden Grundgesamtheit in eine Urliste editiert und f{\"u}r die weitere Auswertung genutzt. Unter Anwendung der entwickelten Methode zur Berechnung und Bewertung der F{\"u}llungsg{\"u}te wird das tats{\"a}chlich im industriellen Routinebetrieb erreichbare Niveau analysiert. Daf{\"u}r werden in einem erstmals durchgef{\"u}hrten, umfangreichen Feldversuch an elf Steinformmaschinen in Deutschland und der Schweiz die erreichten F{\"u}llungsg{\"u}ten erfasst, die Prozessabl{\"a}ufe dokumentiert und die Wechselbeziehungen zwischen den eingef{\"u}llten Massen mi und den Einflussgr{\"o}ßen mit Hilfe der Varianzanalyse nach Variationsursache untersucht. Dar{\"u}ber hinaus werden ausgew{\"a}hlte Festbeton-eigenschaften der Proben bestimmt und deren Korrelation zu den jeweils erreichten Massen mi mit Hilfe der empirischen Regression analysiert. Basierend auf den systematischen Prozessbeobachtungen im industriellen Routinebetrieb wird unter Ber{\"u}cksichtigung der F{\"u}llwagenkinematik, des Gemengef{\"u}llstandes im F{\"u}llwagen und der sukzessiven {\"U}bergabe diskreter Massen in die Formzellen ein ph{\"a}nomenologisches Modell zur Beschreibung der ersten F{\"u}llstufe entwickelt. Das Bewegungsverhalten des F{\"u}llwagens und das Fließverhalten des zu verarbeitenden Betongemenges werden dabei zun{\"a}chst stark vereinfacht dargestellt. Unter Ber{\"u}cksichtigung der zeilenabh{\"a}ngigen {\"U}berdeckungszeit und des F{\"u}llstandes im F{\"u}llwagen werden koordinatenabh{\"a}ngige Druckprofile im F{\"u}llraum, so genannte Zellendruck-Zeit-Funktionen, entwickelt. Als Arbeitshypothese wird formuliert, dass mit diesen Funktionen die unterschiedlichen Bedingungen w{\"a}hrend des F{\"u}llvorgangs im Prozessraum beschrieben werden k{\"o}nnen und diese Funktionen dar{\"u}ber hinaus mit den im Ergebnis des Vorgangs eingef{\"u}llten Massen mi korrelieren. Zur numerischen Nachbildung der ersten F{\"u}llstufe bei der Betonsteinherstellung wird die auf der Diskrete-Elemente-Methode basierenden Simulationssoftware Particle Flow Code in 3 Dimensions genutzt. Damit wird es m{\"o}glich, den Verlauf des F{\"u}llprozesses und die sich im Prozessraum ausbildenden Fließprofile durch eine realit{\"a}tsnahe Computeranimation detailliert und gut einsehbar darzustellen. An Hand der numerisch erzeugten F{\"u}llungsg{\"u}ten wird eine Gegen{\"u}berstellung mit den empirischen Ergebnissen m{\"o}glich. Gleichzeitig erfolgt die Berechnung der Druck-Zeit-Funktionen am Boden aller Formzellen, um kausale Wechselbeziehungen zwischen der F{\"u}llaufgabe, der F{\"u}llausr{\"u}stung und dem Prozessverlauf bzw. dem Prozessergebnis aufzeigen zu k{\"o}nnen. Zur Verifizierung des der Simulation zu Grunde gelegten Gesamtmodells wird das numerische Experiment an einer speziellen Versuchseinrichtung nachgestellt. Um die Aufnahme der Zellendruck-Zeit-Funktionen w{\"a}hrend des F{\"u}llens vornehmen zu k{\"o}nnen, ohne dadurch den F{\"u}llvorgang zu st{\"o}ren, wird ein eigens f{\"u}r den Verifizierungsversuch entwickelter Drucksensor genutzt. Auf allen Abstraktionsebenen werden die Ergebnisse mit den f{\"u}r den industriellen Routinebetrieb entwickelten Methoden ausgewertet und gegen{\"u}bergestellt. Mit Hilfe von Varianzanalysen wird die Einflussst{\"a}rke verschiedener Parameter verglichen. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der Arbeitshypothese werden die Zellendruck-Zeit-Funktionen w{\"a}hrend der numerischen und der realen Experimente aufgenommen und die Korrelationen zu den eingef{\"u}llten Massen mi {\"u}berpr{\"u}ft.}, subject = {Betonsteinherstellung}, language = {de} } @phdthesis{Wendrich2009, author = {Wendrich, Astrid}, title = {Zerst{\"o}rungsfreie Ortung von Anomalien in historischem Mauerwerk mit Radar und Ultraschall}, isbn = {978-3-9812910-1-8}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1397}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090709-14795}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {F{\"u}r die Sanierung von Bauwerken werden meist Informationen {\"u}ber die innere Struktur und den Aufbau, Belastungszust{\"a}nde, Feuchte- und Salzgehalte ben{\"o}tigt. Die Untersuchung mit zerst{\"o}rungsarmen und -freien Methoden minimieren die dazu n{\"o}tigen Eingriffe. Ebenfalls bieten die ZfP-Verfahren die M{\"o}glichkeit, den Erfolg einer Maßnahme zu kontrollieren sowie Prozesse {\"u}ber einen langen Zeitraum zu beobachten (Monitoring). Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der zerst{\"o}rungsfreien Untersuchung von inneren Strukturen und des Aufbaus von Mauerwerk mittels Ultraschall und Radar. Der untersuchte Querschnitt wird tomografisch rekonstruiert. Diese Darstellungsart bietet den Vorteil der Tiefenbestimmung von Objekten und der besseren Visualisierung f{\"u}r Auftraggeber und/oder Laien. Es wurden die Laufzeiten der Longitudinalwellen rekonstruiert. Die Frequenzen der Ultraschalluntersuchungen lagen bei 25 kHz sowie 85 kHz und der Radaruntersuchungen bei 900 MHz sowie 1,5 GHz. Die Rekonstruktion erfolgte mit dem Tomografieprogramm "Geo-Tom", welches auf der Grundlage des SIRT-Algorithmus arbeitet. Die untersuchten Querschnitte beinhalteten Anomalien bestehend aus Luft, Granit, Holz und M{\"o}rtel. Die Abmaße der Anomalien lagen zwischen 10-27 cm bezogen auf einen Querschnitt von 0,76 x 1,0 m. Eine Ortung der Anomalien war m{\"o}glich, wenn diese eine Laufzeitver{\"a}nderung von mindestens der Gr{\"o}ße des Messfehlers bewirken. Die Gr{\"o}ße dieser Laufzeitdifferenz ist abh{\"a}ngig von den Abmaßen der Anomalie und dem Kontrast der elektromagnetischen bzw. akustischen Eigenschaften zwischen Anomalie und umgebenden Material. Eine Aussage {\"u}ber die Gr{\"o}ße der Anomalie ist m{\"o}glich, jedoch kann auf die Form nur bedingt geschlussfolgert werden. Des Weiteren kann durch den Vergleich der beiden Verfahren ein R{\"u}ckschluss auf die m{\"o}glichen Materialien der Anomalie gezogen werden.}, subject = {Laufzeit}, language = {de} } @phdthesis{Richter2009, author = {Richter, Torsten}, title = {Konzepte f{\"u}r den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1413}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100115-14935}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Bauwerke sind in der Regel Unikate, f{\"u}r die meist eine komplette und aufw{\"a}ndige Neuplanung durchzuf{\"u}hren ist. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der einzelnen Planungsaufgaben bedingen ein paralleles Arbeiten der beteiligten Fachplaner. Dar{\"u}ber hinaus ist die Bauplanung ein kreativer und iterativer Prozess, der durch h{\"a}ufige {\"A}nderungen des Planungsmaterials und Abstimmungen zwischen den Fachplanern gekennzeichnet ist. Mithilfe von speziellen Fachanwendungen erstellen die Planungsbeteiligten verschiedene Datenmodelle, zwischen denen fachliche Abh{\"a}ngigkeiten bestehen. Ziel der Arbeit ist es, die Konsistenz der einzelnen Fachmodelle eines Bauwerks sicherzustellen, indem Abh{\"a}ngigkeiten auf Basis von Objektversionen definiert werden. Voraussetzung daf{\"u}r ist, dass die Fachanwendungen nach dem etablierten Paradigma der objektorientierten Programmierung entwickelt wurden. Das sequentielle und parallele Arbeiten mehrerer Fachplaner wird auf Basis eines optimistischen Zugriffsmodells unterst{\"u}tzt, das ohne Schreibsperren auskommt. Weiterhin wird die Historie des Planungsmaterials gespeichert und die Definition von rechtsverbindlichen Freigabest{\"a}nden erm{\"o}glicht. Als Vorbild f{\"u}r die Systemarchitektur diente das Softwarekonfigurationsmanagement, dessen Versionierungsansatz meist auf einem Client-Server-Modell beruht. Die formale Beschreibung des verwendeten Ansatzes wird {\"u}ber die Mengenlehre und Relationenalgebra vorgenommen, so dass er allgemeing{\"u}ltig und technologieunabh{\"a}ngig ist. Auf Grundlage dieses Ansatzes werden Konzepte f{\"u}r den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen erarbeitet und mit einer Pilotimplementierung basierend auf einer Open-Source-Ingenieurplattform an einem praxisnahen Szenario verifiziert. Beim Entwurf der Konzepte wird besonderer Wert auf die Handhabbarkeit der Umsetzung gelegt. Das betrifft im Besonderen die hierarchische Strukturierung des Projektmaterials, die ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen und der Erzielung von geringen Anwortzeiten. Diese Aspekte sind eine wichtige Voraussetzung f{\"u}r die Effizienz und Akzeptanz von Software im praktischen Einsatz. Bestehende Fachanwendungen k{\"o}nnen durch geringen Entwicklungsaufwand einfach in die verteilte Umgebung integriert werden, ohne sie von Grund auf programmieren zu m{\"u}ssen.}, subject = {Computer Supported Cooperative Work}, language = {de} } @phdthesis{Thumser2009, author = {Thumser, Rayk}, title = {Simulation des Rissfortschritts in autofrettierten und nicht autofrettierten Bohrungsverschneidungen auf der Grundlage der linear-elastischen Bruchmechanik}, isbn = {978-3-86068-389-7}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1389}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090609-14729}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Die betriebsfeste Auslegung von Hochdruckbauteilen ist technisch-wirtschaftlich notwendig. In dieser Arbeit werden die wissenschaftlichen Grundlagen daf{\"u}r erarbeitet. Die technische Entwicklung der Hochdruckbauteile f{\"u}hrt insbesondere bei Dieselmotoren zu stetig steigenden Dr{\"u}cken und damit zu einer wachsenden Herausforderung bei der Festigkeitsauslegung. Bei Hochdruckbauteilen sind die M{\"o}glichkeiten der Schwingfestigkeitssteigerung, z. B. durch Wanddickenvergr{\"o}ßerung oder durch den Einsatz h{\"o}herfester Werkstoffe, begrenzt. Eine breite industrielle Anwendung findet derzeit die Autofrettage. Bei diesem Verfahren erzeugt eine einmalige statische {\"U}berlast tief in das Bauteil reichende Druckeigenspannungsfelder, die zu einer erheblichen Schwingfestigkeitssteigerung, insbesondere in der Rissfortschrittsphase, f{\"u}hren. Zuverl{\"a}ssige Lebensdauervorhersageverfahren f{\"u}r diese Phase existieren derzeit nicht. Sie werden in der vorliegenden Arbeit entwickelt und anhand experimenteller Ergebnisse verifiziert. F{\"u}r das Berechnungsverfahren fand ein ingenieurm{\"a}ßiger Ansatz Verwendung. Darin sollten zwar alle relevanten Effekte abgebildet werden, jedoch Komplexit{\"a}t und Modellierungsaufwand so gering wie m{\"o}glich gehalten werden. Die gew{\"a}hlten Berechnungsmodule sind nach erfolgter Analyse der Literatur entnommen. Sie umfassen die Berechnung der Autofrettageeigenspannungen, der Spannungsintensit{\"a}t, des Riss{\"o}ffnungs- und Rissschließverhalten und des Rissfortschrittes. Das Modul Eigenspannungsberechnung f{\"u}r die Autofrettage basiert auf der Superposition von Autofrettagebe- und -entlastung und erm{\"o}glicht die notwendige Ber{\"u}cksichtung des Bauschinger-Effektes. Spannungsintensit{\"a}ten werden mit einer 3D-Gewichtsfunktion f{\"u}r einen ebenen Riss unter Mode I Beanspruchung ermittelt, weil aufgrund der Symmetrie der meisten Hochdruckbauteile das stabile Langrisswachstum ausschließlich unter Mode I Beanspruchung stattfindet. Die Riss{\"o}ffnungs- und -schließeffekte werden {\"u}ber N{\"a}herungsformeln abgebildet. In der Anwendung dieser N{\"a}herungsformeln hat sich die Riss{\"o}ffnungsbeziehung nach Ibrahim et. al. durch den Vergleich mit von rechnerischen mit experimentellen Lebensdaueren als am Besten geeignet erwiesen. Bei dem untersuchten Werkstoff 42CrMo4 spielen die Reihenfolgeeffekte eine untergeordnete Bedeutung und werden deshlab nicht modelliert. F{\"u}r die Rissfortschrittsbeziehung konnte auf die Formulierung der Paris-Erdogan Beziehung f{\"u}r effektive Schwingweiten zur{\"u}ckgegriffen werden. Die gew{\"a}hlten Berechnungsmodule sind nach erfolgter Analyse der Literatur entnommen, aber in dieser Zusammenstellung ein neuer Ansatz. Da die Einzelmodule nur in geringem Umfang zu verifizieren sind, kann das Berechnungsverfahren nur in seiner Gesamtheit durch den Vergleich von experimentellen zu vorhergesagten Lebensdauern und Dauerfestigkeiten {\"u}berpr{\"u}ft werden. In verschiedenen Sensitivit{\"a}tsanalysen konnten f{\"u}r die Berechnungsparameter Riss{\"o}ffnungsbeziehung, Anfangsrissl{\"a}nge, Bruchz{\"a}higkeit, Rissfortschrittsgleichung und Schwellwert der Spannungsintensit{\"a}t der Einfluss auf die berechnete Rissfortschrittslebensdauer und -dauerfestigkeit aufgezeigt werden. So hat der Schwellwert der Spannungsintensit{\"a}t einen geringen Einfluss auf die Vorhersage der Rissstillstandsdauerfestigkeit autofrettierter Kreuzbohrungen, weil der Riss{\"o}ffnungsdruck sehr nahe am Maximaldruck ist. Eine andere Sensitivit{\"a}tsanalyse zeigt beispielsweise, dass sich die l{\"a}ngsten Rissfortschrittslebensdauern bei Verwendung der Riss{\"o}ffnungsbeziehung nach Ibrahim et. al. ergeben, weil diese Beziehung die gr{\"o}ßten Riss{\"o}ffnungsdr{\"u}cke vorhersagt. F{\"u}r die Verifikation des Berechnungsverfahrens sind Innendruckschwellversuche an insgesamt 14 Versuchsreihen mit Kreuzbohrungen durchgef{\"u}hrt worden. Die allgemeine Anwendbarkeit des Berechnungsverfahrens konnte durch die Anwendung auf Kreuzbohrungen aus den Forschungsvorhaben Autofrettage I-III, auf Railst{\"u}cke und auf Hochdruckverteilerleisten nachgewiesen werden. Auch hier st{\"u}tzt sich die Verifikation auf umfangreiche experimentelle Ergebnisse. Die statistische Auswertung des Verh{\"a}ltnisses der vorhergesagten zu experimentellen Lebensdauern und Schwingfestigkeiten aller untersuchten Bohrungsverschneidungen zeigt eine gute mittlere Vorhersageg{\"u}te bei geringer Streuung. Damit ist die Leistungsf{\"a}higkeit der vorgestellten Lebensdauervorhersagemethode nachgewiesen.}, subject = {Bruchmechanik}, language = {de} } @phdthesis{Tulke2009, author = {Tulke, Jan}, title = {Kollaborative Terminplanung auf Basis von Bauwerksinformationsmodellen}, isbn = {978-3-86068-416-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1424}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100805-15135}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Im Rahmen des sich derzeit vollziehenden Wandels von der segmentierten, zeichnungsorientierten zur integrierten, modellbasierten Arbeitsweise bei der Planung von Bauwerken und ihrer Erstellung werden Computermodelle nicht mehr nur f{\"u}r die physikalische Simulation des Bauwerksverhaltens, sondern auch zur Koordination zwischen den einzelnen Planungsdisziplinen und Projektbeteiligten genutzt. Die gemeinsame Erstellung und Nutzung dieses Modells zur virtuellen Abbildung des Bauwerks und seiner Erstellungsprozesse, das sog. Building Information Modeling (BIM), ist dabei zentraler Bestandteil der Planung. Die Integration der Terminplanung in diese Arbeitsweise erfolgt bisher jedoch nur unzureichend, meist lediglich in der Form einer nachgelagerten 4D-Simulation zur Kommunikation der Planungsergebnisse. Sie weist damit im Verh{\"a}ltnis zum entstehenden Zusatzaufwand einen zu geringen Nutzen f{\"u}r den Terminplaner auf. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die tiefere Einbettung der Terminplanung in die modellbasierte Arbeitsweise. Auf Basis einer umfassende Analyse der Rahmenbedingungen und des Informationsbedarfs der Terminplanung werden Konzepte zur effizienten Wiederverwendung von im Modell gespeicherten Daten mit Hilfe einer Verkn{\"u}pfungssprache, zum umfassenden Datenaustausch auf Basis der Industry Foundation Classes (IFC) und f{\"u}r das {\"A}nderungsmanagement mittels einer Versionierung auf Objektebene entwickelt.Die f{\"u}r die modellbasierte Terminplanung relevanten Daten und ihre Beziehungen zueinander werden dabei formal beschrieben sowie die Kompatibilit{\"a}t ihrer Granularit{\"a}t durch eine Funktionalit{\"a}t zur Objektteilung sichergestellt. Zur zielgenauen Extraktion von Daten werden zudem Algorithmen f{\"u}r r{\"a}umliche Anfragen entwickelt. Die vorgestellten Konzepte und ihre Anwendbarkeit werden mittels einer umfangreichen Pilotimplementierung anhand von mehreren Praxisbeispielen demonstriert und somit deren praktische Relevanz und Nutzen nachgewiesen.}, subject = {Terminplanung}, language = {de} } @phdthesis{Wender2009, author = {Wender, Katrin}, title = {Das virtuelle Bauwerk als Informationsumgebung f{\"u}r die Planung im Bestand : Zur Organisation und Strukturierung einer digitalen Bauwerksakte}, isbn = {978-3-95773-138-8}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1400}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090826-14777}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Objektorientierte Bauwerksmodelle sind derzeit Gegenstand umfangreicher Foschungsaktivit{\"a}ten zur rechnerinternen Verwaltung bauwerksbezogener Informationen. Ein in diesem Rahmen diskutierter Ansatz ist die Realisierung eines virtuellen rechnerinternen Bauwerks in Form eines variablen Verbundes fachspezifischer objektorientierter Modelle. Diese Organisationsform der rechnerinternen Repr{\"a}sentation eignet sich einerseits aufgrund ihrer Flexibilit{\"a}t sehr gut f{\"u}r eine lebensphasen{\"u}bergreifende Fortschreibung als digitale Bauwerksakte. Eine solche Bauwerksakte bildet eine wichtige Informationsgrundlage f{\"u}r die Planung von Instandhaltungs-, Modernisierungs-, \Umbau- oder Erweiterungsmaßnahmen in sp{\"a}teren Lebensphasen des Bauwerks. Andererseits erschwert die dezentrale Organisationsform des Modellverbundes jedoch die Informationssuche, was in erster Linie durch das Vorhandensein multipler Repr{\"a}sentationen einzelner Realweltobjekte sowie die Komplexit{\"a}t der am Verbund beteiligten Modellschemata bedingt ist. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines generischen Systemkerns als Basis f{\"u}r eine projektbezogen konfigurierbare Informationsumgebung, die insbesondere in fr{\"u}hen Projektphasen einen handhabbaren Zugang zu den im Modellverbund verwalteten Informationen bereitstellen kann. Der vorgeschlagene L{\"o}sungsansatz erweitert den Modellverbund um eine Erschließungsstruktur, in der die einzelnen Elemente der individuellen baulich-r{\"a}umlichen Struktur durch eindeutige Identifikatoren vertreten werden. Mit den Identifikatoren werden jeweils die fachspezifischen Repr{\"a}sentationen des Objektes verkn{\"u}pft und sind somit von einem zentralen Einstiegspunkt aus erreichbar. Der generische Systemkern definiert eine objektorientierte Datenstruktur zur Verwaltung der jeweils projektbezogen auszupr{\"a}genden Erschließungsstruktur. Die Interaktion mit dem erschlossenen Informationsraum erfordert eine entsprechende Nutzerschnittstelle, die in der Lage ist, nicht vorhersehbaren, spontan entstehenden Informationsbedarf zu bedienen. Dar{\"u}ber hinaus soll sie konfigurierbar sein bez{\"u}glich der unterst{\"u}tzten Suchstrategien. Der L{\"o}sungsansatz sieht eine hierarchische Organisationstruktur der Nutzerschnittstelle vor, die eine modulare Erweiterung erm{\"o}glicht. Ein entsprechender Kern der Nutzerschnittstelle wird als objektorientiertes Framework spezifiziert. Die Erschließungsstruktur und die Nutzerschnittstelle werden unter Anwendung des objektorientierten Paradigmas entwickelt und mit Hilfe einer formalen Notation auf implementierungsunabh{\"a}ngiger Ebene beschrieben. Anhand exemplarischer Umsetzungen kritischer Systemteile wird die prinzipielle Realisierbarkeit des beschriebenen Systems nachgewiesen.}, subject = {Bauplanung}, language = {de} } @phdthesis{Bode2009, author = {Bode, Kay-Andr{\´e}}, title = {Aspekte der koh{\"a}siven und adh{\"a}siven Eigenschaften von PCC}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1385}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090513-14696}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Die Abk{\"u}rzung PCC bezieht sie sich hier auf Polymer modified Cement Concrete, also mit Kunststoffen modifizierte M{\"o}rtel und Betone. Hierf{\"u}r hat sich diese Abk{\"u}rzung auch international durchgesetzt. Sie bezeichnet Baustoffe, die neben dem mineralischen Bindemittel Zement auch Kunststoffe enthalten. Zement und Kunststoff erzielen im sp{\"a}teren M{\"o}rtel bzw. Beton eine gemeinschaftliche Bindemittelwirkung. Wiederholter Gegenstand von Schadensf{\"a}llen ist das Versagen des Haftverbundes zu anderer Bausubstanz. Da PCC h{\"a}ufig als d{\"u}nne Schutzschicht auf vorhandenen Beton aufgetragen werden, f{\"u}hrt ein Versagen der Adh{\"a}sion fr{\"u}her oder sp{\"a}ter auch zu einem Versagen dieser Schutzfunktion. Umgekehrt kann ein Versagen des Schutzes infolge von Rissen im PCC auch im Nachhinein zum Abl{\"o}sen der Beschichtung f{\"u}hren. Urs{\"a}chlich f{\"u}r dieses koh{\"a}sive Versagen sind dabei i. d. R. die Auswahl falscher bzw. nicht aufeinander abgestimmter Baustoffsysteme oder schlicht Verarbeitungsfehler. Das Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welchen Einfluss die koh{\"a}siven und adh{\"a}siven Eigenschaften von PCC auf deren Dauerhaftigkeit, insbesondere bei der Anwendung als Beschichtungsmaterial, haben. Dazu wurden vier maßgebliche Schwerpunkte bearbeitet. Eine zentrale Rolle f{\"u}r die Dauerhaftigkeit eines Beschichtungsmaterials spielt dessen L{\"a}ngen{\"a}nderungsverhalten. Der Betrag der positiven und negativen L{\"a}ngen{\"a}nderungen ist bestimmend f{\"u}r die Spannungen, die im Beschichtungsmaterial entstehen k{\"o}nnen. Sind die auftretenden Spannungen h{\"o}her als die Zugfestigkeit des PCC erfolgt der Spannungsabbau durch Risse. Es kommt also zum Koh{\"a}sionsversagen im M{\"o}rtel. Wird der PCC als Beschichtungsmaterial genutzt, werden die Spannungen im Idealfall {\"u}ber die Verbundebene zum Beschichtungsuntergrund {\"u}bertragen. {\"U}bersteigen dabei diese Spannungen die maximal aufnehmbaren Verbundspannungen, kommt es zum Adh{\"a}sionsversagen zwischen Beschichtung und Untergrund. In Modellversuchen werden die Effekte des L{\"a}ngen{\"a}nderungsverhaltens kunststoffmodifizierter Zementsteine auf den Haftverbund zu einer Gesteinsk{\"o}rnung untersucht. Dadurch werden R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Koh{\"a}sion innerhalb der PCC durch die Beschreibung des adh{\"a}siven Verbundes zwischen Zementsteinmatrix und Gesteinsk{\"o}rnung gezogen. Neben der L{\"a}ngen{\"a}nderung sind auch die Festigkeitseigenschaften der PCC bedeutsam f{\"u}r deren Dauerhaftigkeit. Es werden die Festigkeitseigenschaften kunststoffmodifizierter M{\"o}rtel und Betone nicht nur von der mechanischen Seite betrachtet. Der Focus liegt vielmehr auf der Beschreibung der durch die Kunststoffe beeinflussten koh{\"a}siven Eigenschaften bei mechanischer Belastung. Es wird das Verhalten der polymeren Matrix nach einer Kurzzeitbelastung untersucht. Damit werden die Vorg{\"a}nge, die letztlich zu einer Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften f{\"u}hren, dargestellt. In diesem Zusammenhang wird auch der Einfluss der Temperatur auf die Festigkeit der PCC betrachtet. Die Untersuchung des Frost-Taumittel-Widerstandes mittels CDF- bzw. CIF-Verfahrens ist eine gute M{\"o}glichkeit, neben der Beurteilung der Dauerhaftigkeit auch R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die koh{\"a}siven als auch, im mikroskopischen Maßstab betrachtet, die adh{\"a}siven Eigenschaften der PCC zu ziehen. Damit ist gemeint, dass die Koh{\"a}sion von PCC durch deren adh{\"a}sive Eigenschaften zwischen kunststoffmodifizierter Zementsteinmatrix und Gesteinsk{\"o}rnern maßgeblich bestimmt wird. Einerseits kann bei starkem Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von einer geringeren Koh{\"a}sion des PCC ausgegangen werden. Dies w{\"u}rde dann bei einem M{\"o}rtel eher zu Rissen f{\"u}hren, {\"u}ber die wiederum betonaggressive Medien eindringen k{\"o}nnen. Im Gegensatz dazu deutet ein konstant bleibender relativer dynamischer E-Modul auf eine hohe Koh{\"a}sion und damit, bei Anwendung des PCC als Beschichtungsmaterial, auf ein h{\"o}heres adh{\"a}sives Versagensrisiko der Beschichtung hin. Andererseits stellt eine h{\"o}here Abwitterung, also sozusagen das schichtenweise koh{\"a}sive Versagen, eine Gefahr bei d{\"u}nnen Beschichtungen dar. Dies k{\"o}nnte noch durch die Anwendung anderer Taumittel (z. B. organischer) verst{\"a}rkt werden. Unter diesen Gesichtspunkten wurden Untersuchungen auf der Basis des CDF-Testes sowie zur L{\"o}sungsaufnahmef{\"a}higkeit der PCC durchgef{\"u}hrt. Der adh{\"a}sive Verbund von PCC zu Beton ist von vielen Faktoren abh{\"a}ngig. Bisher kaum betrachtet wurde die Art des Aufbringens oder der Einfluss der Probengeometrie bei Laborversuchen. Diese sowie der Einfluss einer Salzbelastung des Untergrundes bzw. der Beschichtung wurden untersucht. Ein Teil der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen wurde im Rahmen des Teilprojektes B3 „Dauerhaftigkeit polymermodifizierter M{\"o}rtel und Betone" des von der DFG gef{\"o}rderten Sonderforschungsbereiches 524 „Werkstoffe und Konstruktionen f{\"u}r die Revitalisierung von Bau-werken" realisiert.}, subject = {Betonzusatz}, language = {de} } @phdthesis{Eckardt2009, author = {Eckardt, Stefan}, title = {Adaptive heterogeneous multiscale models for the nonlinear simulation of concrete}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1416}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100317-15023}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {The nonlinear behavior of concrete can be attributed to the propagation of microcracks within the heterogeneous internal material structure. In this thesis, a mesoscale model is developed which allows for the explicit simulation of these microcracks. Consequently, the actual physical phenomena causing the complex nonlinear macroscopic behavior of concrete can be represented using rather simple material formulations. On the mesoscale, the numerical model explicitly resolves the components of the internal material structure. For concrete, a three-phase model consisting of aggregates, mortar matrix and interfacial transition zone is proposed. Based on prescribed grading curves, an efficient algorithm for the generation of three-dimensional aggregate distributions using ellipsoids is presented. In the numerical model, tensile failure of the mortar matrix is described using a continuum damage approach. In order to reduce spurious mesh sensitivities, introduced by the softening behavior of the matrix material, nonlocal integral-type material formulations are applied. The propagation of cracks at the interface between aggregates and mortar matrix is represented in a discrete way using a cohesive crack approach. The iterative solution procedure is stabilized using a new path following constraint within the framework of load-displacement-constraint methods which allows for an efficient representation of snap-back phenomena. In several examples, the influence of the randomly generated heterogeneous material structure on the stochastic scatter of the results is analyzed. Furthermore, the ability of mesoscale models to represent size effects is investigated. Mesoscale simulations require the discretization of the internal material structure. Compared to simulations on the macroscale, the numerical effort and the memory demand increases dramatically. Due to the complexity of the numerical model, mesoscale simulations are, in general, limited to small specimens. In this thesis, an adaptive heterogeneous multiscale approach is presented which allows for the incorporation of mesoscale models within nonlinear simulations of concrete structures. In heterogeneous multiscale models, only critical regions, i.e. regions in which damage develops, are resolved on the mesoscale, whereas undamaged or sparsely damage regions are modeled on the macroscale. A crucial point in simulations with heterogeneous multiscale models is the coupling of sub-domains discretized on different length scales. The sub-domains differ not only in the size of the finite elements but also in the constitutive description. In this thesis, different methods for the coupling of non-matching discretizations - constraint equations, the mortar method and the arlequin method - are investigated and the application to heterogeneous multiscale models is presented. Another important point is the detection of critical regions. An adaptive solution procedure allowing the transfer of macroscale sub-domains to the mesoscale is proposed. In this context, several indicators which trigger the model adaptation are introduced. Finally, the application of the proposed adaptive heterogeneous multiscale approach in nonlinear simulations of concrete structures is presented.}, subject = {Beton}, language = {en} } @phdthesis{Schaeffel2009, author = {Sch{\"a}ffel, Patrick}, title = {Zum Einfluss schwindreduzierender Zusatzmittel und Wirkstoffe auf das autogene Schwinden und weitere Eigenschaften von Zementstein}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1404}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20091007-14885}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Seit Anfang der 80er Jahre stehen Zusatzmittel (engl. Shrinkage Reducing Admixture - SRA) der bauchemischen Industrie zur Verf{\"u}gung, die das Schwinden von Zementstein und Beton reduzieren k{\"o}nnen. In der vorliegenden Arbeit wurden die Wirkungsmechanismen schwindreduzierender Zusatzmittel (SRA) und darin enthaltener Wirkstoffe in Zementstein systematisch untersucht. Es hat sich gezeigt, dass das autogene Schwinden von Zementstein wurde durch handels{\"u}bliche Schwindreduzierer und darin enthaltene Wirkstoffe im Alter von einem halben Jahr um bis zu 77 \% reduziert. Durch Schwindreduzierer wurden in Bezug auf die jeweiligen Referenzproben ohne SRA die Anteile an Gelporen im Zementstein erh{\"o}ht und die Anteile an Kapillarporen verringert. Gleichzeitig stellte sich in den Zementsteinen mit Schwindreduzierer bzw. den darin enthaltenen Wirkstoffen bei konservierender Lagerung eine h{\"o}here innere Ausgleichsfeuchte ein als in den jeweiligen Referenzproben ohne SRA. Die bisherige Annahme, die Abminderung des Schwindens durch SRA sei nur auf die Reduzierung der Oberfl{\"a}chenspannung der Porenl{\"o}sung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, ist nur bedingt zutreffend. W{\"a}hrend der Hydratation des Zements wird Wasser verbraucht und in Hydratphasen eingebaut. Hierbei reichern sich die SRA-Molek{\"u}le in der Porenl{\"o}sung des Zementsteins an und verst{\"a}rken die Spaltdruckwirkung der Porenl{\"o}sung zwischen den Gelpartikeln. Dadurch wird das autogene Schwinden des Zementsteins vermindert.}, subject = {Schwinden}, language = {de} } @phdthesis{SchwarzTatrin2009, author = {Schwarz-Tatrin, Anja}, title = {Wirkmechanismen anorganischer Sekund{\"a}rrohstoffe in silicatkeramischen Massen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1399}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090804-14836}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Keramische Werkstoffe stellen bew{\"a}hrte, {\"a}sthetisch ansprechende und dauerhafte Baustoffe dar. Sie k{\"o}nnen als {\"o}kologisch wertvoll, gesund und wirtschaftlich eingestuft werden (Wagner et al. 1998)... Zum Einsatz von Sekund{\"a}rrohstoffen in keramische Massen, d.h. zur Herstellung keramischer Erzeugnisse wurden bereits zahlreiche Untersuchungen durchgef{\"u}hrt. ... Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit liegt daher in der umfassenden Beurteilung des Einsatzes von Sekund{\"a}rrohstoffen in silikatkeramische Massen. Als Sekund{\"a}rrohstoffe wurden Gesteins- sowie Glas- bzw. glashaltige Reststoffe unterschiedlicher Zusammensetzungen gew{\"a}hlt. ...}, subject = {Wertstoff}, language = {de} } @phdthesis{Unger2009, author = {Unger, J{\"o}rg F.}, title = {Neural networks in a multiscale approach for concrete}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1392}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090626-14763}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {From a macroscopic point of view, failure within concrete structures is characterized by the initiation and propagation of cracks. In the first part of the thesis, a methodology for macroscopic crack growth simulations for concrete structures using a cohesive discrete crack approach based on the extended finite element method is introduced. Particular attention is turned to the investigation of criteria for crack initiation and crack growth. A drawback of the macroscopic simulation is that the real physical phenomena leading to the nonlinear behavior are only modeled phenomenologically. For concrete, the nonlinear behavior is characterized by the initiation of microcracks which coalesce into macroscopic cracks. In order to obtain a higher resolution of this failure zones, a mesoscale model for concrete is developed that models particles, mortar matrix and the interfacial transition zone (ITZ) explicitly. The essential features are a representation of particles using a prescribed grading curve, a material formulation based on a cohesive approach for the ITZ and a combined model with damage and plasticity for the mortar matrix. Compared to numerical simulations, the response of real structures exhibits a stochastic scatter. This is e.g. due to the intrinsic heterogeneities of the structure. For mesoscale models, these intrinsic heterogeneities are simulated by using a random distribution of particles and by a simulation of spatially variable material parameters using random fields. There are two major problems related to numerical simulations on the mesoscale. First of all, the material parameters for the constitutive description of the materials are often difficult to measure directly. In order to estimate material parameters from macroscopic experiments, a parameter identification procedure based on Bayesian neural networks is developed which is universally applicable to any parameter identification problem in numerical simulations based on experimental results. This approach offers information about the most probable set of material parameters based on experimental data and information about the accuracy of the estimate. Consequently, this approach can be used a priori to determine a set of experiments to be carried out in order to fit the parameters of a numerical model to experimental data. The second problem is the computational effort required for mesoscale simulations of a full macroscopic structure. For this purpose, a coupling between mesoscale and macroscale model is developed. Representative mesoscale simulations are used to train a metamodel that is finally used as a constitutive model in a macroscopic simulation. Special focus is placed on the ability of appropriately simulating unloading.}, subject = {Beton}, language = {en} } @phdthesis{Golbs2009, author = {Golbs, Christian}, title = {Probabilistische seismische Gef{\"a}hrdungsanalysen auf der Grundlage von Epizentrendichten und ihre ingenieurpraktischen Anwendungsgebiete}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1412}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100112-14982}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Ziel der Arbeit ist es, eine neue Methode der seismischen Gef{\"a}hrdungsabsch{\"a}tzung vorzustellen. Es wird die Absch{\"a}tzung der seismischen Gef{\"a}hrdung ohne die h{\"a}ufig angewandten Einteilungen in seismische Quellzonen beschrieben. Die vorgestellte Methode basiert auf Nachbarschaftsanalysen von Epizentren. Diese Nachbarschaftsanalysen erm{\"o}glichen ein selbst generierendes seismisches Quellenmodell. Entwicklung, Parameterstudien und Anwendung der Methode werden gezeigt.}, subject = {Gef{\"a}hrdung}, language = {de} } @phdthesis{Fischer2008, author = {Fischer, Lars-Henning}, title = {Wirtschaftlichkeitsuntersuchung von Behelfsverkehrsf{\"u}hrungen an Autobahnarbeitsstellen unter Ber{\"u}cksichtigung der Querschnittsabmessungen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1401}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090923-14846}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Entsprechend des jeweiligen Erhaltungszustandes einer Straße m{\"u}ssen immer wieder Arbeitsstellen eingerichtet werden, um Baumaßnahmen zum Substanzerhalt der Straßeninfrastruktur durchzuf{\"u}hren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit solchen Arbeitsstellen an vierstreifigen Autobahnen. F{\"u}r vierstreifige Autobahnen ergibt sich aus den bestehenden Regelwerken und Anforderungen des Straßenbaulasttr{\"a}gers die Erfordernis, m{\"o}glichst Behelfsverkehrsf{\"u}hrungen der Form 4+0 einzurichten. Ferner sollen die beiden Fahrtrichtungen zur Erh{\"o}hung der Verkehrssicherheit m{\"o}glichst durch transportable Schutzeinrichtungen getrennt werden. Unter Ber{\"u}cksichtigung der Mindestwerte die in den g{\"u}ltigen Regelwerken f{\"u}r Behelfsfahrstreifen genannt werden, ergibt sich f{\"u}r eine Behelfsverkehrsf{\"u}hrung der Form 4+0, mit Trennung des Gegenverkehrs durch transportable Schutzeinrichtungen, eine Mindestbreite von 12,0 m, die als befestigte Fl{\"a}che zur Verf{\"u}gung stehen muss. In der Praxis haben die Richtungsfahrbahnen von vierstreifigen Autobahnen in der Regel Breiten der befestigten Fl{\"a}che von deutlich weniger als 12,0 m. Daher werden in der Baupraxis Kompromissl{\"o}sungen eingesetzt, die im wesentlichen darauf beruhen, entweder eine andere Verkehrsf{\"u}hrung als 4+0 einzusetzen, auf die Trennung mittels transportabler Schutzeinrichtung zu verzichten, die Fahrstreifenbreiten unter das geforderte Mindestmaß zu verringern oder die Breite der befestigten Fl{\"a}che im Vorfeld der Maßnahme baulich zu verbreitern. Die vorliegende Arbeit nimmt sich dieser Problematik an. Hierzu werden die bestehenden Anforderungen und Randbedingungen analysiert, die hieraus resultierenden Konflikte beschrieben und die in der Praxis eingesetzten Varianten, Kombinationen aus Behelfsfahrstreifenbreiten, Verkehrsf{\"u}hrung und Trennungssystem, vergleichend bewertet. Dieser Vergleich erfolgt f{\"u}r verschiedene Breiten der Richtungsfahrbahnen und f{\"u}r verschiedene Verkehrsst{\"a}rken. Aufgabe des Vergleichs war es, die Variante herauszufinden, welche unter bestimmten Randbedingungen (wie z. B. Verkehrsst{\"a}rke, H{\"o}he der Baukosten) die niedrigsten volkswirtschaftlichen Gesamtkosten aufweist. Als Vergleichsverfahren wurde ein volkswirtschaftlicher Ansatz gew{\"a}hlt. F{\"u}r die Durchf{\"u}hrung des volkswirtschaftlichen Vergleiches wurde zun{\"a}chst analysiert, auf welche bewertungsrelevanten Gr{\"o}ßen sich die untersuchten Varianten auswirken. Hierbei stellten sich die Gr{\"o}ßen Investitionskosten, Arbeitsstellendauer, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Unfallkosten als die relevanten Einflussgr{\"o}ßen dar. Die Wirkungen der eingesetzten Varianten auf die relevanten Einflussgr{\"o}ßen mussten im Rahmen der vorliegenden Arbeit quantifiziert werden. Die Quantifizierung der Wirkungen erfolgte daher weitgehend im Rahmen der vorliegenden Arbeit, bestehende Kenntnisl{\"u}cken konnten durch die vorliegende Arbeit verkleinert werden. Als Grundlage zur Quantifizierung der Wirkungen konnte dabei auf vorhandene empirische Daten und Auswertungen zur{\"u}ckgegriffen werden. Zur Absicherung der, durch das volkswirtschaftliche Bewertungsverfahren erzielten Berechnungsergebnisse, wurden in der Berechnung maßgebliche Kenngr{\"o}ßen variiert. Hierdurch konnten Aussagen zur Sensitivit{\"a}t der Berechnungsergebnisse erzielt werden. Die Arbeit zeigt, dass ein Vergleich der betrachteten Varianten mit dem in der Arbeit angepassten Bewertungsverfahren m{\"o}glich ist. F{\"u}r die untersuchten Varianten wurden jeweils deren volkswirtschaftliche Vor- und Nachteile herausgearbeitet und aufgezeigt, aus welchen der betrachteten Felder (Verkehrsablauf, Verkehrssicherheit, Kosten, Umwelt) diese Vor- und Nachteile resultieren. Die erzielten Berechnungsergebnisse wurden dahingehend ausgearbeitet, dass Einsatzempfehlungen f{\"u}r die einzelnen Varianten gegeben werden konnten. Dabei wurden jeweils Empfehlungen f{\"u}r vier verschiedene Breiten der befestigten Fl{\"a}che, drei unterschiedliche Baukostenans{\"a}tze und sechs verschiedene Verkehrsst{\"a}rken gegeben. Durch die Arbeit konnten einige bislang vorhandene Kenntnisl{\"u}cken geschlossen bzw. verkleinert werden, dies betrifft z. B. die Darstellung der Zusammenh{\"a}nge zwischen Behelfsverkehrsf{\"u}hrung, Baukosten und Bauzeit, die Ermittlung von Unfallkenngr{\"o}ßen f{\"u}r verschiedene Verkehrsf{\"u}hrungen und Behelfsfahrstreifenbreiten, die Ermittlung von Verkehrsst{\"a}rke-Geschwindigkeitsbeziehungen f{\"u}r verschiedene Verkehrsf{\"u}hrungen und Behelfsfahrstreifenbreiten sowie die Ableitung von Mindestbreiten von Behelfsfahrstreifen. Durch die Arbeit konnte auch aufgezeigt werden, dass in einigen Teilbereichen noch weiterer Forschungsbedarf besteht.}, subject = {Wirtschaftlichkeit}, language = {de} } @phdthesis{Pang2008, author = {Pang, Zhiqi}, title = {Phosphorus enrichment in the treatment of pig manure in China using anaerobic digestion technology}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1293}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080704-13640}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Phosphorus (P) is a key irreplaceable nutrient element in all life forms. Almost all phosphorus used by society is mined from non-renewable phosphate rock. Approximately 80\% of global phosphate rock consumption is used for fertilizer production. However, as a finite resource, the world phosphate reserve could be exhausted within the next 100-250 years. The phosphate resource in China is also limited. The exploitable deposits could be exhausted within 70 years. Investigations show that the largest recoverable phosphate resource in China is found in animal manure. It was estimated that the potential phosphate resource in intensive-scale animal plants accounts for 47\% of the total consumption of phosphate rock of the country each year. Pig manure contains phosphorus and nitrogen in high concentration. The objective of this study is to investigate forced P-precipitation in pig manure combined with anaerobic digestion; when biogas is generated, an enriched P-containing digested manure sludge can be obtained. Anaerobic digestion experiments indicated that total concentrations of phosphorus (TP) and kjeldahl nitrogen (TKN) remained basically constant before and after anaerobic digestion. However, the composition of nitrogen and phosphorus in digested manure was quite different; 37.7\% of phosphorus existed as PO4-P in the raw pig manure, whilst 20.8\% of PO4-P was present in the digested pig manure. NH4-N accounted for 50.4\% of the total TKN in raw pig manure, while most of the TKN in digested manure (79.3\%) was composed of NH4-N. The pH value of pig manure rose by 0.88 units after anaerobic digestion. PO4-P was reduced by 45\% during anaerobic digestion. The average molar ratios of Mg/P and Ca/P achieved were 1.3 and 1.7. It was found that solid/liquid separation has little influence on the change in the molar ratios. The optimal position for P-precipitation is after anaerobic digestion. P-precipitation should be conducted in homogeneous digested pig manure. The ideal pH range for P-precipitation is between 8.0 and 9.5. In the pH range of 8.8-9.5, struvite precipitation dominates the precipitation reaction. The existence of calcium ions results in competitive reaction with magnesium ions. In the pH range of 8.0-8.8, calcium phosphate was apt to form. Both MgCl2•6H2O and MgO can be adopted as a magnesium source. MgO is suitable for supplementation in raw manure. Without the addition of other alkali, the pH value rose to 8.5. Nearly 85\% of soluble phosphorus (PO4-P) could be removed from liquid portion. MgCl2•6H2O has good solubility. When MgCl2•6H2O was used at a pH value of 9.0, the equilibrium time required was 30 minutes. The appropriate Mg2+/PO4-P molar ratio was 1.3. Under these conditions, whether with raw or digested manure, 90\% of PO4-P could be removed. Forced P-precipitation combined with anaerobic digestion is suitable for application in China. More than 90\% of the soluble phosphorus could be removed from the liquid portion of pig manure through forced P-precipitation. With the aid of flocculants, 95.7\% of the total phosphorus could be precipitated in the final manure solid.}, language = {en} } @phdthesis{Arifin2008, author = {Arifin, Yulian Firmana}, title = {Thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures: an experimental study}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.852}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081006-14288}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Heat, gas, and leachate are primary by-products of landfill processes in municipal solid waste landfills. In nuclear waste repository, temperature of the waste also raises due to radioactivity processes. Temperature increase in the repository induces hydro-mechanical processes of its sealing material. Moderate to high temperature is expected to be encountered in the field situation. In this thesis, a study on the thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures which are among the materials proposed to be used as sealing material for landfills and hazardous waste repository is presented. Mixtures of a calcium-type bentonite, Calcigel, and quartz sand were used in this study. Series of tests including suction and swelling pressure measurement, drying-wetting under unconfined and confined conditions were conducted at a moderately high temperature. Tests at room temperature including basic and physico-chemical characterization, microstructure and fabric studies, and osmotic suction were conducted in order to provide insight into understanding the hydro-mechanical processes taking place in the bentonite. The experimental data obtained are presented and compared to the result of the previous tests for the same material performed by other researchers at room temperature. The changes in hydro-mechanical behavior due to elevated temperature were analyzed and discussed based on the suction components of soil which are influenced by temperature. At the end, conclusions concerning the temperature effects on the hydro-mechanical behavior of the materials are drawn and suggestions for future studies are made.}, subject = {Temperatur}, language = {en} } @phdthesis{Zellmann2008, author = {Zellmann, Hans-Dieter}, title = {Metaphosphat - modifizierte Silikatbinder als Basis s{\"a}urebest{\"a}ndiger Beschichtungsmaterialien}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1372}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081127-14385}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {M{\"o}rtel basierend auf erh{\"a}rtetem Wasserglas als Binder weisen eine ausgesprochen gute Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit stark sauren Medien auf; unzureichend hingegen ist die che-mische Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit alkalischen bis schwachsauren Medien. Ziel der Un-tersuchungen ist eine Verbesserung der Wasserbest{\"a}ndigkeit von Natriumsilikatbindern durch gezielte chemische Modifikation mit verschiedenen Metaphosphaten. Durch eine systematische Charakterisierung der Zusammensetzung und des strukturellen Aufbaus der Binder werden dabei die Ursachen der bindertypischen Eigenschaften aufgekl{\"a}rt. Eine Modifikation der Natriumsilikatl{\"o}sung mit Natriumtrimetaphosphat hat eine Erh{\"o}hung des Kondensationsgrades und eine verbesserte mechanische Best{\"a}ndigkeit des verfestig-ten Natriumsilikatbinders zur Folge. Durch die reaktive Bindung der Basizit{\"a}t der Natriumsi-likatl{\"o}sung beim Abbau der Metaphosphatstruktur wird die Wasserbest{\"a}ndigkeit mit Natri-umtrimetaphosphat modifizierter Natriumsilikatm{\"o}rtel erh{\"o}ht. Die gute Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefels{\"a}ure bleibt nahezu unver{\"a}ndert erhalten. Eine Modifikation der Natriumsilikatl{\"o}sung mit Aluminiumtetrametaphosphat f{\"u}hrt durch Reaktion beider Komponenten miteinander zur Bildung eines alumosilikatischen Netzwer-kes. Das alumosilikatische Netzwerk des mit Aluminiumtetrametaphosphat modifizierten Natriumsilikatbinders ist auch in einer stark alkalischen Natriumhydroxidl{\"o}sung best{\"a}ndig. Die gute Best{\"a}ndigkeit des Binders im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefels{\"a}ure bleibt trotz des Aluminates im Bindernetzwerk erhalten.}, subject = {Wasserglas}, language = {de} } @phdthesis{Simon2008, author = {Simon, Antje}, title = {Analyse zum Trag- und Verformungsverhalten von Straßenbr{\"u}cken in Holz-Beton-Verbundbauweise}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1358}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081022-14216}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Weiterentwicklung und Adaption der Holz-Beton-Verbundbauweise auf den Straßenbr{\"u}ckenbau zu leisten. Dabei stehen differenzierte Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten hybrider Holzbr{\"u}ckentragwerke sowie die Entwicklung geeigneter Verbundelemente im Vordergrund. Um die Einf{\"u}hrung dieser innovativen Bauweise in der Praxis zu unterst{\"u}tzen, werden Bemessungs- und Konstruktionshinweise erarbeitet. Aufbauend auf eine Analyse des derzeitigen Forschungs- und Entwicklungsstandes auf dem Gebiet des Holz-Beton-Verbundbaus erfolgt die Untersuchung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Beton-Verbundbr{\"u}cken anhand einer umfangreichen Parameterstudie. Dabei wird der Einfluss verschiedener Geometrie- und Steifigkeitsparameter auf die Tragf{\"a}higkeit und Gebrauchstauglichkeit von Holz-Beton-Verbundbr{\"u}cken quantifiziert. Spezielle Untersuchungen dienen der Evaluation der Erm{\"u}dungssicherheit und der Ermittlung der Steifigkeitsdegradation unter Langzeitbeanspruchung auf der Basis einer realit{\"a}tsnahen Abbildung des differenten zeit- und klimaabh{\"a}ngigen Tragverhaltens der Verbundbaustoffe. Praxisgerechte Empfehlungen f{\"u}r die optimierte konstruktive Durchbildung hybrider Holzbr{\"u}ckentragwerke fassen die Ergebnisse der Parameterstudie zusammen. Aus den Parameteranalysen leitet sich ein Anforderungsprofil bez{\"u}glich der Steifigkeit und Tragf{\"a}higkeit geeigneter Verbundelemente f{\"u}r den Straßenbr{\"u}ckenbau ab. Das Tragverhalten von drei ausgew{\"a}hlten Verbundelementtypen, welche diesem Profil entsprechen, wird anhand systematischer Scherversuche unter Kurzzeit-, Langzeit- und dynamischer Belastung analysiert. Aufbauend auf diese Testreihen werden weiterf{\"u}hrende umfangreiche Versuchsserien mit dem Verbundelement D{\"u}belleiste zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte und zur Analyse des Gesamttragverhaltens vorgestellt. In Auswertung der umfangreichen Bauteilversuche und rechnerischer Simulationen auf der Basis Finiter-Elemente-Modelle wird ein Bemessungskonzept erarbeitet und die Eignung des Verbundelementes D{\"u}belleiste f{\"u}r den Einsatz im Hybridbr{\"u}ckenbau nachgewiesen.}, subject = {Hybridbauweise}, language = {de} } @phdthesis{Sabrowski2008, author = {Sabrowski, Michael}, title = {Eine Analyse zum Str{\"o}mungswiderstand nat{\"u}rlicher Fließgew{\"a}sser mit ausgepr{\"a}gter Sohlstrukturierung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1378}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090205-14626}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {{\"U}bliche Ans{\"a}tze zur Quantifizierung des Str{\"o}mungswiderstandes nat{\"u}rlicher Fließgew{\"a}sser mit geringer relativer {\"U}berdeckung und ausgepr{\"a}gter Sohlstrukturierung basieren auf der Abh{\"a}ngigkeit von einem konstanten charakteristischen Rauheitsparameter. Diese Annahme ist nur f{\"u}r die turbulente rotationssymmetrische Rohrstr{\"o}mung mit hoher relativer {\"U}berdeckung g{\"u}ltig. Die Quantifizierung der Widerstandsprozesse mit einem konstant erh{\"o}hten Rauheitsmaß f{\"u}r die betrachteten Randbedingungen erfasst nicht die individuellen Charakteristiken von Rauheitsstruktur und integralem Str{\"o}mungsfeld an unterschiedlichen Gew{\"a}sserabschnitten sowie identischen Gew{\"a}sserabschnitten bei Abflussvariation. Auf Basis detaillierter Datens{\"a}tze von Oberfl{\"a}chenstrukturen und dem jeweiligen Str{\"o}mungsfeld erfolgt die Untersuchung der Interaktion zwischen vorgenannten Punkten. F{\"u}r die Charakterisierung der individuellen Rauheitsstruktur in Abh{\"a}ngigkeit der relativen {\"U}berdeckung erweist sich die vertikale Rauheitsdichte cK,V (Verbauungsgrad) als starke Funktion. Die Charakterisierung der Ungleichf{\"o}rmigkeit des integralen Str{\"o}mungsfeldes als Folge der individuellen Rauheitsstruktur erfolgt auf Basis physischer Modellversuche und mathematisch-physikalischer Untersuchungen anhand des Geschwindigkeitsh{\"o}henausgleichsbeiwertes au. Die Formulierung des Str{\"o}mungswiderstandes in Abh{\"a}ngigkeit dieser beiden Parameter resultiert in einer wesentlichen Verringerung des Fehlerbetrages und damit des Unsicherheitsbereiches. Die bestehende Reststreuung ist auf Einfl{\"u}sse aus Anordnung und Form der Elemente, Turbulenz, Sekund{\"a}rstr{\"o}mung, Wasserspiegeldeformationen, lokal kritische Str{\"o}mung und Lufteinzug zur{\"u}ckzuf{\"u}hren.}, subject = {Rauigkeit}, language = {de} } @phdthesis{Hildebrand2008, author = {Hildebrand, J{\"o}rg}, title = {Numerische Schweißsimulation - Bestimmung von Temperatur, Gef{\"u}ge und Eigenspannung an Schweißverbindungen aus Stahl- und Glaswerkstoffen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1391}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090617-14753}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Die Komplexit{\"a}t des Schweißprozesses und das Verhalten der Werkstoffe infolge des Energieeintrages erfordern eine umfassende Betrachtungsweise. Die Entwicklung von numerischen Modellen und Methoden in den letzten 50 Jahren erm{\"o}glicht die Simulation, Analyse und Optimierung von Schweißverbindungen hinsichtlich Temperatur, Gef{\"u}gestruktur und Eigenspannungen. Eine Differenzierung der Schweißsimulation in Prozess-, Werkstoff- und Struktursimulation gestattet eine gezielte Untersuchung von einzelnen Aspekten. Diese Unterteilung erfordert zum Teil eine starke Abstraktion und Idealisierung der Realit{\"a}t durch geeignete Annahmen und Randbedingungen, die von der zu untersuchenden Fragestellung abh{\"a}ngen. Dadurch wird eine Kalibrierung und Verifikation der Modelle mit Versuchsergebnissen notwendig. Die in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrten Untersuchungen besch{\"a}ftigen sich mit wichtigen Fragestellungen hinsichtlich der numerischen Simulation und experimentellen Untersuchung des Temperaturfeldes sowie des Gef{\"u}ge- und Eigenspannungszustandes von MAG-Schweißverfahren an den Werkstoffen Feinkornbaustahl und Duplex-Stahl, CO2-Laserstrahlschweißverfahren am Werkstoff Quarzglas, Trennprozessen von Proben, WIG-Nachbehandlungsverfahren. Hinsichtlich der Naht- und Stoßarten orientierte sich die Arbeit an baupraktisch relevanten Schweißverbindungen sowie Besonderheiten, die sich aus Schweißprozessen und unterschiedlichen Werkstoffen ergeben. Eine Interpretation der numerisch und experimentell ermittelten Ergebnisse erm{\"o}glicht die Ableitung von allgemeing{\"u}ltigen Erkenntnissen zur Ausbildung des Temperaturfeldes, Entstehung von Gef{\"u}gestrukturen und Eigenspannungen. Voraussetzungen f{\"u}r eine realit{\"a}tsnahe Schweißsimulation zur Bestimmung von Temperatur, Gef{\"u}geanteil und Eigenspannung sind neben den Geometriemodellen geeignete numerische Modelle f{\"u}r die Einkopplung der Energie aus dem Schweißprozess und f{\"u}r die Abgabe der Energie durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung, zur Beschreibung des thermischen und mechanischen Werkstoffverhaltens im Bereich von Raumtemperatur bis zur Schmelztemperatur.}, subject = {MAG-Schweißen}, language = {de} } @phdthesis{Koch2008, author = {Koch, Christian}, title = {Bauwerksmodellierung im kooperativen Planungsprozess: Mit der Objektorientierung zur Verarbeitungsorientierung}, isbn = {978-3-95773-029-9}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1380}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090415-14647}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Im rechnergest{\"u}tzten Bauplanungsprozess arbeiten verschiedene Fachplaner an der gemeinsamen Aufgabe, ein Bauwerk zu planen, zusammen. Verf{\"u}gbare Kooperationsans{\"a}tze besch{\"a}ftigen sich mit versionierten und verteilten Bauwerksmodellen, die auf Basis der Objektorientierung virtuelle Bauwerkszust{\"a}nde beschreiben. Die in diesen zustandsorientierten Modellen unber{\"u}cksichtigten Zustands{\"a}nderungen f{\"u}hren zu derzeitigen Problemen beim Austausch, beim Vergleich und bei der Zusammenf{\"u}hrung von versionierten Bauwerksinformationen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines verarbeitungsorientierten Ansatzes zur ganzheitlichen Betrachtung der Bauwerksmodellierung. Neben der zustandsorientierten Beschreibung eines virtuellen Bauwerks werden zus{\"a}tzlich {\"a}nderungsorientierte Informationen in Form von Modellieroperationen in der Modellbildung ber{\"u}cksichtigt. Es wird eine Modellierungssprache definiert, um Operationen formal zu beschreiben. Modellieroperationen bilden eine Verarbeitungsschnittstelle f{\"u}r Objektmodelle, repr{\"a}sentieren Entwurfsabsichten, reichern bestehende Bauwerksmodelle mit {\"A}nderungssemantik an und tragen zur Konsistenzsicherung in diesen Modellen bei. Neuartige Kooperationskonzepte f{\"u}r den Austausch, den Vergleich und das Zusammenf{\"u}hren von versionierten Bauwerksinformationen werden auf Grundlage des vorgeschlagenen Ansatzes entwickelt. Sowohl das Modell als auch die Sprache werden unabh{\"a}ngig von aktuellen Technologien formal beschrieben. Die prinzipielle Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Ansatzes wird im Rahmen einer Pilotimplementierung auf Basis eines Open-Source-Systems im Bauwesen nachgewiesen.}, subject = {Planungsprozess}, language = {de} } @phdthesis{Tartsch2008, author = {Tartsch, Enrico}, title = {Bewertung der Dauerstandfestigkeit von dampfgeh{\"a}rtetem Porenbeton auf der Grundlage von Kurzzeitversuchen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1230}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080213-12926}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Im Rahmen der Arbeit wird das Tragverhalten von dampfgeh{\"a}rtetem Porenbeton unter einachsiger Druckbeanspruchung untersucht. Ziel ist es, einen Zusammenhang zwischen makroskopischen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen, beanspruchungsbedingten Struktur{\"a}nderungen und der Dauerstandfestigkeit herzustellen. Die Dauerstandfestigkeit stellt im Sinne der Arbeit eine elementare Gef{\"u}geschwelle dar, durch sie wird das stabile vom instabilen Tragverhalten abgegrenzt. Der Zusammenhang zwischen Struktur{\"a}nderungen und Spannungs-Dehnungs-Verhalten wird anhand mechanischer Modelle analysiert. Diese Untersuchungen liefern die konzeptionelle Orientierung f{\"u}r die durchzuf{\"u}hrenden Laborversuche. Die experimentelle Basis der Arbeit bilden Kurzzeit- und Langzeitversuche an Porenbetonzylindern unter einachsiger Druckbeanspruchung. Es werden Probek{\"o}rper von drei Porenbetonwerken untersucht. Um den Einfluss der Lastgeschichte aufzuzeigen, wird die Versuchsdauer zwischen einer Sekunde und mehreren Wochen variiert. Die Versuche werden mit unterschiedlichen Lastregimen durchgef{\"u}hrt: sowohl mit monoton gesteigerter Beanspruchung bis zum Versagen bzw. bis zum vorgesehenen Beanspruchungsniveau als auch mit niederzyklischer Beanspruchung. Die Messdaten werden unter Einbeziehung der dreidimensionalen Ans{\"a}tze der Spannungs- und Deformationstheorie hinsichtlich des sph{\"a}rischen und des deviatorischen Anteils des Spannungs- und Verformungszustandes ausgewertet. Diese auf die separate Betrachtung der Volumen- und Gestalt{\"a}nderung gest{\"u}tzte Auswertung liefert zus{\"a}tzliche Erkenntnisse hinsichtlich der Zuordnung von reversiblen und irreversiblen Verformungen zu den Teiltensor{\"a}quivalenten. Entsprechend den Versuchsergebnissen {\"a}ndert sich die Kompressibilit{\"a}t des Porenbetons belastungsabh{\"a}ngig. Bereits kurzzeitige {\"U}berlastungen oberhalb der experimentell ermittelten Dauerstandgrenze sind von signifikanten {\"A}nderungen der Kompressionssteifigkeit begleitet. Das qualitative Tragverhalten des Porenbetons, das bei Beanspruchungen oberhalb der Dauerstandfestigkeit grunds{\"a}tzliche {\"A}nderungen erf{\"a}hrt, l{\"a}sst sich so bereits im Kurzzeitversuch abgrenzen. Zus{\"a}tzliche Auswertungen f{\"u}r Normalbeton und selbstverdichtenden hochfesten Beton weisen auf analoges Verhalten hin. Auf der Basis der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen werden Konzepte vorgestellt, mit denen die Dauerstandfestigkeit im Kurzzeitversuch, das heißt mit einer Versuchsdauer von wenigen Stunden, prognostiziert werden kann. Damit k{\"o}nnen Untersuchungen zur Dauerstandfestigkeit, die eine grundlegende Gr{\"o}ße zur Beurteilung der Tragf{\"a}higkeit darstellt, routinem{\"a}ßig durchgef{\"u}hrt werden.}, subject = {Porenbeton}, language = {de} } @phdthesis{Mansfeld2008, author = {Mansfeld, Thomas}, title = {Das Quellverhalten von Alkalisilikatgelen unter Beachtung ihrer Zusammensetzung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1375}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090106-14572}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden {\"u}ber verschiedene Herstellungsverfahren 48 Gelproben erzeugt und auf ihr Quellverhalten untersucht. Dabei wurde eine Wiederholbarkeit der Messungen mit anderen Bearbeitern {\"u}berpr{\"u}ft und nachgewiesen. Es zeigt sich in den Quellversuchen, dass hohe Alkaligehalte in den Gelproben bei einer niedrigen L{\"o}slichkeit (durch geringe Mengen Calcium in der Probe hervorgerufen) hohe Quelldr{\"u}cke erzeugen. Ein Einfluss des Natrium-Kalium-Verh{\"a}ltnisses (Alkaliverh{\"a}ltnis) auf das Quellverhalten der Gelproben ist nicht zu erkennen. Der Einfluss des Calciums im Gel zeichnet sich deutlich ab, ohne Calcium bauen die Proben keine Quelldr{\"u}cke auf, bei zu hohen Calciumgehalten entstehen nicht quellf{\"a}hige Alkali-Calcium-Silikat-Hydrate. Ein quellf{\"a}higer Bereich kann von ca. 5 \% bis zu ca. 30 \% Calciumanteil im Gel angegeben werden. Neben dem Einfluss des Calciumgehaltes auf das Quellverhalten der Gele ist auch ein Einfluss des Alkali-Silika-Verh{\"a}ltnisses in den Proben nachweisbar. Wird dieses Verh{\"a}ltnis in den Proben stark Richtung Kiesels{\"a}ure verschoben, d. h. niedrige Alkalianteile im Gel, kommt es zu keinen Quellerscheinungen. Somit kann die Wirkung von AKR-vermeidenden Zus{\"a}tzen (FA, Silika usw.) mit diesen Messungen best{\"a}tigt werden. Es kann gezeigt werden, dass die ermittelten Quelldr{\"u}cke eines Alkalikiesel-Gels ein Gesteinskorn oder/und die umgebende Matrix zerst{\"o}ren k{\"o}nnen. Aus diesen oben genannten Erkenntnissen wird ein Bereich einer quellf{\"a}higen Zusammensetzung eines Gels in einem Dreistoffdiagramm angegeben und es k{\"o}nnen folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: •Ein Quelldruck kann in einem AK-Gel nur bei einer bestimmten Menge an eingebautem Calcium aufgebaut werden. •Diese Quelldr{\"u}cke k{\"o}nnen deutlich Werte {\"u}ber 10 N/mm² erreichen. •Die im Beton verwendeten Gesteinsk{\"o}rnungen und auch die sie umschließende M{\"o}rtelmatrix k{\"o}nnen mit Quelldr{\"u}cken in den hier bestimmten Gr{\"o}ßenordnungen zerst{\"o}rt werden. •Die bekannten Modelle zur Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion m{\"u}ssen um den Einbau des Calciums in ein entstandenes AK-Gel erweitert werden.}, subject = {Alkalil{\"o}sliche Kiesels{\"a}ure}, language = {de} } @phdthesis{Schober2008, author = {Schober, Kay-Uwe}, title = {Untersuchungen zum Tragverhalten hybrider Verbundkonstruktionen aus Polymerbeton, faserverst{\"a}rkten Kunststoffen und Holz}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1373}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081210-14536}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Die Entwicklung der Holz-Beton-Verbundbauweise hat gezeigt, dass hybride Holzverbundbauweisen eine sehr effiziente L{\"o}sung zur Steigerung der Tragf{\"a}higkeit und Steifigkeit von biegebeanspruchten Holzbauteilen darstellen. Bei solchen Holzverbundbauteilen stellt insbesondere die effiziente Gestaltung der Schubkraft{\"u}bertragung in der Verbundfuge zwischen den Baustoffschichten einen gewissen Schwachpunkt dar. Weiterhin limitieren insbesondere auch die streuenden Festigkeiten sowie wuchs- bzw. fertigungsbedingte Eigenschaften des in der Zugzone angeordneten Holzes die Leistungsf{\"a}higkeit solcher hybrider Verbundbauteile merklich. Eine innovative L{\"o}sung f{\"u}r diese Problemkreise konnte in der Herstellung von hybriden Verbundkonstruktionen aus Reaktionsharzbeton, faserverst{\"a}rkten Kunststoffen und der bestehenden Holzkonstruktion gefunden werden. Dabei kommt in der Biegedruckzone ein Hochleistungs-Polymerbeton zum Einsatz. Die Zugzone wird mittels ein- bzw. aufgeklebter Faserverbundwerkstoffe verst{\"a}rkt und strukturell bedingte Grenzen {\"u}berwunden. Faserverbundwerkstoffe sind im Vergleich mit homogenen Werkstoffen durch eine strukturelle Anisotropie gekennzeichnet. Zur rechnerischen Beschreibung des Trag- und Bruchverhaltens ben{\"o}tigt man eine schichtenweise Spannungsanalyse, Bruchkriterien f{\"u}r die einzelnen Schichten und Degradationsmodelle zum Erfassen der Auswirkung von Teilbr{\"u}chen, die noch nicht zum Bruch oder Abl{\"o}sen des Laminats f{\"u}hren. Dabei bieten bruchtypbezogene Versagenskriterien wesentliche Vorteile gegen{\"u}ber Pauschal¬kriterien, da die vorherrschenden Bruchmodi mithilfe ein¬zelner Bruch¬bedingungen unabh{\"a}ngig voneinander beschrieben werden k{\"o}nnen. Zur Analyse des Verbundverhaltens von faserverst{\"a}rkten Kunststoffen und Holz wurde deshalb das vereinfachte Puck-Knaust-Kriterium f{\"u}r die Versagensanalyse in ANSYS(R) implementiert. F{\"u}r die numerische Untersuchung der Verbundtr{\"a}ger wurde ein Strukturmodell f{\"u}r Kunstharzbetone im Verbund mit Holz entwickelt, mit dem sich Steifigkeit und Kriechverhalten beliebiger Mischungsverh{\"a}ltnisse absch{\"a}tzen lassen. Beim Vergleich der Ergebnisse zeigt sich, dass die relativen Kriechverformungen bei den verst{\"a}rkten Balkenserien um das 1,8- bis 2,5fache gr{\"o}ßer sind als bei der unverst{\"a}rkten Serie, was in der Materialspezifik des eingesetzten Polymerbetons begr{\"u}ndet liegt. Die Kriech¬verformung steigt dabei mit zunehmendem Verh{\"a}ltnis von Polymerbetonst{\"a}rke zum Holzgrundquerschnitt und kann mit der angegebenen Gleichung f{\"u}r beliebige Querschnittsverh{\"a}ltnisse ermittelt werden. Im Vergleich der Durchbiegung der Serien bei gleicher Belastung wird deutlich, dass die Steifigkeitsvorteile der verst{\"a}rkten Balken durch die gr{\"o}ßere Kriechneigung ganz oder teilweise aufgebraucht werden. Besonders betrifft das die Serien, bei denen die obere Holzschicht mit PC substituiert wurde. Dort wird aus einem anf{\"a}nglichen Vorteil sogar ein Nachteil. In der numerischen Simulation von hybriden Verbundtr{\"a}gern aus faser¬verst{\"a}rkten Kunststoffen, Kunstharzbeton und Holz best{\"a}tigte sich der eindeutige Vorteil einer zus{\"a}tzlich aufgebrachten Polymerbetonschicht. Der Beitrag der FVK-Verst{\"a}rkung am Gesamtsystem f{\"a}llt im Gegensatz zur PC-Deckschicht jedoch wesentlich geringer aus, da deren Potential erst bei gr{\"o}ßeren Belastungen voll aktiviert wird. In Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Anwendertauglichkeit insgesamt stellt der Einsatz von faserverst{\"a}rkten Kunststoffen und Kunstharzbetonen eine wirkliche und praxistaugliche Alternative gegen{\"u}ber herk{\"o}mmlichen Baustoffen zur Tragwerksverst{\"a}rkung dar.}, subject = {Kunststoffbeton}, language = {de} } @phdthesis{Stahr2008, author = {Stahr, Alexander}, title = {Das wohltemperierte Netz - Zum Konstruktiven Entwurf direkt verglaster Stabnetze auf Freiformfl{\"a}chen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1383}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090427-14602}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2008}, abstract = {Direkt verglaste Stabnetze repr{\"a}sentieren ein strukturell und geometrisch hochgradig variables Prinzip zur Realisierung transparenter architektonischer Freiformfl{\"a}chen. Dieses beinhaltet die funktionale Entkopplung der Fassadenkonstruktion in ein tragendes Stabnetz und eine h{\"u}llende Verglasung. Ein formal universales, dimensional variables Knotenelement bildet dabei das Herzst{\"u}ck der Konstruktion. Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Konstruktiven Entwurf frei geformter, direkt verglaster Stabnetze. Dieser umfasst schwerpunktm{\"a}ßig die formale und dimensionale Konzeptionierung der Knotenelemente. Er wird maßgeblich beeinflusst von der Dimensionalit{\"a}tsdifferenz zwischen dem formbeschreibenden Fl{\"a}chennetz aus nulldimensionalen Knoten und eindimensionalen Kanten sowie dem Stabnetz aus dreidimensionalen Knoten bzw. St{\"a}ben. Dar{\"u}ber hinaus definieren das freiformbedingte Erfordernis einer unikaten Ausrichtung der Stabnetzelemente sowie die materialspezifische Anforderung einer zw{\"a}ngungsfreien Lagerung der Gl{\"a}ser weitere dominante Einflussgr{\"o}ßen im Entwurfsprozess. In der Arbeit werden zun{\"a}chst die geometrischen und konstruktiven Randbedingungen des Konstruktiven Stabnetzentwurfs dargestellt. Darauf aufbauend wird ein Zylinder-Achsen- Modell entwickelt, welches die unikate lokale Situation am Knoten unter Ber{\"u}cksichtigung einer variablen Ausrichtung der Stabnetzelemente sowie beliebig polygonaler Stabquerschnitte abstrahiert. Die Modellierung erm{\"o}glicht eine Bewertung des knotenbezogenen Status unter konstruktiven und mechanischen Aspekten. Sie bildet somit die Grundlage f{\"u}r eine Konstruktive Optimierung direkt verglaster Stabnetze. Mit Hilfe des Zylinder-Achsen-Modells werden alle bisher bekannten Prinzipien zur Ausrichtung der Stabnetzelemente analysiert. Dabei offenbaren sich verschiedene Defizite. Zu deren {\"U}berwindung werden drei neuartige L{\"o}sungsans{\"a}tze entwickelt. Eine alternative Methode dient folglich zur Bestimmung einer konstruktiv optimierten Ausrichtung der Knotenachse. Ein zweiter Ansatz zielt auf die Definition einer neuartigen Stabl{\"a}ngsbezugsachse, welche unabh{\"a}ngig von der Fl{\"a}chenkr{\"u}mmung eine zw{\"a}ngungsfreie Lagerung der Glaselemente gew{\"a}hrleistet. Schließlich erm{\"o}glicht das dritte innovative Prinzip die konsistente Bestimmung einer Stabquerachse auch bei nicht ebenen Viereckmaschen.}, subject = {Entwurf}, language = {de} } @phdthesis{Diemar2007, author = {Diemar, Andreas}, title = {Simulation des Einsatzh{\"a}rtens und Absch{\"a}tzung der Dauerfestigkeit einsatzgeh{\"a}rteter Bauteile}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1109}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080213-12945}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besitzt zwei Schwerpunkte. Zum einen wird das Einsatzh{\"a}rten von Bauteilen basierend auf vorhandenen Materialmodellen simuliert. Zum anderen wird ein Konzept zur Absch{\"a}tzung der Dauerfestigkeit einsatzgeh{\"a}rteter Bauteile vorgestellt, in dem wesentliche Ergebnisse der W{\"a}rmebehandlungssimulation als neue Ausgangsgr{\"o}ßen verwendet werden. Damit konnte erstmals ein geschlossenes werkstoffmechanisches Dauerfestigkeitskonzept f{\"u}r einsatzgeh{\"a}rtete Bauteile erarbeitet werden. F{\"u}r die Analyse beliebiger Bauteilgeometrien ist eine Implementation der Materialmodelle in die FEM notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das FE-Programm ABAQUS verwendet. Speziell f{\"u}r dieses FE-Programm wurde innerhalb dieser Arbeit das Subroutine-System ANTRI zur Simulation des Einsatzh{\"a}rtens und Absch{\"a}tzung der Dauerfestigkeit f{\"u}r einsatzgeh{\"a}rtete Bauteile entwickelt. Zur Verifikation des Subroutine-Systems ANTRI wurden experimenteller Ergebnisse aus der Literatur herangezogen. F{\"u}r alle untersuchten Beispiele wurde eine sehr gute {\"U}bereinstimmung zwischen experimentell ermittelten Daten und simulierten Daten festgestellt.}, subject = {W{\"a}rmebehandlung}, language = {de} } @phdthesis{Heidolf2007, author = {Heidolf, Thorsten}, title = {Zeit- und beanspruchungsabh{\"a}ngiges Tragverhalten von polymermodifiziertem Beton unter mehrfach wiederholter Beanspruchung}, isbn = {978-3-86068-331-2}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1108}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080102-11753}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit werden die experimentellen Ergebnisse eigener Untersuchungen an unbewehrtem und bewehrtem polymermodifiziertem Beton unter mehrfach wiederholter Druck- und Zugbeanspruchung vorgestellt und mit den Ergebnissen {\"a}hnlicher Versuche an Normalbeton und hochfestem Beton verglichen. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Form{\"a}nderungsverhalten, der Steifigkeitsdegradation und der Energiedissipation sowie dem Kriechverhalten und der Mitwirkung des Betons zwischen den Rissen gewidmet. Die beobachtete signifikante Steifigkeitsdegradation sowie der ausgepr{\"a}gt nichtlineare Zusammenhang zwischen der viskosen Verformung und der elastischen Stauchung zeigen, dass bei der Analyse der Kriech¬aus¬wirkungen des polymermodifizierten Betons auf das Tragverhalten entsprechender Kon¬struktionen neben den Gebrauchslasten auch die w{\"a}hrend der Lastgeschichte aufgetretenen maximalen Beanspruchungssituationen sowie die damit verbundenen Strukturver{\"a}nderungen zu ber{\"u}cksichtigen sind. Auf der Basis der Versuchsergebnisse und der visko-elastisch-plastischen Kontinuumssch{\"a}digungstheorie werden rheologische Modelle zur Beschreibung des zeit- und beanspruchungsabh{\"a}ngigen Tragverhaltens von Betonbauteile vorgeschlagen. Die numerische Umsetzung der vorgeschlagenen Modelle erfolgt unter Ber{\"u}cksichtigung des zeitabh{\"a}ngigen Materialverhaltens des Betons auf der Basis des HAMILTON-Prinzips unter Vernachl{\"a}ssigung der Tr{\"a}gheitskr{\"a}fte. Durch eine zeitliche Diskretisierung kann die Problembeschreibung auf das Prinzip von LAGRANGE vom Minimum des Gesamtpotentials zur{\"u}ckgef{\"u}hrt und als nichtlineare Optimierungsaufgabe formuliert werden. Die Simulation des beanspruchungsabh{\"a}ngigen Tragverhaltens von Stahlbetonverbundquerschnitten verdeutlicht die Qualit{\"a}t und Leistungsf{\"a}higkeit der vorgeschlagenen Modellbildung.}, subject = {Kriechen}, language = {de} } @phdthesis{Graetz2007, author = {Graetz, Holger}, title = {Synergiepotenzial einer fragmentierten Wasserwirtschaft}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1221}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080130-12886}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Problemstellung, Stand der Forschung und Zielsetzung der Arbeit Seit mehreren Jahren bestimmen ver{\"a}nderte Zielsetzungen in Europa den politischen Handlungsrahmen in der Organisation der Wasserwirtschaft und folgen dem Trend zu st{\"a}rker {\"o}konomisch und {\"o}kologisch ausgerichtetem Handeln. So fordert die Europ{\"a}ische Wasserrahmenrichtlinie u.a. die Umsetzung einer flussgebietsorientierten Bewirtschaftung der Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser und des Grundwassers innerhalb bestimmter Fristen. Derzeitige Modernisierungskonzepte der Wasserwirtschaft fokussieren im Wesentlichen die Organisationsstrukturen kommunaler Aufgabentr{\"a}ger und deren Unternehmen, nicht aber eine Ver{\"a}nderung der umfassenden politischen und verwaltenden Organisationsstrukturen zur Steuerung der operativen Ebene. Die angestrebte Modernisierung wird daher insbesondere in kleinteiligen und komplexen, so genannten fragmentierten Organisationsstrukturen mit einer ausschließlich auf Unternehmen fokussierten Betrachtung nicht erreichbar sein. Diese kaum erforschten Strukturen bieten aufgrund der bestehenden Intransparenz und Komplexit{\"a}t der zahlreichen Organisationselemente vielf{\"a}ltige Ansatzpunkte f{\"u}r Optimierungsm{\"o}glichkeiten. Den entsprechenden Stand der Forschung bilden nur grundlegende Ans{\"a}tze zur Betrachtung des Zusammenwirkens von Akteuren in Organisationsstrukturen sowie entsprechende Optimierungsans{\"a}tze der Organisations- und Managementtheorien. Sie beziehen sich meist nur auf Unternehmen allgemein. Es fehlen derzeit umfassende und transparente Darstellungen der komplexen Organisationsstruktur der Wasserwirtschaft. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist es, eine ganzheitliche Modernisierung insbesondere fragmentierter Wasserwirtschaftsstrukturen voranzutreiben. Es soll eine Steigerung der gesamten Leistungsf{\"a}higkeit sowohl der politischen, der verwaltungs- als auch der unternehmensbezogenen Organisationsstrukturen in der Wasserwirtschaft erreicht werden. Vorgehensweise und Methodik In einer Situationsanalyse wird ein umfassender politischer, verwaltungs- und unternehmensorientierter Organisationsrahmen mit den Handlungsspektren transparent gemacht. Nicht nur unternehmensorientierte, sondern ebenso politische und verwaltungsorientierte Akteure der Organisationsstrukturen werden dabei als potenziell Handelnde analysiert. Schwerpunkt ist dabei insbesondere das Zusammenwirken bestehender kleinteiliger oder so genannter fragmentierter Organisationsstrukturen. Aus weiteren mit theoretischen Abhandlungen zu Aufwand, Nutzen, Werten und Wertketten des akteursbezogenen Handlungsspektrums wird ein Werthandlungsmodell f{\"u}r die Wasserwirtschaft entwickelt. Internationale Organisationsmodelle der Wasserwirtschaft werden hinsichtlich gesamtheitlichen Zusammenwirkens untersucht. Dem folgt eine empirische Untersuchung der Aufgabentr{\"a}ger des Th{\"u}ringer Strukturhilfeprogramms der Jahre 1999 bis 2006, um weitere Erkenntnisse {\"u}ber fragmentierte Organisationsstrukturen zu gewinnen. Aus den in Theorie und Praxis gewonnen Erkenntnissen wird ein Instrument zur Entscheidungsunterst{\"u}tzung in mehren Schritten entwickelt, das Entscheidungstr{\"a}ger auf nationaler Ebene beziehungsweise entsprechender f{\"o}deraler Zust{\"a}ndigkeit darin unterst{\"u}tzt, die Leistungsf{\"a}higkeit der Organisationsstrukturen der Wasserwirtschaft im Sinne eines effizienten Erreichens gesetzter Qualit{\"a}tsziele zu optimieren. Ergebnisse Die {\"o}konomisch-technische Arbeit gibt Hilfestellung bei geeigneten Optimierungsanstrengungen in f{\"u}r die Wasserwirtschaft typischen fragmentierten Organisationsstrukturen. Das f{\"u}nfstufige Werthandlungsmodell mit seiner transparenten Darstellung des Zusammenspiels operativer, administrativer und politischer Akteure liefert Handlungsans{\"a}tze f{\"u}r eine verbesserte Erf{\"u}llung der ver{\"a}nderten Zielsetzungen in Europa. Im Gegensatz zu bisherigen ausschließlich unternehmensspezifischen Darstellungen erlaubt das Modell eine institutionen- beziehungsweise unternehmens{\"u}bergreifende Untersuchung. Diese wird den Belangen wasserwirtschaftlicher Organisationsstrukturen gerecht, die sich bisher an politischen anstatt an wasserwirtschaftlichen Grenzen orientieren. Eine modellbezogene Untersuchung mehrerer Fusionsprojekte ergab im Wesentlichen, dass Versorgungsgebiete kleiner Aufgabentr{\"a}ger am st{\"a}rksten vom Zusammenwirken mit einer gr{\"o}ßeren Einheit profitieren k{\"o}nnen. Hierbei k{\"o}nnen Probleme unzureichender personeller und struktureller Ressourcen gel{\"o}st und eine ordnungsgem{\"a}ße Betriebsf{\"u}hrung erreicht werden. Das Zusammenwirken f{\"u}hrt neben Aufwandsoptimierungen zu essentiellen Qualit{\"a}tsverbesserungen in den Betriebsabl{\"a}ufen, die die Betriebssicherheit erh{\"o}hen. Zudem erlaubt das Zusammenwirken in gr{\"o}ßeren Einheiten die Implementierung einer ganzheitlichen Unternehmensphilosophie und damit eine qualifizierte Steuerung von Eigen- und Fremdleistungen. Die vorgenommene Systematisierung der Synergieeffekte sowie der dazu notwendigen Maßnahmen und Voraussetzungen bietet eine grundlegende Struktur, an der sich weiterf{\"u}hrende Untersuchungen von Projekten der Zusammenarbeit in der Wasserwirtschaft orientieren k{\"o}nnen. Aus den Untersuchungen zu internationalen Organisationsans{\"a}tzen und regionalen Fusionsprojekten l{\"a}sst sich folgern, dass {\"u}ber ein geeignetes Zusammenwirken in der Wasserwirtschaft nur fallbezogen zu entscheiden ist. Diese Erkenntnis f{\"u}hrte zu der Entwicklung eines Instrumentes, das die Organisationsstrukturen transparent macht und die Entscheidungsfindung unterst{\"u}tzt. Die Anwendung des Instrumentes zur Entscheidungsunterst{\"u}tzung bietet die Chance, geeignete organisatorische Ver{\"a}nderungen hin zu einer zukunftsorientierten Wasserwirtschaft unter Ber{\"u}cksichtigung regionaler Aspekte durchzuf{\"u}hren und gleichzeitig Synergiepotenzial bei einer Zusammenlegung kleiner Unternehmen mit anderen Unternehmen realisieren zu k{\"o}nnen. Fallstudien behandeln das Instrument und unterst{\"u}tzen die adressierten Entscheidungstr{\"a}ger darin, sich ein klares Bild {\"u}ber das m{\"o}gliche Optimierungspotenzial durch Ver{\"a}nderungen der umfassenden Organisationsstrukturen zu machen. Dies f{\"o}rdert sowohl eine optimierte Koordination der Handlungsportfolios als auch deren Umsetzung. Die Arbeit bietet einen Anhalt f{\"u}r eine intensivere Begleitung und Aufarbeitung von Kooperations- und Konzentrationsprozessen insbesondere an Schnittstellen zwischen Aufgabentr{\"a}gern, Unternehmen und Beh{\"o}rden der Wasserwirtschaft. Die Zuordnung, welche Akteure von den Chancen der Wertbeitragssteigerung am st{\"a}rksten profitieren, bleibt die Aufgabe der politischen Willensbildung. Abschließend ist festzustellen, dass die Wasserwirtschaft nur dann den ehrgeizigen Zielen politischer Willensbildung nahe kommt und dem Wohle der Gesellschaft dient, wenn sie in geeigneten Organisationsstrukturen stattfindet. Hierf{\"u}r liefert die beschriebene Arbeit ihren Beitrag, indem sie Entscheidungstr{\"a}gern auf Bundes- und L{\"a}nderebene das Handwerkszeug bereitstellt, geeignete Ver{\"a}nderungen der Strukturen abw{\"a}gen und veranlassen zu k{\"o}nnen.}, subject = {Entscheidungstr{\"a}ger}, language = {de} } @phdthesis{Zeh2007, author = {Zeh, Rainer}, title = {Die Zugfestigkeit bindiger B{\"o}den als Kriterium der Rissgef{\"a}hrdung mineralischer Oberfl{\"a}chenabdichtungen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.817}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070522-8692}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Oberfl{\"a}chenabdichtungen von Deponien sind in ihrer langfristigen Funktion h{\"a}ufig durch eine austrocknungsbedingter Rissbildung der mineralischen Dichtungskomponente gef{\"a}hrdet. Als Ursachen gelten insbesondere das standortspezifische Klima mit den stark schwankenden Randbedingungen (Niederschlag, Temperatur), Pflanzen und Tiere sowie auch ein ungeeigneter Systemaufbau. Durch einen Wasserentzug treten Schrumpfungsprozesse in der mineralischen Dichtung auf welche {\"u}ber negative Dehnungen zu Dehnungsbr{\"u}chen und damit zu einer Rissbildung f{\"u}hren. F{\"u}r die Beanspruchbarkeit eines Dichtungsmaterials bei Wasserentzug sind insbesondere dessen Schrumpfverhalten und dessen Zugfestigkeit von Bedeutung. Beide Eigenschaften wurden durch eigens konzipierte Laborversuche beispielhaft an zwei typischen Dichtungsb{\"o}den untersucht. Die Ergebnisse zeigen eine große Abh{\"a}ngigkeit von der Wasserspannung sowie von der Bodenstruktur. F{\"u}r die Zugfestigkeit und dem daraus abgeleiteten Dehnungsmodul gilt z. B. jeweils eine eindeutige Zunahme mit Zunahme der Wasserspannungen. Mit Hilfe der Ergebnisse aus den Laborversuchen sowie numerischen Berechnungen des Was-serhaushaltes und der vorherrschenden Spannungen kann eine erste Rissgef{\"a}hrdungsabsch{\"a}tzung f{\"u}r mineralische Dichtungen in Oberfl{\"a}chenabdichtungen abgeleitet und angewandt werden. Weitere Erl{\"a}uterungen z. B. zu den Eigenschaften und der Teils{\"a}ttigung bindiger B{\"o}den, analytische Zugfestigkeitsberechnungen oder Empfehlungen zum Entwurf und der Herstellung von Oberfl{\"a}chenabdichtungen erg{\"a}nzen die Arbeit.}, subject = {Deponiebau}, language = {de} } @phdthesis{Hauptmann2007, author = {Hauptmann, J{\"o}rg}, title = {Konzept f{\"u}r ein nachgeordnetes Straßennetz außerhalb geschlossener Ortschaften - Ansatz einer verkehrswirtschaftlichen Bewertung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.932}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20071106-9969}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Augrund des demographischen Wandels und der damit einhergehenden Abnahme der Bev{\"o}lkerungszahlen in den l{\"a}ndlichen/peripheren Regionen der Bundesrepublik Deutschland sieht sich die {\"o}ffentliche Hand mit r{\"u}ckl{\"a}ufigen Haushalten konfrontiert. Unterauslastungen von Einrichtungen der {\"o}ffentlichen Daseinsvorsorge werden zuk{\"u}nftig nicht mehr finanzierbar sein. Raumordnungspolitisch postulierte Handlungsans{\"a}tze einer notwendigen Anpassung der Infrastruktur an diese neue Situation liegen in der Neuordnung der Zentrale-Orte-Konzeption. In Folge daraus wird es zu einer Revision des Systems der Zentralen Orte kommen [BMVBW BBR 2005]. In Ableitung daraus m{\"u}ssen die vorhandenen Erreichbarkeitskriterien innerhalb der betroffenen (nachgeordneten) Straßennetzteile {\"u}berpr{\"u}ft werden. Dem schließt sich die Frage nach differenzierten Ausbauqualit{\"a}ten von Straßen an. Dieser Fragestellung widmet sich, unter Zuhilfenahme der wirtschaftlichen Bewertungsmethodik der Empfehlungen f{\"u}r Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen an Straßen, die vorliegende Arbeit. Im Gegensatz zu vorhandenen verkehrswirtschaftlichen Untersuchungen unterscheidet sich die vorliegende Arbeit durch die Implementierung zusammenh{\"a}ngender Netzstrukturen in gekannte Modellans{\"a}tze. {\"U}ber die ermittelten Bewertungsparameter konnten somit großr{\"a}umige Effekte einer kleinr{\"a}umig angelegten Reduzierung der Ausbauqualit{\"a}t von Straßen Ber{\"u}cksichtigung finden. Exemplarisch wurden anhand eines strukturdatenbasierten Nachfrage- und Umlenkungsmodells f{\"u}r ein nach speziellen Kriterien ausgesuchtes Untersuchungsgebiet die Eingangsgr{\"o}ßen f{\"u}r das angewendete wirtschaftliche Bewertungsverfahren bestimmt. Das Ausmaß der Empfindlichkeit gegen{\"u}ber den monet{\"a}ren und teilweise inhaltichen Ans{\"a}tzen wurde durch eine Sensitivit{\"a}tsanalyse belegt. Im Ergebnis der vorliegenden Arbeit konnte f{\"u}r die nachgeordneten Straßennetze des Untersuchungsgebietes der Nachweis einer kostenoptimalen Ausbaugeschwindigkeit erbracht werden, d.h. in Bezug auf eine verkehrswirtschaftliche Betrachtung ist dort die Reduzierung der vorhandenen Ausbauqualit{\"a}t sinnvoll.}, subject = {Straßennetz}, language = {de} } @phdthesis{Hanko2007, author = {Hanko, Johanne}, title = {A decision-making tool for the selection of an appropriate integrated MSW management system for tropical Asian cities; the case of Bangkok}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.635}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20071213-10034}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Einf{\"u}hrung Tropische asiatische Entwicklungs- und Schwellenl{\"a}nder zeigten rasches st{\"a}dtisches Wachstum dadurch, dass Bauern einwanderten, um ein besseres Leben in der Stadt zu suchen. Dadurch ergab sich in vielen St{\"a}dten ein Mangel an geeigneter Infrastruktur und an sozialen Diensten. Die st{\"a}dtische M{\"u}llversorgung bildet keine Ausnahme; sie wird sogar oft an das Ende der Prio-rit{\"a}tenliste f{\"u}r st{\"a}dtische Aufgabenpl{\"a}ne gestellt, da dabei zuerst die Gesetze und Verordnun-gen formuliert und umgesetzt werden m{\"u}ssen. Das Problem des nicht entsorgten st{\"a}dtischen M{\"u}lls f{\"u}hrt (mit Sicherheit) zu Luftverschmutzung, Krankheit und zur Verseuchung des Bo-dens und des Wassers. Diese Probleme stehen in tropischen Klimaten im Zusammenhang mit hoher Temperatur und Feuchtigkeit, mit heftigem Regen und mit h{\"a}ufigen {\"U}berschwemmun-gen. Stehendes Wasser und Ausschwemmung aus dem Abfall werden sehr schnell zu Brutst{\"a}t-ten von Insekten, Nagern und Bakterien, und damit zu einer Gesundheitsgefahr f{\"u}r Arbeiter und die allgemeine Bev{\"o}lkerung. Dar{\"u}ber hinaus kann Wasser- und Grundwasserverschmut-zung/Kontamination zu einer ernsten Umweltzerst{\"o}rung f{\"u}hren, mit direkten Auswirkungen auf die Wasserressourcen, und auf raschen Qualit{\"a}tsverlust der pflanzlichen Erzeugnisse, des R{\"u}ckgrates der meisten tropischen asiatischen L{\"a}nder. M{\"u}llentsorgung und die Verantwortlichkeiten Lokale Regierungen m{\"u}ssen die {\"o}ffentliche Gesundheit ihrer lokalen Bev{\"o}lkerung sicherstellen und sind deshalb f{\"u}r die M{\"u}llentsorgung verantwortlich. Asiatische tropische Klimate sich rasch {\"a}ndernde M{\"u}llzusammensetzung machen die M{\"u}llbehandlung und -entsorgung zu einer dauernden Herausforderung der Entscheidungstr{\"a}ger. Vor einer Entscheidung {\"u}ber das ver-wendete Entsorgungssystem muss eine geeignete Abfall-Charakterisierung treten. Diese Cha-rakterisierung liefert Kenntnisse {\"u}ber die Abfallmenge, die Feuchte, den Heizwert und die Menge der verschiedenen Komponenten im Abfallstrom, wie z. B.: organisches Material, Plas-tik, Papier, Karton, Holz, Textilien, Gummi, Leder, Glas, Metalle, Nichtmetalle, Steine und Keramiken. Dar{\"u}ber hinaus ist die Herausforderung, der sich asiatische L{\"a}nder gegen{\"u}ber se-hen, ein Mangel an Raum und damit wird die Platzierung eine Deponie zunehmend schwierig. Die Abfallwirtschaft ist eine kostenintensive, aber trotzdem notwendige Maßnahme, um das Wohlergehen sowohl der Bev{\"o}lkerung als auch f{\"u}r die Umwelt sicher zu stellen. Es wird ge-sch{\"a}tzt, dass Asien im Jahr 2025 etwa 47 Milliarden US\$ aufwenden muss, um 0,5 bis 1 Kg st{\"a}dtischen M{\"u}ll je Person und Tag abzufahren und zu behandeln, oder 5 US\$ je Kopf und Jahr. In Entwicklungsl{\"a}ndern sind unz{\"a}hlige Leute nicht in der Lage, diese hohen Preise f{\"u}r die Ab-fallentsorgung zu zahlen. Deshalb liegt es in der Verantwortung der Regierung, die Abfallent-sorgung zu betreiben und zu finanzieren, um die Bev{\"o}lkerung, die Gemeinde und die Umwelt zu sch{\"u}tzen. Tropische asiatische St{\"a}dte m{\"u}ssen jetzt bezahlbare und nachhaltige Verfahren f{\"u}r die Entsorgung ihrer zunehmenden Menge t{\"a}glichen Abfalls benennen, wobei gleichzeitig auf minimale Umweltbelastung, auf soziale Akzeptanz und auf minimale Landverbrauch zu achten ist. Eine leicht anwendbare Entscheidungshilfe zur Wahl des geeignetesten Abfallbehandlungs-system der Gemeinde w{\"a}re deshalb sehr n{\"u}tzlich. Proposition Der Zweck dieser Dissertation war die Entwicklung eines nutzerfreundlichen Instrumentariums f{\"u}r das Verwaltungs- und Regierungspersonal in tropischen Entwicklungs- und Schwellenl{\"a}n-der. 1. Diese Vorgehensweise basiert auf einem Netzwerk, das eine Liste ausgew{\"a}hlter entschei-dungsrelevanter Tatsachen in Betracht zieht, die n{\"o}tig sind, um eine informierte Entschei-dung machen zu k{\"o}nnen. Das entscheidungshelfende Verfahren muss von Entscheidungs-tr{\"a}gern bei einer vorl{\"a}ufigen Feststellung des Abfallentsorgungs- und -behandlungssystems f{\"u}r ihre Gemeinde benutzt werden. 2. Tropische asiatische St{\"a}dte m{\"u}ssen eine Reihe von Faktoren ber{\"u}cksichtigen, wenn sie {\"u}ber ihren Abfallwirtschaftsplan entscheiden. Dazu geh{\"o}ren die immerwechselnde Menge und Zusammensetzung des Abfalls infolge der zunehmenden Bev{\"o}lkerungszahl und des Ein-kommens je Kopf, der hohe Feuchtigkeitsgrad, Verbrennungsw{\"a}rme-Werte und die oft be-grenzten finanziellen M{\"o}glichkeiten. 3. Ferner sind gesetzliche, politische, verwaltungstechnische, soziale, finanzielle, {\"o}konomi-sche und technische Faktoren bestimmend. 4. Die Verwaltung muss dabei die Wichtigkeit jedes Teilschrittes der Abfallwirtschaft im Au-ge behalten, also Abfallerzeugung, Sammlung, Transport, Abfallcharakterisierung, Entsor-gung und Behandlung. 5. Die Rolle der lokalen Gemeinden in der Entscheidungsfindung ist nicht hoch genug einzu-sch{\"a}tzen; deshalb m{\"u}ssen Mitglieder der Gemeinde aktiv am Schutz der Umwelt und an der Verhinderung ihrer Zerst{\"o}rung mitwirken. Mehrere Entscheidungshilfsverfahren f{\"u}r ver-schiedene Anwendungen wurden entwickelt. Jedoch zieht die Mehrzahl von ihnen nicht notwendigerweise eine {\"o}ffentliche Teilnahme in Betracht, und sie sind auch nicht benutzer-freundlich. 6. Um die Komplexit{\"a}t der Probleme besser zu verstehen, die bei tropischen asiatischen St{\"a}d-ten auftreten, wurde die Innenstadt von Bangkok, Thailands gr{\"o}ßte Stadt und Hauptstadt, als repr{\"a}sentativer Fall ausgew{\"a}hlt, f{\"u}r die Entsorgung der 9000 t M{\"u}ll der t{\"a}glich produ-ziert wird. Thailands Klima ist, besonders w{\"a}hrend der j{\"a}hrlichen Monsunzeit, heiß und feucht mit einer mittleren Temperatur von 28,4°C und einer Feuchtigkeit zwischen 70 und 100\%. Die Gesetze und Verordnungen zeigen sehr deutlich an, wie wichtig die Behandlung des st{\"a}dtischen Abfalls genommen wird. Zahlreiche Interviews, verbunden mit der Durch-sicht von Dokumenten, Berichten und Ortsbesichtigungen ergaben Kenntnisse der zahlrei-chen Entscheidungsmaßnahmen, denen sich die st{\"a}dtischen Entscheidungstr{\"a}ger einer tro-pischen Stadt gegen{\"u}ber sehen. Die Durchsicht und die Analyse der Entscheidungsmaß-nahmen in Bangkoks Abfallentsorgungsstrategien zeigten, wie das Entscheiden als Werk-zeug in verschiedenen asiatischen tropischen St{\"a}dten benutzt werden kann. 7. Ein Entscheidungsrahmen wurde erstellt auf der Grundlage von Literatur-Recherchen und pers{\"o}nliche Erfahrungen, und anhand der in der Stadt Bangkok gesammelte Daten {\"u}ber-pr{\"u}ft. Die Entscheidungspunkte im Netzwerk umfassen eine allgemeine Beschreibung der Stadt, ihre klimatischen und hydrogeologischen Bedingungen, die Menge und Art des er-zeugten M{\"u}lls, einen {\"U}berblick {\"u}ber die bestehenden Anlagen und die existierenden Pro-gramme, {\"o}ffentliche Aufmerksamkeit zu gewinnen, den sozio{\"o}konomischen Aspekt eines Abfallbehandlungssystems und die {\"o}ffentliche Teilnahme. Es ber{\"u}cksichtigt ferner Ge-sundheits- und Sicherheits{\"u}berlegungen im Zusammenhang mit Abfallentsorgungsm{\"o}g-lichkeiten und ihrer Kosten. 8. Das Entscheidungsinstrumentarium hat als Ziel, ein geeignetes Abfallbehandlungssystem zu erm{\"o}glichen, das als Grundlage soziale, klimatische und technische Informationen be-nutzt. Ihre Einfachheit erlaubt einem Verwaltungspersonal, das wenig Erfahrung mit Ab-fallwirtschaft und Computerwissen besitzt, verschiedene Optionen zu analysieren und Sze-narien auszutesten. Des weiteren werden verschiedene M{\"o}glichkeiten {\"u}berpr{\"u}ft, und es wird versucht, die Optionen in die Abfallwirtschaft zu integrieren. 9. Das Instrumentarium beinhaltet {\"u}ber ein Hundert geschlossene Fragen, die auf das Analy-sieren der Bed{\"u}rfnisse und der gegenw{\"a}rtigen Situation der Abfallwirtschaft einer be-stimmten Gesellschaft ausgerichtet sind und die es erm{\"o}glichen, ein geeignetes Abfallwirt-schaftssystem f{\"u}r die entsprechende Gesellschaft zu w{\"a}hlen. Diese Fragen hatten als Grundlage die Rahmen und Eckpunkte des Entscheidungsinstrumentariums. Dieses Instru-mentarium ist selbsterkl{\"a}rend, und gleichzeitig bietet es Flexibilit{\"a}t bei der Entscheidung, um wie viel Prozent des Abfalls wieder verwertet wird, kompostiert oder behandelt durch irgend eine von den sechs Behandlungsoptionen; Kompostierung, Verg{\"a}rung, nicht-Verbrennungssysteme, Verbrennung, Deponierung und Energiegewinnung. 10. Die Ziele eines integrierten Abfallwirtschaftssystems k{\"o}nnen vom Benutzer ge{\"a}ndert und modifiziert werden. Dies erm{\"o}glicht die {\"U}berpr{\"u}fung verschiedener Szenarien und die Auswahl des geeignetesten Abfallbehandlungssystems. Das System kann sehr einfach sein und nur ein Behandlungssystem beinhalten oder mit einer Auswahl mehrere Behandlungs-systeme sehr kompliziert sein. In einigen L{\"a}ndern ist es Vorschrift mehrere Systeme anzu-wenden. Integrierte Abfallwirtschaftssysteme, die mindestens zwei oder drei Abfallbe-handlungssysteme beinhalten, sind deshalb gefragt. 11. Die Ziele der Gesellschaft sind ausschlaggebend und sind die Schl{\"u}sselfaktoren f{\"u}r den Entscheidungsprozess. Die Menge der wiederverwertbaren Materialien, die Brauchbarkeit des Komposts, die Interesse an Verg{\"a}rung, die M{\"o}glichkeit einer Verbrennungsanlage, das Verstehen eines nicht-Verbrennungssystems und die Verf{\"u}gbarkeit von Land f{\"u}r Deponien, die Notwendigkeit f{\"u}r Elektrizit{\"a}t sind einige Schl{\"u}sselfaktoren die {\"u}berlegt werden m{\"u}s-sen. Integrierte Abfallwirtschaft ist wahrscheinlich die vern{\"u}nftigste Vorgehensweise. Dies erm{\"o}glicht Flexibilit{\"a}t bei Abfallwirtschaftstechniken und erg{\"a}nzt sie gegenseitig. 12. {\"O}ffentliche Verwaltungen k{\"o}nnen DMT als eine erste Bewertung der geeignetesten Tech-nologie benutzen. Des weiteren gibt DMT dem Verwaltungspersonal Flexibilit{\"a}t in ihrer Wahl bez{\"u}glich der Menge an wiederverwertbarem Abfall unter der Anwendung verschie-denen Technologien, welches eine gut konstruiertes und gut integriertes Abfallbehand-lungssystem f{\"u}r die Gesellschaft darstellt. Fazit Das Fazit ist: die Abfallwirtschaft in einem tropischen Schwellenland ist mit bestimmten Her-ausforderungen verbunden, die behandelt werden m{\"u}ssen. {\"O}konomische, technische und sozi-ale Kriterien m{\"u}ssen in Betracht gezogen werden bei der Wahl geeigneter st{\"a}dtischer Abfall-wirtschaftsysteme. Begrenzte finanzielle M{\"o}glichkeiten, Mangel an {\"o}ffentlichem Bewusstsein und ein schwaches Wirtschaftssystem sind manchmal verantwortlich f{\"u}r die Wahl eines schlechtes Abfallbehandlungssystems, mit kurzsichtigen und {\"u}ber die Jahren teuren Entschei-dungen statt langfristigen und vern{\"u}nftigeren Entscheidungen. Wetterbedingungen und die Knappheit an Land in Stadtn{\"a}he sind besondere Herausforderungen. Das Entscheidungsinstru-mentarium DMT macht die Identifizierung von Schl{\"u}sselfragen n{\"o}tig f{\"u}r die Formulierung eines nachhaltigen Abfallwirtschaftskonzepts und f{\"u}r die Wahl eines technisch-, {\"o}konomisch- und sozial-akzeptierbaren Abfallwirtschaftssystems, das besonders geeignet ist f{\"u}r tropische Klimate. Die Ergebnisse der DMT-Daten-Analyse bietet eine faire Auswertung f{\"u}r ein ad{\"a}quates integ-riertes Abfallbehandlungssystems. Wenn einmal ein System identifiziert wurde, werden weitere Studien bez{\"u}glich Umsetzbarkeit und Anwendbarkeit n{\"o}tig sein. Jedoch wird die Notwendig-keit, ausf{\"u}hrliche Studien am multiplen Szenarien durchzuf{\"u}hren, minimiert, was erhebliche Ersparnisse f{\"u}r die Stadtverwaltung bedeutet. Eine Feasibility-Study und ein Masterplan haben zu folgen, um die standortspezifischen und Finanzierungsfragen zu kl{\"a}ren sowie die Auswahl der spezifischen Anlagentechnik zu definieren.}, subject = {Abfall}, language = {en} } @phdthesis{Leydolph2007, author = {Leydolph, Barbara}, title = {Ausbau von asbesthaltigen Fugendichtstoffen im Rahmen von Geb{\"a}uder{\"u}ckbau und Sanierung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1222}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080130-12896}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {Auf dem Gebiete der neuen Bundesl{\"a}nder wurden bis 1990 ca. 2,18 Millionen Wohnungen in Fertigteilbauweise gebaut. In verschiedenen Geb{\"a}udetypen wurden asbesthaltige Materialien sowohl im Wohnungsinneren als auch im Außenwandbereich eingesetzt. Vor dem R{\"u}ckbau bzw. Abriss oder der Sanierung der betroffenen Geb{\"a}ude muss hier generell eine Asbestentsorgung durchgef{\"u}hrt werden. Im Falle schwach gebundener Asbestprodukte im Innenbereich ist die Erfassung von Gef{\"a}hrdungspotential und Sanierungsdringlichkeit rechtlich und technisch geregelt. Hier liegen bereits zuverl{\"a}ssige Sanierungsl{\"o}sungen unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des Arbeitsschutzes sowie des Schutzes angrenzender Bereiche auch f{\"u}r den bewohnten Zustand vor. F{\"u}r den Außenwandbereich gibt es diesbez{\"u}glich ein Defizit. Von den heute ein Gef{\"a}hrdungspotential in der Bausubstanz darstellenden Asbestprodukten kommt dem asbesthaltigen, polymergebundenen Fugendichtstoff Morinol eine besondere Bedeutung zu. Der Fugendichtstoff Morinol wurde sowohl im Außenbereich als auch im Innenbereich der Wohngeb{\"a}ude verwendet. Definitionsgem{\"a}ß ist nach der Gefahrstoffverordnung und den Technischen Regeln f{\"u}r Gefahrstoffe der in Plattenbauten eingebaute Morinol-Fugendichtstoff ein Gefahrstoff, so dass beim bautechnischen Umgang mit diesem Material vom Ausbau bis zur Entsorgung hohe Anforderungen an den Arbeits- und Gesundheitsschutz sowie den Umweltschutz zu erf{\"u}llen sind. Derzeit erfolgt der Gefahrstoffausbau durch verschiedene, in h{\"o}chstem Maß kostenintensive und ergonomisch unbefriedigende sowie technisch unzureichende Verfahren. Ein besonderes Defizit besteht beim Ausbau des Fugendichtstoffes bei Fugen mit einer geringen Breite, Fugen mit konischem Fugenverlauf, Fugen mit tief in den Fugenraum reichenden Dichtstoffmassen, in Kreuzungsbereichen von Horizontal- und Vertikalfugen und in Eckbereichen. Bei diesen Fugentypen muss bisher zum Ausbau des Fugendichtstoffes der Beton beidseitig der Fugenflanke abgestemmt werden. Der Beton wird zusammen mit dem anhaftenden Fugendichtstoff als Gefahrstoff beseitig. Die Zielstellung der Arbeit besteht in der systematischen Entwicklung technischer L{\"o}sungen zum Ausbau von Fugendichtstoffen am Beispiel der asbesthaltigen Fugendichtstoffe in Plattenbauten. An die Verfahrensl{\"o}sung werden die Anforderungen verbesserter Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz, optimierte Technologie und h{\"o}here Wirtschaftlichkeit gestellt. Bestandteile dieser Entwicklung sind die Untersuchung der Schwerpunkte Fugenarten, Merkmale asbesthaltiger Fugendichtungen, betroffene Bausubstanz und die Analyse der rechtlichen und arbeitsschutzrechtlichen Rahmenbedingungen f{\"u}r den Umgang mit asbesthaltigen Fugendichtstoffen. Die Untersuchung der gegenw{\"a}rtig verf{\"u}gbaren Arbeitsverfahren und die Darstellung der Defizite dieser L{\"o}sungen ist eine grundlegende Vorraussetzung f{\"u}r weitere Entwicklungsarbeiten. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen wird ein Konzept f{\"u}r die Entwicklung neuer Verfahrensl{\"o}sungen aufgestellt. Thermische und mechanische Verfahren werden erstmalig systematisch untersucht. Durch die Bewertung der verschiedenen Verfahren wird eine L{\"o}sung ermittelt und abschließend hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Ergonomie, Faser- und Staubemission, L{\"a}rmemission und Vibration bewertet.}, subject = {Asbestsanierung}, language = {de} } @phdthesis{Pham2007, author = {Pham, Hoang Anh}, title = {Dynamic system identification based on selective sensitivity}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.80}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070320-8483}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {System identification is often associated with the evaluation of damage for existing structures. Usually, dynamic test data are utilized to estimate the parameter values for a given structural model. This requires the solution of an inverse problem. Unfortunately, inverse problems in general are ill-conditioned, particularly with a large number of parameter to be determined. This means that the accuracy of the estimated parameter values is not sufficiently high in order to enable a damage identification. The goal of this study was to develop an experimental procedure which allows to identify the system parameters in substructures with high reliability. For this purpose, the method of selective sensitivity was employed to define special dynamic excitations, namely selectively sensitive excitation. Two different approaches have been introduced, which are the quasi-static approach and the iteratively experimental procedure. The former approach is appropriate for statically determinate structures and excitation frequencies below the structure's fundamental frequency. The latter method, which uses a-priori information about the parameters to be identified to set up an iterative experiment, can be applied to statically indeterminate structures. The viability of the proposed iterative procedure in detection of small changes of structure's stiffness was demonstrated by a simple laboratory experiment. The applicability of the strategy, however, depends largely on experimental capacity. It was also experienced that such a test is associate with expensive cost of equipments and time-consuming work.}, subject = {Systemidentifikation}, language = {en} } @phdthesis{Higuchi2007, author = {Higuchi, Shoko}, title = {Cost-Benefit Based Maintenance Optimization for Deteriorating Structures}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1288}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20080513-13616}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2007}, abstract = {In recent years increasingly consideration has been given to the lifetime extension of existing structures. This is based on the fact that a growing percentage of civil infrastructure as well as buildings is threatened by obsolescence and that due to simple monetary reasons this can no longer be countered by simply re-building everything anew. Hence maintenance interventions are required which allow partial or complete structural rehabilitation. However, maintenance interventions have to be economically reasonable, that is, maintenance expenditures have to be outweighed by expected future benefits. Is this not the case, then indeed the structure is obsolete - at least in its current functional, economic, technical, or social configuration - and innovative alternatives have to be evaluated. An optimization formulation for planning maintenance interventions based on cost-benefit criteria is proposed herein. The underlying formulation is as follows: (a) between maintenance interventions structural deterioration is described as a random process; (b) maintenance interventions can take place anytime throughout lifetime and comprise the rehabilitation of all deterioration states above a certain minimum level; and (c) maintenance interventions are optimized by taking into account all expected life-cycle costs (construction, failure, inspection and state-dependent repair costs) as well as state- or time-dependent benefit rates. The optimization is performed by an evolutionary algorithm. The proposed approach also allows to determine optimal lifetimes and acceptable failure rates. Numerical examples demonstrate the importance of defining benefit rates explicitly. It is shown, that the optimal solution to maintenance interventions requires to take action before reaching the acceptable failure rate or the zero expected net benefit rate level. Deferring decisions with respect to maintenance not only results, in general, in higher losses, but also results in overly hazardous structures.}, subject = {Kosten-Nutzen-Analyse}, language = {en} } @phdthesis{Nour2006, author = {Nour, Mohamed}, title = {A Flexible Model for Incorporating Construction Product Data into Building Information Models}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.740}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060317-7781}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {When considering the integration and interoperability between AEC-FM software applications and construction products' data, it is essential to investigate the state-of-the-art and conduct an extensive review in the literature of both Building Information Models and electronic product catalogues. It was found that there are many reasons and key-barriers that hinder the developed solutions from being implemented. Among the reasons that are attributed to the failure of many previous research projects to achieve this integration aim are the proprietary developments of CAD vendors, the fragmented nature of construction product data i.e. commercial and technical data, the prefabrication versus on-site production, marketing strategies and brand-naming, the referencing of a product to the data of its constituents, availability of life-cycle data in a single point in time where it is needed all over the whole life-cycle of the product itself, taxonomy problems, the inability to extract search parameters from the building information model to participate in the conduction of parametric searches. Finally and most important is keeping the product data in the building information model consistent and up-to-date. Hence, it was found that there is a great potential for construction product data to be integrated to building information models by electronic means in a dynamic and extensible manner that prevents the model from getting obsolete. The study has managed to establish a solution concept that links continually updated and extensible life-cycle product data to a software independent building information model (IFC) all over the life span of the product itself. As a result, the solution concept has managed to reach a reliable building information model that is capable of overcoming the majority of the above mentioned barriers. In the meantime, the solution is capable of referencing, retrieving, updating, and merging product data at any point in time. A distributed network application that represents all the involved parties in the construction product value chain is simulated by real software tools to demonstrate the proof of concept of this research work.}, subject = {Produktinformation}, language = {en} } @phdthesis{Sorge2006, author = {Sorge, Hans-Christian}, title = {Technische Zustandsbewertung metallischer Wasserversorgungsleitungen als Beitrag zur Rehabilitationsplanung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.813}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070516-8681}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Die Instandhaltung der st{\"a}dtischen Trinkwassernetze ist Aufgabenschwerpunkt der Wasserversorgungsunternehmen bzw. Netzbetreiber. Dazu notwendige Rehabilitationsplanungen st{\"u}tzen sich zurzeit weitgehend auf die Trendprognose von Schadensraten und die Erfahrungen der Mitarbeiter. Der Einfluss wesentlicher Kenngr{\"o}ßen wie Werkstoffeigenschaften oder die Resttragf{\"a}higkeit des Rohres bleiben hierbei gr{\"o}ßtenteils unber{\"u}cksichtigt. {\"U}ber materialtechnische Untersuchungen werden die notwendigen Kenngr{\"o}ßen ermittelt, die eine zuverl{\"a}ssige Bewertung des technischen Zustands des Rohrstrangs erm{\"o}glichen. So lassen sich die Prognose der technischen Nutzungsdauer und Rehabilitationsplanungen auf eine solide Basis stellen. In dieser Dissertationsschrift wird hierzu ein Untersuchungs- und Bewertungsalgorithmus mit integrierten Prognoseverfahren erarbeitet.}, subject = {Instandhaltungsplanung}, language = {de} } @phdthesis{Gehrmann2006, author = {Gehrmann, Hans-Joachim}, title = {Mathematische Modellierung und experimentelle Untersuchungen zur Pyrolyse von Abf{\"a}llen in Drehrohrsystemen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.772}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060806-8119}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {F{\"u}r die Optimierung eines bereits bestehenden Prozesses, z.B. im Hinblick auf den maximal m{\"o}glichen Durchsatz bei gleich bleibender Qualit{\"a}t der Pyrolyseprodukte oder f{\"u}r die Einstellung der Betriebsparameter bei einem unbekannten Einsatzstoff, kann ein mathematisches Modell eine erste Absch{\"a}tzung f{\"u}r die Einstellung betrieblicher Parameter, wie z.B. Temperaturprofile im Gas und Feststoff, geben. Dar{\"u}ber hinaus kann man mit einem Modell f{\"u}r neu zu konzipierende Anlagen konstruktive Parameter ermitteln oder {\"u}berpr{\"u}fen. In dem hier dargestellten vereinfachten Modellansatz werden u. a. die Umsatzvorg{\"a}nge f{\"u}r ein Partikelkollektiv mit Hilfe von Summenparametern aus Untersuchungen an einer Thermowaage und erg{\"a}nzend im Drehrohr ermittelt. Das Prozessmodell basiert auf einem Reaktormodell, das das Verweilzeitverhalten des Einsatzstoffes im Reaktor beschreibt und einem Basismodell, bestehend aus Massen- und Energiebilanzen f{\"u}r Solid und Gas sowie Ans{\"a}tzen zur Trocknung und zum Umsatz. Im Hinblick auf die Verf{\"u}gbarkeit von stoffspezifischen Daten von Abf{\"a}llen sind insbesondere zur Berechnung des Verweilzeitverhaltens und des Umsatzes im Heißbetrieb vereinfachende Ans{\"a}tze durch die Bildung von Summenparametern hilfreich. Das Prozessmodell wurde schrittweise validiert: Zun{\"a}chst wurde in Kaltversuchen ein Summenparameter, der u.a. die unbekannten Reibungsverh{\"a}ltnisse im Drehrohr ber{\"u}cksichtigt, durch Vergleich von Experiment und Rechnung f{\"u}r Sand ermittelt. F{\"u}r heterogene Abfallgemische kann dieser Materialfaktor zwar f{\"u}r Kaltversuche bestimmt werden (soweit dies f{\"u}r Abf{\"a}lle m{\"o}glich ist), im Heißbetrieb {\"a}ndern sich jedoch alle wesentlichen Stoffparameter wie Partikeldurchmesser, Sch{\"u}ttdichte und Sch{\"u}ttwinkel sowie die Reibungsverh{\"a}ltnisse. F{\"u}r diesen Fall wird der Materialfaktor zu Eins gesetzt und die wesentlichen Stoffgr{\"o}ßen umsatzabh{\"a}ngig modelliert. Dazu ist die Kenntnis der Sch{\"u}ttdichten, statischen Sch{\"u}ttwinkel und mittleren Partikeldurchmesser vom Abfall und Koks aus dem Abfall notwendig. Die mit diesen Stoffdaten berechnete Verweilzeit wurde in einem Heißversuch bei der Pyrolyse von Brennstoff aus M{\"u}ll- (BRAM) Pellets mit einem Fehler von ca. 20 \% erreicht. Das Basismodell wurde zun{\"a}chst ohne Umsatz an Messergebnisse mit Sand im Drehrohr unter Variation von Temperaturen und Massenstrom angepasst bevor mit diesem Modell die Pyrolyse von einem homogenen Einsatzstoff (Polyethylen mit Sand) im Drehrohr berechnet wurde. Hier konnte bereits gezeigt werden, dass mit diesem vereinfachten Modellansatz gute Ergebnisse beim Vergleich von Modell und Experiment erzielt werden k{\"o}nnen. Im n{\"a}chsten Schritt wurde der Sand angefeuchtet, um die Teilmodelle der Trocknung unterhalb und bei Siedetemperatur zu validieren. Die Mess- und Modellierungsergebnisse stimmen gut miteinander {\"u}berein. F{\"u}r ein Abfallgemisch aus BRAM-Pellets konnte der Verlauf der Solidtemperaturen unter der Ber{\"u}cksichtigung variabler Stoffwerte des Solids und eines Verschmutzungsfaktors, der den Belag des Drehrohres mit anklebendem Pellets bis zur Verkokung ber{\"u}cksichtigt, gut wiedergegeben werden. Die Gastemperaturen k{\"o}nnen in erster N{\"a}herung ausreichend genau durch das mathematische Modell beschrieben werden. Mit diesem vereinfachten mathematischen Modellansatz steht nun ein Hilfsmittel zur Auslegung und Optimierung von indirekt beheizten Drehrohren zur Verf{\"u}gung, um bei einem neuen Einsatzstoff mit Daten aus experimentellen Basisuntersuchungen, die Temperaturverl{\"a}ufe im Feststoff und Gas sowie die Gaszusammensetzung in Abh{\"a}ngigkeit der wesentlichen Einflussgr{\"o}ßen abzusch{\"a}tzen.}, subject = {Pyrolyse}, language = {de} } @phdthesis{Bubner2006, author = {Bubner, Andr{\´e}}, title = {Datenmodelle zur Bearbeitung von Ingenieuraufgaben am Beispiel von Wohnh{\"a}usern in Stahlbauweise}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.808}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070423-8580}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Modelle bilden die Grundlage der Planung. Sie repr{\"a}sentieren die zur Bearbeitung erforderlichen Eigenschaften eines Bauwerks in einer an die spezifische Aufgabe angepassten Form. Zwischen den verschiedenen zur Abbildung des Bauwerks eingesetzten Modellen bestehen fachliche Zusammenh{\"a}nge bez{\"u}glich der darin abgebildeten Aspekte. Diese Abh{\"a}ngigkeiten werden in der praktischen Planungsbearbeitung gegenw{\"a}rtig auf Grundlage von Erfahrungswerten, normativen Vorgaben und vereinfachenden Annahmen ber{\"u}cksichtigt. Die detailliertere Modellierung von Bauwerkseigenschaften f{\"u}hrt zu einer engeren Verzahnung der verschiedenen Modelle. Um eine fachliche Inselbildung zu vermeiden, ist eine entsprechend angepasste Abbildung der zwischen den einzelnen Modellen bestehenden Beziehungen erforderlich. Mit den steigenden Anspr{\"u}chen an eine Bearbeitung von Ingenieuraufgaben gewinnt eine {\"u}ber den Zweck der Bereitstellung ausgew{\"a}hlter Informationen zum Bauwerk und der Unterst{\"u}tzung eines Datenaustauschs zwischen verschiedenen Fachplanern hinausgehende datentechnische Abbildung an Bedeutung. Dies setzt eine Diskussion der Anforderungen an eine solche Beschreibung aus fachlicher Sicht voraus. Die Untersuchung der fachlichen Anforderungen wird am Beispiel von Wohnh{\"a}usern in Stahlbauweise gef{\"u}hrt.}, subject = {Modellierung}, language = {de} } @phdthesis{Haefner2006, author = {H{\"a}fner, Stefan}, title = {Grid-based procedures for the mechanical analysis of heterogeneous solids}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.858}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070830-9185}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {The importance of modern simulation methods in the mechanical analysis of heterogeneous solids is presented in detail. Thereby the problem is noted that even for small bodies the required high-resolution analysis reaches the limits of today's computational power, in terms of memory demand as well as acceptable computational effort. A further problem is that frequently the accuracy of geometrical modelling of heterogeneous bodies is inadequate. The present work introduces a systematic combination and adaption of grid-based methods for achieving an essentially higher resolution in the numerical analysis of heterogeneous solids. Grid-based methods are as well primely suited for developing efficient and numerically stable algorithms for flexible geometrical modeling. A key aspect is the uniform data management for a grid, which can be utilized to reduce the effort and complexity of almost all concerned methods. A new finite element program, called Mulgrido, was just developed to realize this concept consistently and to test the proposed methods. Several disadvantages which generally result from grid discretizations are selectively corrected by modified methods. The present work is structured into a geometrical model, a mechanical model and a numerical model. The geometrical model includes digital image-based modeling and in particular several methods for the theory-based generation of inclusion-matrix models. Essential contributions refer to variable shape, size distribution, separation checks and placement procedures of inclusions. The mechanical model prepares the fundamentals of continuum mechanics, homogenization and damage modeling for the following numerical methods. The first topic of the numerical model introduces to a special version of B-spline finite elements. These finite elements are entirely variable in the order k of B-splines. For homogeneous bodies this means that the approximation quality can arbitrarily be scaled. In addition, the multiphase finite element concept in combination with transition zones along material interfaces yields a valuable solution for heterogeneous bodies. As the formulation is element-based, the storage of a global stiffness matrix is superseded such that the memory demand can essentially be reduced. This is possible in combination with iterative solver methods which represent the second topic of the numerical model. Here, the focus lies on multigrid methods where the number of required operations to solve a linear equation system only increases linearly with problem size. Moreover, for badly conditioned problems quite an essential improvement is achieved by preconditioning. The third part of the numerical model discusses certain aspects of damage simulation which are closely related to the proposed grid discretization. The strong efficiency of the linear analysis can be maintained for damage simulation. This is achieved by a damage-controlled sequentially linear iteration scheme. Finally a study on the effective material behavior of heterogeneous bodies is presented. Especially the influence of inclusion shapes is examined. By means of altogether more than one hundred thousand random geometrical arrangements, the effective material behavior is statistically analyzed and assessed.}, subject = {B-Spline}, language = {en} } @phdthesis{Hoffmann2006, author = {Hoffmann, Sabine}, title = {Numerische und experimentelle Untersuchung von Phasen{\"u}bergangsmaterialien zur Reduktion hoher sommerlicher Raumtemperaturen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.823}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070709-8790}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Moderne B{\"u}roarchitektur mit R{\"a}umen in Leichtbauweise und großen transparenten Fassa-denanteilen versch{\"a}rft im Zusammenwirken mit hohen internen Lasten die Problematik der sommerlichen {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden. Phasen{\"u}bergangsmaterialien (PCM: phase change materials) stellen eine interessante M{\"o}glichkeit dar, sommerliche {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden ohne aufw{\"a}ndige Anlagentechnik wie beispielsweise Klimaanlagen zu reduzieren. Der thermische Komfort in R{\"a}umen, die mit einem PCM-Putz ausgestattet sind, kann signifikant erh{\"o}ht werden. Die Arbeit untersucht Anwendungsm{\"o}glichkeiten und Optimierungspotential eines PCM-Putzes auf experimentelle und numerische Weise. Zur Untersuchung des PCM-Putzes wurden materialtechnische und experimentelle sowie numerische und numerisch-analytische Methoden eingesetzt. Die Kenntnis der thermischen Parameter des PCM-Putzes ist unabl{\"a}ssig f{\"u}r die Berechnung der m{\"o}glichen Temperaturreduktionen. Zur Bestimmung der Latentw{\"a}rme, des qualitativen Schmelz- und Erstarrungsprozesses sowie des Temperaturintervalls, in dem der Phasen{\"u}bergang stattfindet, wurden Messungen mit einem Differential Scanning Calorimeter (DSC) durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung des PCM-Putzes wurden zwei identische Testr{\"a}ume in Leichtbauweise erstellt. Die R{\"a}ume wurden im Verifikationsobjekt „Eiermannbau" des Sonderforschungsbereiches SFB 524 der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar gemessen. Nach der {\"U}berpr{\"u}fung, dass sich beide R{\"a}ume thermisch gleich verhalten, wurde ein Raum mit dem PCM-Putz und der zweite Raum mit einem vergleichbaren Innenputz ohne PCM verputzt. Thermoelemente zur Temperaturmessung im Bauteil, an der Oberfl{\"a}che und zur Raumlufttemperaturbestimmung wurden angebracht und mit einer Messwerterfassungsanlage verbunden. Der Verlauf der Außenlufttemperatur und die Globalstrahlung am Standort der Versuchsr{\"a}ume wurden aufgezeichnet, um einen Klimadatensatz zu erstellen. F{\"u}r die Berechnung der Temperaturverteilung in einem PCM-Bauteil mit kontinuierlichem Phasen{\"u}bergang existiert keine geschlossene analytische L{\"o}sung. Daher wurde ein numerischer Ansatz gew{\"a}hlt, bei dem der Phasen{\"u}bergang im Temperaturbereich T1 bis T2 mit Hilfe einer temperaturabh{\"a}ngigen W{\"a}rmekapazit{\"a}t c(T) innerhalb der erweiterten Fou-rier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung dargestellt wird. Die Funktion c(T) wird auf Basis der DSC-Messungen bestimmt. Die Modellierung erfolgte mit einem Finite-Differenzen-Verfahren auf Grundlage der Fourier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung. Im Rahmen der Arbeit wurde ein PCM-Modul entwickelt, das in ein Geb{\"a}udesimulationsprogramm implementiert wurde. Mit dem neuen Modul lassen sich sowohl die Temperaturverl{\"a}ufe in einem PCM-Bauteil wie auch seine Wechselwirkung mit dem Raumklima darstellen. Eine Validierung des entwickelten PCM-Moduls anhand von zahlreichen experimentellen Daten der Versuchsr{\"a}ume wurde f{\"u}r das PCM-Modul erfolgreich durchgef{\"u}hrt. Sommerliche {\"U}berhitzungsstunden k{\"o}nnen durch PCM in Wand- und Deckenelementen deutlich reduziert werden. Der PCM-Putz eignet sich vor allem f{\"u}r Anwendungen in Leichtbauten wie z.B. moderne B{\"u}ror{\"a}ume. In R{\"a}umen, in denen bereits eine ausreichende thermische Masse vorhanden ist, ist die Temperaturreduktion durch PCM nur gering. Kann das PCM w{\"a}hrend der Nachtstunden nicht erstarren, ersch{\"o}pft sich seine F{\"a}higkeit zur Latentw{\"a}rmespeicherung. Erh{\"o}hte Nachtl{\"u}ftung f{\"u}hrt bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen zu h{\"o}herem W{\"a}rme{\"u}bergang und kann damit zur besseren Entladung des PCM beitragen. Im Rahmen der Dissertation konnten Aussagen zur idealen Phasen{\"u}bergangstemperatur in Abh{\"a}ngigkeit des verwendeten Materials und der Schichtdicke getroffen werden. Die Reduktion der Oberfl{\"a}chentemperaturen, die sich bei Einsatz eines PCM-Putzes unter geeigneten Randbedingungen ergibt, betr{\"a}gt 2.0 - 3.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 3.0 - 5.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Diese Werte wurden sowohl numerisch als auch durch experimentelle Untersuchungen ermittelt. Die Reduktion der Lufttemperaturen aufgrund einer Konditionierung des Raumes mit PCM-Putz betr{\"a}gt bei geeigneten thermischen Verh{\"a}ltnissen ca. 1.0 - 2.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 2.0 - 3.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Die operative Temperatur als wichtiger Komfortparameter kann durch den Einsatz des PCM-Putzes um bis zu 4 K gesenkt werden. Damit l{\"a}sst sich mit Hilfe eines PCM-Putzes die thermische Behaglichkeit in einem Raum deutlich erh{\"o}hen.}, subject = {Bauphysik}, language = {de} } @phdthesis{Blickling2006, author = {Blickling, Arno}, title = {Spezifikation des Bau-Solls durch interaktive Modellierung auf virtuellen Baustellen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.790}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20061105-8311}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Heutige Methoden zur Soll-Spezifikation von Bauleistungen (Kostenermittlung und zeitliche Ablaufplanung) gehen von einer abstrahierten und vereinfachten Betrachtung der Zusammenh{\"a}nge bei Bauprojekten aus. Leistungsverzeichnisse, Kostenermittlungen und Bauzeitpl{\"a}ne orientieren sich nur indirekt an der Geometrie des Bauwerks und der Baustelle. Die dabei verwendeten Medien wie Papier, 2D-Dateien, digitale Leistungsbeschreibungen oder 3D-Darstellungen lassen die Suche nach Informationen auf der Baustelle zu einem zeitaufw{\"a}ndigen und in Anbetracht existierender Medientechnologien ineffizienten Prozess werden. Interaktive virtuelle Umgebungen erlauben die Aufl{\"o}sung starrer Zusammenh{\"a}nge durch interaktive Eingriffe des Anwenders und visualisieren komplexe bauproduktionstechnische Vorg{\"a}nge. Das Konzept der visuellen interaktiven Simulation der Bauproduktion sieht vor, die Soll-Spezifikation anhand eines interaktiven 3D-Modells zu entwickeln, um r{\"a}umliche Ver{\"a}nderungen und parallele Prozesse auf der virtuellen Baustelle im Rahmen der Entscheidungsfindung zum Bauablauf besser ber{\"u}cksichtigen zu k{\"o}nnen. Verlangt man einen hohen Grad an Interaktivit{\"a}t mit dem 3D-Modell, dann bieten sich Computerspieltechnologien sehr gut zu Verifikationszwecken an. Die visuelle interaktive Simulation der Bauproduktion ist damit als eine 3D-modellbasierte Methode der Prozessmodellierung zu verstehen, die Entscheidungen als Input ben{\"o}tigt und die Kostenermittlung sowie die zeitliche Ablaufplanung als Output liefert.}, subject = {Virtuelle Realit{\"a}t}, language = {de} } @phdthesis{Roessler2006, author = {R{\"o}ßler, Christiane}, title = {Hydratation, Fließf{\"a}higkeit und Festigkeitsentwicklung von Portlandzement - Einfluss von Fließmitteln, Alkalisulfaten und des Abbindereglers}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.799}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070206-8425}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Eine zielf{\"u}hrende Anwendung von Zusatzmitteln bei der Ausf{\"u}hrung anspruchsvoller Betonbauten setzt einen hohen Kenntnisstand bez{\"u}glich der Wirkungsmechanismen und Interaktionen der einzelnen Betonkomponenten voraus. In der vorliegenden Arbeit wurden einige Aspekte der Zementhydratation in Abh{\"a}ngigkeit von der Fließmittelzugabe diskutiert. Im Ergebnis liefern die Teile eins und zwei der vorliegenden Arbeit einen Beitrag dazu, Ver{\"a}nderungen der Fließf{\"a}higkeit von Zementleim in Abh{\"a}ngigkeit der Zementhydratation und Fließmittelzugabe besser zu verstehen. Es konnte so z.B. gezeigt werden, dass Bildung langprismatischer Kristalle (z.B. Syngenit, Gips) die Fließf{\"a}higkeit von Zementleim und Beton vermindert. Infolge anhaltender Scherung von Zementleimen / Betonen mit langprismatischen Kristallen wird ein Zuwachs an Fließf{\"a}higkeit erzielt. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass dies darauf zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, dass die Kristalle in eine Vorzugsorientierung relativ zur Scherbewegung rotieren. Weiterhin wurde der Mechanismus einer so genannten Zement-Fließmittel-Inkompatibilit{\"a}t aufgezeigt. Durch diese Erweiterung des Kenntnisstandes zum Einfluss von Fließmitteln auf die Zementhydratation ist es m{\"o}glich der Zement-Fließmittel-Inkompatibilit{\"a}t durch gezielte Auswahl des Zementes vorzubeugen. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass der Zement ein ausgewogenes Verh{\"a}ltnis an zur Reaktion zur Verf{\"u}gung stehendem C3A und Menge / L{\"o}slichkeit des Abbindereglers besitzt. Fließmittel ver{\"a}ndern nicht nur die Verarbeitungseigenschaften sondern auch die Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Zementstein und Beton. Im dritten Teil der vorliegenden Arbeit wird daher der Einfluss der Fließmittel und deren verfl{\"u}ssigender Wirkung auf die Festigkeitsentwicklung von Zementstein und C3S untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die dispergierende Wirkung der Fließmittel auch ohne Verminderung des Wasserzementwertes, eine Verdichtung des Zementsteingef{\"u}ges erzielt werden kann. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass durch die Erh{\"o}hung der Partikelpackungsdichte am Anfang der Hydratation die Ausbildung der festigkeitsgebenden C-S-H Phasen ver{\"a}ndert wird. Ein dichteres Verwachsen dieser nanostrukturierten C-S-H Phasen erm{\"o}glicht einen zus{\"a}tzlichen Festigkeitszuwachs.}, subject = {Zement}, language = {de} } @phdthesis{Schoenhardt2005, author = {Sch{\"o}nhardt, Matthias}, title = {Geostatistische Bearbeitung unsicherer Baugrunddaten zur Ber{\"u}cksichtigung in Sicherheitsnachweisen des Erd- und Grundbaus}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.665}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050922-7014}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {In der Dissertation werden die Unsicherheiten von Baugrundkenngr{\"o}ßen f{\"u}r die Erstellung von geologischen Halbraummodellen auf der Grundlage geostatistischer Methoden entgegen dem bislang {\"u}blichen Herangehen mit einbezogen. Infolge der unsicheren Kenngr{\"o}ßen ist das abgeleitete Halbraummodell aus unsicheren geologischen Homogenbereichen zusammengesetzt. In einem probabilistischen Sicherheitsnachweis werden die unsicheren Parameter der Grenzzustandsgleichung und das unsichere geologische Modell gemeinsam betrachtet. Die geostatistischen Methoden sind unterteilt in die experimentelle und theoretische Variographie sowie das Kriging. Die Ber{\"u}cksichtigung von unsicheren Eingangskenngr{\"o}ßen f{\"u}r die geologische Modellbildung f{\"u}hrt zu Variogrammfunktionen mit unsicheren Parametern. Bis zum experimentellen Variogramm sind die Variogrammparameter und deren Unsicherheit analytisch nachvollziehbar beziehungsweise absch{\"a}tzbar. In den weiteren Teilschritten der geostatistischen Modellbildung ist der Einfluss unsicherer Kenngr{\"o}ßen auf Teilergebnisse nur numerisch nachzuvollziehen. F{\"u}r die umfangreichen Simulationen stand keine Software zur Verf{\"u}gung. Als Teilleistung dieser Arbeit wurde hierf{\"u}r die eigenst{\"a}ndige Anwendung „GeoStat" erstellt. Sie erm{\"o}glicht die Berechnung und Auswertung der Fortpflanzung von Unsicherheiten auf numerischem Weg in beliebigen Teilschritten bis hin zur geologischen Modellbildung. Mit dem {\"U}bergang vom experimentellen zum theoretischen Variogramm sind wesentliche Zusammenh{\"a}nge zwischen der Unsicherheit der Kenngr{\"o}ßen und der Unsicherheiten der Parameter f{\"u}r das sph{\"a}rische, das exponentielle und das Gauß'sche Modell mit den Ergebnissen aus GeoStat ableitbar. Der Schwellenwert dieser Funktionen ist proportional zur relativen Kenngr{\"o}ßenunsicherheit. Eine Absch{\"a}tzung der oberen Schranke des Schwellenwertes und dessen Unsicherheit wird angegeben. Die Reichweite ist ein charakteristischer Kennwert des Untersuchungsgebietes. Die Parameterunsicherheiten der Variogrammfunktionen wirken sich in Relation zur Kenngr{\"o}ßenunsicherheit nur gering auf den Prognosewert am unbeprobten Ort infolge des Kriging aus. Die Varianz des Prognosewertes ist geringer als die Kenngr{\"o}ßenvarianzen, aber nicht vernachl{\"a}ssigbar klein. Es ist grunds{\"a}tzlich zu unterscheiden, ob die Kenngr{\"o}ßenvarianzen ausschließlich durch unsichere Parameter der theoretischen Variogrammfunktion repr{\"a}sentiert oder deren Eigenvarianzen zus{\"a}tzlich im Kriging ber{\"u}cksichtigt werden. Mit der alleinigen Ber{\"u}cksichtigung der unsicheren theoretischen Variogrammparameter wird die Standardabweichung der Krigingprognose untersch{\"a}tzt. Sie haben maßgeblichen Einfluss auf die Krigingvarianz als Modellvarianz und deren Standardabweichung. Mit der Einbeziehung der Kenngr{\"o}ßenunsicherheiten kann die Standardabweichung der Prognose realistischer simuliert werden. Sie hat keinen direkten Einfluss auf die Krigingvarianz. Der abgeleitete Unsicherheitsplot, ein Resultat dieser Arbeit, kombiniert die Modellunsicherheit des Krigings und die Varianz des Prognosewertes im unbeprobten Untersuchungsgebiet auf der Grundlage des Varianzenfortpflanzungsgesetzes. F{\"u}r geotechnische Sicherheitsnachweise ist neben der Informationsdichte auch die Optimierung des geologischen Modells wesentlich. Dieses ist vom auszuwertenden Grenzzustand auf der Grundlage eines Sicherheitsnachweises abh{\"a}ngig, so dass vor der geostatistischen Baugrundmodellierung die Sensitivit{\"a}t der in den Grenzzustand eingehenden Kenngr{\"o}ßen zu untersuchen ist. Es hat sich gezeigt, dass die Erh{\"o}hung der Datengesamtheit f{\"u}r die geologische Modellbildung nur dann sinnvoll ist, wenn parallel die Unsicherheit der relevanten Kenngr{\"o}ßen im Sicherheitsnachweis innerhalb der unsicheren Homogenbereiche reduziert wird. F{\"u}r den Referenzstandort f{\"u}hren {\"a}quivalent zur Ber{\"u}cksichtigung der unsicheren Steifemoduln die unsicheren Halbraummodelle zur erheblichen Zunahme der erforderlichen Fundamentabmessungen. Die Unsicherheit der Steifemoduln war maßgebender als die Unsicherheiten des Halbraummodells, obwohl die Datenbasis f{\"u}r die geostatistische Modellierung gering war. Bisher werden in probabilistischen Sicherheitsnachweisen zwar unsichere Kenngr{\"o}ßen, jedoch deterministische geologische Modelle betrachtet. Die unsicheren Kenngr{\"o}ßen innerhalb der Homogenbereiche eines geologischen Modells haben im aufgezeigten Sicherheitsnachweis zwar den maßgebenden Einfluss, doch sind die Unsicherheiten im geologischen Modell nicht zu vernachl{\"a}ssigen. Wege und Grenzen der Ber{\"u}cksichtigung dieses kombinierten Einflusses werden mit dieser Arbeit untersucht und aufgezeigt. Das Anwendungsbeispiel zeigt, dass die optimale geologische Modellbildung spezifisch f{\"u}r den Sicherheitsnachweis vorzunehmen ist. Werden die Unsicherheiten der Kenngr{\"o}ßen innerhalb der Homogenbereiche und unsicheren geologischen Modelle ber{\"u}cksichtigt, wird ein sch{\"a}rferes Abbild der Realit{\"a}t erreicht.}, subject = {Geostatistik}, language = {de} } @phdthesis{Beer2005, author = {Beer, Daniel G.}, title = {Systementwurf f{\"u}r verteilte Applikationen und Modelle im Bauplanungsprozess}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.750}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060418-7892}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Der Planungsprozess im Konstruktiven Ingenieurbau ist gekennzeichnet durch drei sich zyklisch wiederholende Phasen: die Phase der Aufgabenverteilung, die Phase der parallelen Bearbeitung mit entsprechenden Abstimmungen und die Phase der Zusammenf{\"u}hrung der Ergebnisse. Die verf{\"u}gbare Planungssoftware unterst{\"u}tzt {\"u}berwiegend nur die Bearbeitung in der zweiten Phase und den Austausch der Datenbest{\"a}nde durch Dokumente. Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung einer Systemarchitektur, die in ihrem Grundsatz alle Phasen der verteilten Bearbeitung und unterschiedliche Arten der Kooperation (asynchron, parallel, wechselseitig) ber{\"u}cksichtigt und bestehende Anwendungen integriert. Das gemeinsame Arbeitsmaterial der Beteiligten wird nicht als Dokumentmenge, sondern als Menge von Objekt- und Elementversionen und deren Beziehungen abstrahiert. Elemente erweitern Objekte um applikationsunabh{\"a}ngige Eigenschaften (Features). F{\"u}r die Bearbeitung einer Aufgabe werden Teilmengen auf Basis der Features gebildet, f{\"u}r deren Elemente neue Versionen abgeleitet und in einen privaten Arbeitsbereich geladen werden. Die Bearbeitung wird auf Operationen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, mit denen das gemeinsame Arbeitsmaterial konsistent zu halten ist. Die Systemarchitektur wird formal mit Mitteln der Mathematik beschrieben, verf{\"u}gbare Technologie beschrieben und deren Einsatz in einem Umsetzungskonzept dargestellt. Das Umsetzungskonzept wird pilothaft implementiert. Dies erfolgt in der Umgebung des Internet in der Sprache Java unter Verwendung eines Versionsverwaltungswerkzeuges und relationalen Datenbanken.}, subject = {Planungsprozess}, language = {de} } @phdthesis{Grosse2005, author = {Grosse, Marco}, title = {Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.734}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060215-7725}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {In der Arbeit wird ein r{\"a}umliches Materialmodell f{\"u}r den anisotropen Werkstoff Holz vorgestellt. Dessen Leistungsf{\"a}higkeit wird durch Verifikationsrechnungen und die Simulation eigener Versuche aufgezeigt. In diesen Versuchen wurde das Tragverhalten spezieller Schubverbindungselemente der Brettstapel-Beton-Verbundbauweise untersucht. Die Kombination eines Brettstapels mit einer schubfest angeschlossenen Betonplatte ist eine vorteilhafte M{\"o}glichkeit, Schnittholz mit geringem Querschnitt effektiv in biegebeanspruchten Bauteilen einzusetzen. Es werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zu den Schubverbindungselementen Flachstahlschloss und Nutverbindung vorgestellt. Diese zeichnen sich durch eine {\"u}ber die gesamte Plattenbreite kontinuierliche {\"U}bertragung der Schubkraft per Kontaktpressung aus. Vor allem in Brettstapel-Beton-Verbunddecken werden somit ein sehr hoher Verschiebungsmodul sowie eine eminente Tragf{\"a}higkeit erreicht. Um mit numerischen Strukturanalysen die in den Versuchen beobachteten Versagensmechanismen ad{\"a}quat abbilden und realistische Prognosen f{\"u}r das Tragverhalten von Bauteilen oder Verbindungen treffen zu k{\"o}nnen, muss das physikalisch nichtlineare Verhalten aller beteiligter Baustoffe in die Berechnungen einbezogen werden. Im Rahmen der Dissertation wurde ein auf der Plastizit{\"a}tstheorie basierendes Materialmodell f{\"u}r Nadelholz hergeleitet und in das FE-Programm ANSYS implementiert, welches die Mikrostruktur des Holzes als verschmierendes Ersatzkontinuum erfasst. Anhand des anatomischen Aufbaus des inhomogenen, anisotropen und porigen Werkstoffs werden die holzspezifischen Versagensmechanismen und die daraus abgeleiteten konstitutiven Beziehungen erl{\"a}utert. Das ausgepr{\"a}gt anisotrope Tragverhalten von Holz ist vor allem durch erstaunliche Duktilit{\"a}t bei Stauchung, spr{\"o}des Versagen bei Zug- und Schubbeanspruchung und enorme Festigkeitsunterschiede in den Wuchsrichtungen gekennzeichnet. Die Auswirkungen der gr{\"o}ßtenteils unabh{\"a}ngig voneinander auftretenden, mikromechanischen Versagensmechanismen auf die Spannungs-Verformungsbeziehungen wurden durch die Formulierung ad{\"a}quater Ver- resp. Entfestigungsfunktionen in Abh{\"a}ngigkeit der Beanspruchungsmodi erfasst. Das dem Materialmodell zu Grunde liegende mehrfl{\"a}chige Fließkriterium ber{\"u}cksichtigt die Interaktion aller sechs Komponenten des r{\"a}umlichen Spannungszustandes. Die durchgef{\"u}hrten Verifikations- und Simulationsberechnungen belegen, dass der erarbeitete Ansatz sowohl zur Bewertung des Tragverm{\"o}gens als auch zur Beurteilung von Riss- bzw. Sch{\"a}digungsursachen von Holzbauteilen eingesetzt werden kann. Die numerische Simulation er{\"o}ffnet neue, bisher wenig beachtete M{\"o}glichkeiten zur Untersuchung komplexer Holzstrukturen sowie Anschlussdetails und wird sich auf Grund der Aussagekraft und Flexibilit{\"a}t auch im Ingenieurholzbau mehr und mehr gegen{\"u}ber ausschließlich experimenteller Untersuchung durchsetzen.}, subject = {Holzbau}, language = {de} } @phdthesis{Baselau2005, author = {Baselau, Christian}, title = {Entwicklung eines Verfahrens zur Beurteilung der Verkehrsqualit{\"a}t auf Straßen mit 2+1-Verkehrsf{\"u}hrung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.737}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060221-7754}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, f{\"u}r Strecken mit 2+1-Verkehrsf{\"u}hrung (Straßentyp RQ 15,5) ein Verfahren zum Nachweis der Verkehrsqualit{\"a}t zu entwickeln. Dabei wurden in einem ersten Schritt zun{\"a}chst f{\"u}r freie Streckenabschnitte Beziehungen zwischen den Verkehrsst{\"a}rken (q) und den mittleren Pkw-Reisegeschwindigkeiten (v) ermittelt und darauf aufbauend ein Bemessungsverfahren abgeleitet. In einem zweiten Schritt wurde das Verfahren erweitert, um f{\"u}r den Fall der Einbindung planfreier Knotenpunkte ebenfalls eine Bewertung vornehmen zu k{\"o}nnen. Bislang standen in Deutschland keine ausreichenden Erkenntnisse {\"u}ber den Zusammenhang zwischen q und v f{\"u}r Strecken mit einem RQ 15,5 zur Verf{\"u}gung. Eine Literaturanalyse ergab, dass sich fr{\"u}here Untersuchungen mehrheitlich mit dem Aspekt der Verkehrssicherheit besch{\"a}ftigten. Somit stellten die eigenen Messungen und die daran anschließende Erg{\"a}nzung von Daten mit Hilfe einer mikroskopischen Verkehrsflusssimulation den Schwerpunkt der Untersuchung dar. Die empirischen Untersuchungen hatten - verglichen mit q-v-Beziehungen f{\"u}r herk{\"o}mmliche Landstraßenabschnitte - ein zum Teil deutlich h{\"o}heres Geschwindigkeitsniveau bei vergleichbaren Verkehrsst{\"a}rken zum Ergebnis. Dar{\"u}ber hinaus konnten zum Teil wesentlich h{\"o}here {\"U}berholraten festgestellt werden als bei einbahnig zweistreifigen Streckenabschnitten, bei denen ein {\"U}berholen im Gegenverkehr erlaubt ist. Zweifellos tragen auch die zweistreifigen Abschnitte eines RQ 15,5 dazu bei, Fahrzeugpulks aufzul{\"o}sen. F{\"u}r die aus mehreren aufeinander folgenden ein- und zweistreifigen Abschnitten bestehenden Untersuchungsstrecken, konnte jedoch insgesamt keine bedeutsame Pulkaufl{\"o}sung festgestellt werden. Dies ist vor allem dadurch begr{\"u}ndet, dass die Strecken mit einem einstreifigen Abschnitt endeten. Das Simulationsprogramm LASI2+1 wurde speziell auf die Simulation des Verkehrsablaufs auf einer Strecke mit 2+1-Verkehrsf{\"u}hrung abgestimmt. Die Kalibrierung des Modells erfolgte auf Basis von Erkenntnissen lokaler Messungen (insbesondere Zeitl{\"u}cken und Geschwindigkeitsverteilungen). Im Rahmen der Validierung erfolgte ein Abgleich zwischen den Ergebnissen der Messungen mit den mit LASI2+1 simulierten f{\"u}r jede einzelne nachgebildete Untersuchungsstrecke anhand der Parameter q und v. Mit LASI2+1 wurden zahlreiche Simulationsl{\"a}ufe durchgef{\"u}hrt, bei denen eine Vielzahl von Kombinationen der Streckenparameter sowie der Verkehrszusammensetzung bei einem m{\"o}glichst breiten Spektrum von Verkehrsbelastungen betrachtet wurden. Die Ergebnisse lagen zun{\"a}chst in „Punktwolken" vor, wobei jeweils ein Punkt beschrieben wird durch eine in einem 5-Minuten-Intervall g{\"u}ltige Verkehrsst{\"a}rke q und der zu diesem Intervall geh{\"o}rigen mittleren Reisegeschwindigkeit der Pkw v. Zur Darstellung der den Verkehrsablauf beschreibenden Punktwolken wurden verschiedene makroskopische Modelle getestet. Dabei wurden ein- und zweistreifige Abschnitte getrennt voneinander betrachtet. Nach Anwendung mathematischer Verfahren zur Kurvenanpassung ergaben f{\"u}r die einstreifigen Abschnitte Wurzelfunktionen die besten N{\"a}herungen zur Beschreibung der Zusammenh{\"a}nge zwischen q und v. F{\"u}r die leicht konvexen Auspr{\"a}gungen in den q-v-Punktwolken der zweistreifigen Abschnitte lieferten lineare Funktionen, die {\"u}ber Verkehrsdichte (k)-Geschwindigkeits-Relationen hergeleitet wurden, die besten Ergebnisse. Mit Hilfe von varianzanalytischen Berechnungen konnten außerdem die Einfl{\"u}sse der verschiedenen Trassierungsparameter quantifiziert werden. L{\"a}ngsneigung und Schwerverkehrsanteile wurden direkt in den insgesamt zehn q-v-Diagrammen dargestellt. Einfl{\"u}sse durch die L{\"a}ngen der Teilabschnitte bzw. die Anzahl der Abschnitte wurden {\"u}ber Abminderungen bzw. Erh{\"o}hungen der Pkw-Reisegeschwindigkeiten ber{\"u}cksichtigt. Daraus wurden in einem weiteren Schritt Korrekturfaktoren ermittelt. F{\"u}r den konkreten Fall eines planfreien Knotenpunkttyps im so genannten unkritischen Wechselbereich wurden weitere Einfl{\"u}sse auf die Pkw-Reisegeschwindigkeit ermittelt, die die Auswirkungen der sich im Knotenpunkt {\"a}ndernden Verkehrsst{\"a}rke (n{\"a}mlich deutlich geringere Geschwindigkeiten gegen{\"u}ber dem durchgehenden Fahrstreifen) ber{\"u}cksichtigen. Durch die Ergebnisse dieser Arbeit liegen erstmals abgesicherte q-v-Diagramme f{\"u}r freie Strecken mit 2+1-Verkehrsf{\"u}hrung einschließlich planfreier Knotenpunkte in unkritischen Wechselbereichen vor, die einen Diskussionsbeitrag f{\"u}r eine Aufnahme in Fortschreibungen der derzeit g{\"u}ltigen Regelwerke darstellen.}, subject = {Verkehrsablauf}, language = {de} } @phdthesis{Schwabach2005, author = {Schwabach, Enrico}, title = {Verformumgs- und Degradationsverhalten von niederzyklisch uniaxial druckbeanspruchtem Beton}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.662}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050815-6953}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Analyse der last- und zeitabh{\"a}ngigen Verformungseigenschaften und der Steifigkeits-Degradation von unbewehrtem Normalbeton und hochfestem, selbstverdichtendem Beton (SVB). Neben experimentellen Untersuchungen werden numerische Simmulationen des Beton-Kriechverhaltens unter kurzzeitiger, quasi-statischer, uniaxialer Druckbeanspruchung vorgenommen.}, subject = {E-Modul}, language = {de} } @phdthesis{Weyhe2005, author = {Weyhe, Stefan}, title = {Bauschadensprophylaxe als Beitrag zur Qualit{\"a}tssicherung w{\"a}hrend der Bauausf{\"u}hrung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.466}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050310-5647}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Grundlage der Arbeit bilden eigene aktuelle Bauschadensuntersuchungen in Deutschland. Die j{\"a}hrlichen M{\"a}ngel- und Schadensbeseitigungskosten betragen auf der Basis ausgewerteter Gutachten 4,1 \% der Bauinvestitionen und liegen h{\"o}her als die bisherigen Angaben der Bauschadensberichte der Bundesregierung. Eine Verbesserung der Bauqualit{\"a}t ist trotz Einf{\"u}hrung von Qualit{\"a}tsmanagementsystemen in den letzten Jahren nicht feststellbar. Diagnose-Werkzeuge aus der station{\"a}ren Industrie zur Feststellung einer mangelnden {\"U}bereinstimmung der geforderten Qualit{\"a}t mit der erreichten Qualit{\"a}t w{\"a}hrend der Bauausf{\"u}hrung sind nicht unmittelbar anwendbar. Aufbauend auf neuen Ans{\"a}tzen zur interaktiven und interdisziplin{\"a}ren Verdichtung aller Pr{\"u}fungen wird in dieser Arbeit ein System zur Qualit{\"a}tssicherung in der Bauausf{\"u}hrung aufgezeigt. Dieses wird als System der „Helfenden Pr{\"u}fungen" bezeichnet. Grundbausteine sind die Anwendung der „Fehler-M{\"o}glichkeits- und -Einfluss-Analyse" unter Ber{\"u}cksichtigung prozessspezifischer Erfahrungen sowie Prophylaxekriterien, hergeleitet aus Fehlern, Baum{\"a}ngeln und Bausch{\"a}den. Das System der „Helfenden Pr{\"u}fungen" ist ein dynamisches System zur baubegleitenden Qualit{\"a}tssicherung in der Bauausf{\"u}hrung. Es erm{\"o}glicht die Verkettung der Pr{\"u}fungen verschiedener am Bau Beteiligter aufbauend auf einer Eigen{\"u}berwachung durch die Ausf{\"u}hrenden. Automatische Vergleiche der Pr{\"u}fergebnisse und die Transparenz des Systems schaffen mehr Vertrauen zwischen den am Bau Beteiligten. Bei konsequenter Durchf{\"u}hrung der abgestimmten Pr{\"u}fverfahren kann nur ein aktueller Informations- und Wissensstand die Fortf{\"u}hrung der Bauleistungen in den Teilprozessen erm{\"o}glichen. Die Verifizierung des Systems der „Helfenden Pr{\"u}fungen" erfolgte im Rahmen der Forschungsarbeit als baubetriebliches Kommunikationsmodell.}, subject = {Bauausf{\"u}hrung}, language = {de} } @phdthesis{Most2005, author = {Most, Thomas}, title = {Stochastic crack growth simulation in reinforced concrete structures by means of coupled finite element and meshless methods}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.725}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20051219-7623}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {The complex failure process of concrete structures can not be described in detail by standard engineering design formulas. The numerical analysis of crack development in concrete is essential for several problems. In the last decades a large number of research groups have dealt with this topic and several models and algorithms were developed. However, most of these methods show some difficulties and are limited to special cases. The goal of this study was to develop an automatic algorithm for the efficient simulation of multiple cracking in plain and reinforced concrete structures of medium size. For this purpose meshless methods were used to describe the growth of crack surfaces. Two meshless interpolation schemes were improved for a simple application. The cracking process of concrete has been modeled using a stable criterion for crack growth in combination with an improved cohesive crack model which can represent the failure process under combined crack opening and crack sliding very well. This crack growth algorithm was extended in order to represent the fluctuations of the concrete properties by enlarging the single-parameter random field concept for multiple correlated material parameters.}, subject = {Gitterfreie Methode}, language = {en} } @phdthesis{Lehmkuhl2004, author = {Lehmkuhl, Hansj{\"o}rg}, title = {Zur praktischen Anwendung numerischer Analysemethoden f{\"u}r Stabilit{\"a}tsprobleme}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.676}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20051013-7102}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {In der t{\"a}glichen Ingenieurpraxis werden in zunehmenden Maße numerische Analysen im Rahmen der Finite-Elemente-Methode auch zur Untersuchung stabilit{\"a}tsgef{\"a}hrdeter Strukturen eingesetzt. F{\"u}r die aktuelle Praxis, insbesondere im konstruktiven Stahlbau, ist jedoch festzustellen, dass zwischen der fortgeschrittenen Theorie und dem Niveau der praktischen Anwendung numerischer Stabilit{\"a}tsanalysen eine große Kluft besteht. Aus praktischer Sicht erscheint es unumg{\"a}nglich, die weiter wachsende Diskrepanz zwischen den umfangreichen theoretischen M{\"o}glichkeiten und der gegenw{\"a}rtigen Praxis abzubauen. Damit steht der praktisch t{\"a}tige Ingenieur vor der Aufgabe, sein Wissen auf dem Gebiet numerischer Stabilit{\"a}tsanalysen zu vertiefen und bereits vorhandene FE-Programme um Berechnungsalgorithmen f{\"u}r umfassende numerische Stabilit{\"a}tsanalysen zu erweitern. Daf{\"u}r werden in der Arbeit die Grundlagen einer FEM- orientierten modernen Stabilit{\"a}tstheorie einheitlich und aus Sicht einer praktischen Anwendung aufbereitet. Die Darstellung von realisierten programmtechnischen Umsetzungen f{\"u}r erweiterte Analysenmethoden wie Nachbeulanalysen, Pfadwechsel und Approximationen imperfekter Pfade erm{\"o}glicht eine Erweiterung des Methodenvorrates. Die innerhalb der Arbeit untersuchten Beispiele zeigen, dass durch die Anwendung der behandelten Verfahren das Tragverhalten einer stabilit{\"a}tsgef{\"a}hrdeten Struktur wesentlich besser eingesch{\"a}tzt werden kann als bei Beschr{\"a}nkung auf die herk{\"o}mmlichen Analysemethoden.}, subject = {Nichtlineare Stabilit{\"a}tstheorie}, language = {de} } @phdthesis{Ressel2004, author = {Ressel, Oliver}, title = {Entscheidungshilfen f{\"u}r die Planung von Anlagen zum naßmechanischen Recycling von Betonrestmassen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.79}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040511-831}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Trotz der weiten Verbreitung erfolgt die Planung der Restbetonrecyclinganlagen immer noch durch learnig-by-doing, da verfahrenstechnisches Grundlagenwissen nicht vorliegt. Wer an verantwortlicher Stelle die Investition in eine neue oder in die Verbesserung einer bestehenden Restbetonrecyclinganlage beurteilen soll, steht vor einer komplexen Entscheidung, die unter Ber{\"u}cksichtigung unterschiedlichster Kriterien getroffen werden muss. In der Praxis besteht hinsichtlich der Qualit{\"a}tssicherung der Recyclingprodukte, der Ablagerungen der noch reaktiven Zementpartikel, der Bemessung der eingesetzten Maschinen, der praktikablen Handhabung hinsichtlich einiger Detailprobleme sowie der Anordnung der verfahrenstechnischen Komponenten in Bezug zur Gel{\"a}ndeoberkante weitgehend Unklarheit. Das allgemeine Verlangen nach einer durchdachten Entscheidungshilfe und die Notwendigkeit, zu einem sachlich begr{\"u}ndeten Urteil zu kommen, macht Entscheidungshilfen f{\"u}r die Planung von Restbetonrecyclinganlagen erforderlich. Insbesondere da Fehlentscheidungen nicht nur mit großem Aufwand r{\"u}ckg{\"a}ngig gemacht werden k{\"o}nnen. Hierf{\"u}r wurden 18 maßgebliche Entscheidungskriterien entwickelt. Diese Entscheidungskriterien wurden im Rahmen der Nutzwertanalyse als Projektziele entwickelt. Die erarbeiteten Kriterien einteilen: - Kriterien zur Qualit{\"a}tssicherung bei der Verwendung der Recyclingprodukte F{\"u}r die Wiederverwendung der Recyclingprodukte Restwasser und Restbetonzu- schlag sind im technischen Regelwerk Verfahrensweisen vorgechrieben. Hinsichtlich der Prozesse bei der Wiederverwendung konnten deutliche Ver- besserungspotentiale aufgezeigt werden. Besonders die Anwendung von online- Dichtemessverfahren im Vergleich zur Ar{\"a}ometermessung verbessert die Len- kungsprozesse zur Qualit{\"a}tssicherung. Aber auch die weitere Klassierung oder das getrennte Lagern und Dosieren des Restbetonzuschlags im Vergleich zu der im technischen Regelwerk vorgeschriebenen Verfahrensweise des volumetrischen Absch{\"a}tzens bringt Verbesserungspotential. - Kriterien zur Minimierung von Ablagerungen Noch reaktive Zementpartikel kommen zeitweise permanent mit Anlagen- komponenten, Leitungen und Beckeninnenfl{\"a}chen der Recyclinganlage in Be- r{\"u}hrung. Ablagerungen von Zementpartikeln, die den Betrieb der Anlage be- hindern, verschlechtern oder sogar verhindern, sind unvermeidbar. Aller- dings kann, wie im Rahmen dieser Arbeit gezeigt wurde, eine Minimierung der Ablagerungen durch geeignete Maßnahmen herbeigef{\"u}hrt werden. Die Ablage- rungen im Suspensionsbeckenlassen sich durch den Zustand der homogenen Suspension sowie durch das Str{\"o}mungsbild angepasste Formgebung minimieren. Durch die geeignete Gef{\"a}llewahl und vor allem durch die korrekte Wahl der Pumpenart k{\"o}nnen die Ablagerungen in Leitungen minimiert werden. - Kriterien zur Bemessung der verfahrenstechnischen Apparate Die Auslegung der Recyclinganlage hinsichtlich der Auswaschleistung, der R{\"u}hrerleistung und der Gr{\"o}ße des Suspendierraumes erfolgt bisher anhand von praktischen Erfahrungswerten. In dieser Arbeit wurde f{\"u}r die Auswasch- leistung ein allgemeing{\"u}ltiges Berechnungsmodel hergeleitet. Dar{\"u}ber hinaus wurde gezeigt, dass die R{\"u}hrerleistung f{\"u}r das Suspendieren von Restwasser berechnet werden kann. Die Gr{\"o}ße des Suspendierraumes kann unter Be- r{\"u}cksichtigung der zu- und abfließenden Materialstr{\"o}me berechnet werden. Das Trennverhalten des mechanischen Klassierers wurde im Rahmen einer Ver- suchsreihe mit folgenden Ergebnissen ermittelt: a. Die Klassierdurchs{\"a}tze steigen mit gr{\"o}ßer werdendem Entleerdurchsatz. ufgrund der Pufferwirkung des mechanischen Klassierers, bei der die diskontinuierlich in den Aufgabetrichter gef{\"u}llte Restbetontr{\"u}be (Ent- leeren) in einem kontinuerlichen Prozess (Klassieren) durch den Trog gef{\"o}rdert wird, n{\"a}hert sich der Klassierdurchsatz asymtotisch einem Grenzwert an. b. Das Masseausbringen rbz wird signifikant vom Klassierdurchsatz und weniger vom Entleerdurchsatz beeinflusst. c. Die Korngr{\"o}ßenverteilung des Restbetons, des Restbetonzuschlags und des Restwassers belegen anschaulich den erreichten Trenneffekt. d. Die Trennkorngr{\"o}ße steigt mit zunehmendem Klassierdurchsatz an. Diese Tendenz ist allerdings nur bei Betrachtung des "nassen" Klassier- durchsatzes signifikant erkennbar. Bei Betrachtung des "trockenen" Durchsatzes ergibt sich keine Abh{\"a}ngigkeit. Die Ursache hierf{\"u}r ist, dass in den "nassen" Durchsatz Prozesse wie Tr{\"u}beagitation und Feinkorn- konzentration indirekt eingehen. e. Der Fehlkornanteil < 125 µm im Restbetonzuschlag steigt ebenfalls mit "nassem" Klassiersatz an. f. Im Unterschied dazu bestehen f{\"u}r den Fehlkornanteil > 125 µm im Rest- wasser signifikante Abh{\"a}ngigkeiten zu Entleer- und Klassierdurchs{\"a}tzen. Ursache ist der tote Fluss. - Kriterien zur Praktikabilit{\"a}t des Anlagenberiebes - Interdependenzen zwischen Anlagenkomponenten}, subject = {Restbeton}, language = {de} } @phdthesis{Pastohr2004, author = {Pastohr, Henry}, title = {Thermodynamische Modellierung eines Aufwindkraftwerkes}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.81}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040803-867}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die Energieversorgung auf der Erde wird zuk{\"u}nftig zu einem Problem. Bedingt ist dies durch eine fortschreitende Verknappung der nat{\"u}rlichen Ressourcen, wie Kohle, Gas und {\"O}l sowie einer Zunahme der CO2-Konzentration und anderer Schadstoffe in der Atmosph{\"a}re. Regenerative Energiequellen m{\"u}ssen genutzt werden, um den steigenden Energiebedarf zu sichern. Eine interessante M{\"o}glichkeit zur Nutzung der Solarenergie stellt das Aufwindkraftwerk dar. Das Aufwindkraftwerk besteht aus einem Kamin, um den ein Glasdachkollektor auf dem Erdboden angeordnet ist. Am Fuße des Kamins befinden sich Turbinen und Generatoren. Die einfallende Solarenergie wird haupts{\"a}chlich {\"u}ber die Wechselwirkung mit dem Erdreich in thermische Energie, in kinetische Energie, in Rotationsenergie und in elektrische Energie umgewandelt. Das Ziel der Arbeit bestand in der physikalisch-mathematischen Modellierung, der genaueren Erkennung des Wirkprinzips und der Diskussion der Anlagenparameter Leistung und Wirkungsgrad. Im Rahmen dieser Aufgabe wurden dazu station{\"a}re und instation{\"a}re Computational Fluid Dynamic (CFD) Modelle und station{\"a}re und instation{\"a}re vereinfachte Modelle entwickelt, diskutiert und miteinander verglichen. Grundlegend neue Erkenntnisse wurden bei den Verl{\"a}ufen der Temperaturen im Kollektor, insbesondere der Erdoberfl{\"a}chentemperatur erreicht. Parameteranpassungen im W{\"a}rme{\"u}bergangsmodell und Widerstandsmodell f{\"u}hrten f{\"u}r vier ausgew{\"a}hlte, station{\"a}re Sonnenenergien auf eine gute {\"U}bereinstimmung zwischen den Ergebnissen (Temperaturhub, Druckentnahme, Leistung und Wirkungsgrad) des station{\"a}ren, hybriden Modells und des station{\"a}ren CFD-Modells. Weiterhin stimmen die lokalen Gr{\"o}ßen W{\"a}rme{\"u}bergangskoeffizient, Erdoberfl{\"a}chentemperatur, Lufttemperatur und Glasdachtemperatur gut zwischen den Modellen {\"u}berein. Mit dem CFD Modell wurden der Prototyp und 3 Großkraftwerke berechnet. Mit dem entwickelten instation{\"a}ren FDM-Modell wurden erstmalig numerische Langzeitsimulationen (1 Jahr) durchgef{\"u}hrt. Zur {\"U}berpr{\"u}fung des Modells wurden die Ergebnisse mit Messwerten aus Manzanares verglichen, wobei eine gute {\"U}bereinstimmung erreicht werden konnte. Das Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die stattfindenden thermodynamischen und str{\"o}mungsmechanischen Prozesse in einem Aufwindkraftwerk konnte durch die Arbeit maßgeblich verbessert werden.}, subject = {Aufwindkraftwerk}, language = {de} } @phdthesis{Adami2004, author = {Adami, Kay}, title = {Beitrag zur physikalisch nichtlinearen Analyse von Aussteifungssystemen mit Methoden der mathematischen Optimierung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.78}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040329-812}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in der Entwicklung einer Strategie zur physikalisch nichtlinearen Analyse von Aussteifungssystemen. Der Anwendungsschwerpunkt umfasst neben dem traditionellen Aufgabenumfang zur Analyse neu zu errichtender Tragwerke gleichzeitig auch Planungsaufgaben, die mit Umbau- und Sanierungsmaßnahmen verbunden sind. Ver{\"a}nderungen, die sich w{\"a}hrend der Nutzungsgeschichte oder im Revitalisierungsprozess ergeben, werden in den Berechnungsmodellen ber{\"u}cksichtigt. In vielen F{\"a}llen ist es aus planerischer Sicht zweckm{\"a}ßig, die Nichtlinearit{\"a}t des Materialverhaltens zur Erschließung von Tragreserven in den normativen Nachweiskonzepten mit einzubeziehen. Der damit verbundene numerische Aufwand wird durch die Verwendung separater Modelle zur Erfassung des Querschnitts- und des Systemtragverhaltens begrenzt, ohne die Komplexit{\"a}t der Aufgabenstellung zu reduzieren. Aus detaillierten Querschnittsuntersuchungen der Tragw{\"a}nde werden integrale Materialbeziehungen abgeleitet, welche die Grundlage f{\"u}r die nichtlineare Tragwerksanalyse darstellen. Die Modellbildung gegliederter Aussteifungsw{\"a}nde basiert auf deren Zerlegung in ebene finite Stabsegmente, die sich durch die Diskretisierung in L{\"a}ngs- und in Querrichtung ergeben. Zus{\"a}tzlich zu den an den Stabenden angreifenden Normalkr{\"a}ften, Querkr{\"a}ften und Biegemomenten werden an den Elementl{\"a}ngsr{\"a}ndern Schubbeanspruchungen erfasst. Die physikalische Nichtlinearit{\"a}t wird durch die Einbeziehung integraler Materialbeziehungen an den Segmentr{\"a}ndern ber{\"u}cksichtigt. Die numerische Umsetzung erfolgt mit Methoden der mathematischen Optimierung. Die Leistungsf{\"a}higkeit der Berechnungsstrategie wird exemplarisch anhand von Untersuchungen an Aussteifungssystemen in Großtafelbauweise nachgewiesen.}, subject = {Stahlbeton}, language = {de} } @phdthesis{Lang2004, author = {Lang, Dominik H.}, title = {Damage potential of seismic ground motion considering local site effects}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.88}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040826-911}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {The main objective of the present work is to establish a link between the scientific fields of engineering seismology and structural engineering. Substantially it deals with the application and enhancements of methods coming from engineering seismology as well as their junctions to the fields of structural engineering respectively earthquake engineering. Based on real occurred earthquake damage inflicted to multistoried reinforced-concrete frame buildings, the influence of local site effects on the grade of structural damage is worked out. This relying on comprehensive investigations conducted during numerous field missions of German TaskForce after damaging earthquakes in Venezuela and T{\"u}rkiye. Instrumental investigations on both the structure and its local subsoil in order to identify the damage potential of seismic ground motion take center stage of the thesis. Thereby it is examined whether or not an estimated seismic demand representative in amplitude level and frequency characteristics is able to cause structural damage considering the vulnerability of the structure itself as well as the local site and subsoil conditions. Investigations are concentrated on selected RC frame structures with or without masonry infill walls.}, subject = {Erdbebenschaden}, language = {en} } @phdthesis{Berger2004, author = {Berger, Martin}, title = {Typologiebildung und Erkl{\"a}rung des Aktivit{\"a}ten-(Verkehrs-)verhaltens - ein Multimethodenansatz unter Verwendung der Optimal Matching Technik}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.203}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20041115-2108}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Vor dem Hintergrund des gesellschaftlichen Wandels sieht sich die Verkehrsforschung mit neuen Anforderungen an die Konzeption, Anpassung, Anwendung usw. von statistischen Ans{\"a}tzen zur Analyse des Aktivit{\"a}ten-(Verkehrs-)verhaltens konfrontiert, um auf Basis empirischer Daten ad{\"a}quat Zusammenh{\"a}nge der Verkehrsentstehung zu erforschen. Ausgehend von der musterorientierten Perspektive - das heißt Untersuchungsgegenstand sind chronologische Abfolgen von Ortsver{\"a}nderungen und T{\"a}tigkeiten in Form von Wege-Aktivit{\"a}tenmustern - besteht das Ziel einer m{\"o}glichst realit{\"a}tsnahen Abbildung und Erkl{\"a}rung von individuellen Unterschieden im Raum-Zeit-Verhalten. Neu bzw. kaum etabliert sind in diesem Kontext der eigens konzipierte Multimethodenansatz sowie die Optimal Matching Technik, die erweiterte Abbildungseigenschaften zur Distanzmessung zwischen Wege-Aktivit{\"a}tenmustern aufweist. Erkannt werden durch jene Methode gleiche T{\"a}tigkeiten bzw. Ortsver{\"a}nderungen, die zeitlich an unterschiedlichen Stellen der zu vergleichenden Muster angeordnet sind sowie identische Subsequenzen. Zielf{\"u}hrend in der Datenanalyse ist nachstehende Abfolge von Verfahren: Die Klassifikation von Wege-Aktivit{\"a}tenmustern zur Reduktionen deren immenser Komplexit{\"a}t gelingt durch Einsatz der Optimal Matching Technik. Diese quantifiziert (Un-){\"a}hnlichkeiten zwischen Wege-Aktivit{\"a}tenmustern („Abstandsmessung") unterschiedlicher Personen oder zu vergleichender Zeitabschnitte einer Person. Die dadurch berechnete Distanzmatrix bildet den Ausgangspunkt des clusteranalytischen Fusions-algorithmus, dessen Aufgabe die Zusammenfassung der Wege-Aktivit{\"a}tenmuster ist (explorative Stufe). Die Anwendung eines multinomialen Logit-Modells erm{\"o}glicht auf Individualebene die Vorhersage der Affinit{\"a}t zu Wege-Aktivit{\"a}tenmuster-Typen anhand von Merkmalswerten identifizierter Erkl{\"a}rungsgr{\"o}ßen der Personen, des Haushaltes usw. (induktive Stufe). Im Gegensatz zu einschl{\"a}gigen Forschungsarbeiten zeichnet sich die gew{\"a}hlte Untersuchungsstrategie durch die Objektivit{\"a}t des Vorgehens aus, da eine a-priori Bildung von Personen-kategorien nicht notwendig ist. Ebenso grenzt die Ber{\"u}cksichtigung der zuf{\"a}lligen und nicht-erkl{\"a}rbaren Verhaltensvariabilit{\"a}t durch das Wahrscheinlichkeitsprinzip des gew{\"a}hlten Logit-Modells das eigene Vorgehen von anderen Untersuchungen ab. Aufgrund der weitgehend ungekl{\"a}rten Anwendungsgrundlagen der Optimal Matching Technik befasst sich die vorliegende Arbeit zun{\"a}chst mit dessen inhaltlicher Ausrichtung am Untersuchungsgegenstand. Die Anpassung der festzulegenden Aufwandswerte, welche f{\"u}r die ben{\"o}tigten Aktionen angesetzt werden, um ein Wege-Aktivit{\"a}tenmuster in ein anderes zu transformieren, erfolgt mit Hilfe einer empirisch Absch{\"a}tzung, die weit {\"u}ber ein argumentatives Vorgehen hinausgeht. Der ermittelte Sequenzabstand inkludiert dabei die operationsspezifische Distanz bei {\"U}berg{\"a}ngen zwischen den konstituierenden Zust{\"a}nden der zu vergleichenden Wege-Aktivit{\"a}tenmuster („Zustands{\"a}hnlichkeit"). Abstandsmaß f{\"u}r die qualitativen Zust{\"a}nde ist dabei die ermittelte Priorit{\"a}t von wege- und t{\"a}tigkeitenbezogenen Handlungen. Die Relevanz einer Ausrichtung belegt auch die durchgef{\"u}hrte Sensitivit{\"a}tsanalyse: Das Ausmaß der Empfindlichkeit der Optimal Matching Technik ist insbesondere gegen{\"u}ber der Festlegung der Aufwandswerte betr{\"a}chtlich. Um die Analysepotenziale des Multimethodenansatzes zu demonstrieren, werden exemplarisch interpersonelle Unterschiede im w{\"o}chentlichen Aktivit{\"a}ten-(Verkehrs-)verhaltens (Datenbasis: deutsches Mobilit{\"a}tspanel) analysiert. Ergebnis der Klassifikation (explorative Analysestufe) ist eine auf den ersten Blick inhaltlich stichhaltige Wege-Aktivit{\"a}tenmuster-Typologie charakteristischer Wochenabl{\"a}ufe des Aktivit{\"a}ten-(Verkehrs-)verhaltens: Unterschiedliche Arten, zeitlicher Umfang und zeitliche Lage der Haupt-aktivit{\"a}ten, unterschiedliche Verkehrsverhaltensweisen sowie unterschiedliche clusterspezifische Tag zu Tag Rhythmen, Gleichf{\"o}rmigkeiten, Schwankungen usw. des Raum-Zeit-Verhaltens kennzeichnen die Wege-Aktivit{\"a}tenmuster-Typen. Die Abbildungs-eigenschaften der Optimal-Matching Technik zeichnen sich in den erstellten Clustern nur teilweise ab: W{\"a}hrend die Zustandselementkomposition - augenscheinlich betrachtet - passabel durch die Wege-Aktivit{\"a}tenmuster-Typologie abgebildet wird, bleibt ungewiss, ob und inwieweit dies f{\"u}r die Abfolge{\"a}hnlichkeit gilt. Aus dem induktiven Analyseschritt geht hervor: Alter, Geschlecht, Verf{\"u}gbarkeit einer {\"O}PNV-Zeitkarte, F{\"u}hrerscheinbesitz und mit herausragender Bedeutung der Erwerbsstatus signalisieren als maßgebende Erkl{\"a}rungsgr{\"o}ßen eine Trennwirkung. {\"U}berdies zeigt das Gesamtbild der ermittelten Wirkungsrichtungen und Effektst{\"a}rken {\"u}berzeugende Erkl{\"a}rungszusammenh{\"a}nge auf. Damit ist ein Nachweis der Praktikabilit{\"a}t des eigens konzipierten Multimethodenansatzes unter Verwendung der Optimal Matching Technik zur musterorientierten Analyse des Raum-Zeit-Verhaltens erbracht.}, subject = {Verkehrsverhalten}, language = {de} } @phdthesis{Lehmann2004, author = {Lehmann, Steffen}, title = {Untersuchungen zur Bewertung von Verbundbauteilen aus Brettstapelelementen im Fl{\"a}chenverbund mit mineralischen Deckschichten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.239}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20041216-2479}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Zur Verbindung des fl{\"a}chigen Bauteils Brettstapelelement mit mineralischer Deckschicht sind bisher kaum geeignete einfachste Fugenausbildungen untersucht. Bei dieser biegebeanspruchten hybriden Verbundkombination bietet das zugbeanspruchte Holz und die druckbeanspruchte mineralische Deckschicht im Verbund ein g{\"u}nstigeres Biegetragverhalten und verbessert im Vergleich zum reinen Brettstapeldeckenelement dessen Eigenschaften. F{\"u}r die Steifigkeit und die Tragf{\"a}higkeit der Verbundkonstruktion ist die Ausbildung der Verbundfuge, die effektive {\"U}bertragung der Schubkraft ausschlaggebend. Die vom Verfasser der Arbeit durchgef{\"u}hrten Versuche haben gezeigt, dass der Einsatz alternativer Verbundfugenausf{\"u}hrungen grunds{\"a}tzlich m{\"o}glich ist. Mit diesem Wissen scheint neben dem Einsatz nachgiebiger Verbindungsmittel auch die Heranziehung, Erfassung und Optimierung des Fl{\"a}chen- sowie Reibungsverbundes zwischen fl{\"a}chigen Holzelementen und mineralischen Deckschichten eine effiziente und sichere Fugenausbildung darzustellen. F{\"u}r weiterreichende und genauere Aussagen, sind neben der versuchstechnischen Abkl{\"a}rung der Wirksamkeit m{\"o}glicher chemischer als auch mechanischer Modifikationen der Holzoberfl{\"a}che in der Verbundfuge computergest{\"u}tzte Kurzzeit- sowie auch Langzeituntersuchungen zur Absch{\"a}tzung der M{\"o}glichkeiten und Zuverl{\"a}ssigkeit des Fl{\"a}chenverbundes zwischen Brettstapelelement und mineralischer Deckschicht unabdingbar gewesen. Als Deckschichtvarianten kamen Normalbeton, Zementestrich, Anhydritestrich und Geopolymerbeton zur Anwendung. Es konnte durch eine statistische Auswertung im Resultat ein Gesamt{\"u}berblick {\"u}ber das Tragverhalten von hybriden Verbundelementen mit mineralischen Deckschichten und spezieller Oberfl{\"a}chenbehandlung des Holzes gegeben werden. Dabei wirkten sich die Vorteile bei der Nutzung des Fl{\"a}chenverbundes vor allem auf den Gebrauchszustand des Bauteils aus. Die Steifigkeit des Verbundbauteils wurde durch den Fl{\"a}chenverbund erh{\"o}ht und es wurden damit g{\"u}nstigere Voraussetzungen f{\"u}r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit vor allem bei Spannweiten {\"u}ber 5,0 m erzielt. Die Untersuchungen zeigen die grundlegende Anwendbarkeit f{\"u}r Brettstapel im Fl{\"a}chenverbund mit mineralischen Baustoffen.}, subject = {Holzbau}, language = {de} } @phdthesis{FuellsackKoeditz2004, author = {F{\"u}llsack-K{\"o}ditz, Raimo}, title = {Verbundverhalten von GFK-Bewehrungsst{\"a}ben und Rissentwicklung in GFK-stabbewehrten Betonbauteilen}, isbn = {3-86068-240-7}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.227}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20041206-2344}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit werden im Rahmen von Ausziehversuchen die Verbundeigenschaften verschiedener Bewehrungsst{\"a}be aus glasfaserverst{\"a}rkten Kunststoffen (GFK) unter Ber{\"u}cksichti-gung signifikanter Einflussgr{\"o}ßen auf das Verbundverhalten wie Oberfl{\"a}chenprofilierung der St{\"a}be, Stabdurchmesser, Betonfestigkeit, Verbundl{\"a}nge sowie Beanspruchungsart unter einheitlichen Versuchsrandbedingungen bestimmt. Es erfolgt eine Bewertung der Einflussgr{\"o}ßen, der Verbundeigenschaften und des Verbundversagens der untersuchten GFK-Bewehrungsst{\"a}be. Basierend auf der Modellbildung zum Verbund zwischen GFK-St{\"a}ben und Beton wird die Bestimmung der Verankerungsl{\"a}nge aufgezeigt. Im Rahmen von Versuchen an GFK-stabbewehrten Dehnk{\"o}rpern und Balken wird die Auswirkung der spezifischen mechanischen Eigenschaften der GFK-St{\"a}be auf die Rissentwicklung gegen{\"u}ber stahlbewehrten Bauteilen untersucht. Insbesondere wird betrachtet, welchen Einfluss das Bewehrungsmaterial, der Bewehrungsgrad, die Betonfestigkeit sowie die Belastungsart auf die Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen sowie auf die Entwicklung des Rissbildes, der Rissbreiten und der Rissabst{\"a}nde haben. Auf Grundlage der experimentellen Untersuchungen wird die {\"U}bertragbarkeit der f{\"u}r Stahlbetonbauteile {\"u}blichen Ans{\"a}tze zur Bestimmung der Rissbreite auf GFK-stabbewehrte Betonbauteile bewertet.}, subject = {Verbundverhalten}, language = {de} } @phdthesis{ScholzSolbach2004, author = {Scholz-Solbach, Kai}, title = {Thermische Effekte der tiefgr{\"u}ndigen Bodenstabilisierung mit Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.416}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050307-3972}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen auftretenden thermischen Effekte und ihres Einflusses auf Wasser- und Wasserdampftransporte im Boden. Die Erw{\"a}rmung beruht vorrangig auf einer chemischen Reaktion, bei der das dem Boden zugemischte Calciumoxid mit Bodenwasser unter Freisetzung von W{\"a}rmeenergie zu Calciumhydroxid reagiert. Hierzu wurden zun{\"a}chst die thermischen Eigenschaften feink{\"o}rniger B{\"o}den und ihre Beeinflussung durch das Herstellen des Bindemittel-Boden-Gemisches in situ untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungen zum zeitlichen Verlauf der chemischen Reaktion und zur Gr{\"o}ße der dabei freigesetzten Reaktionsw{\"a}rme vorgenommen. Mit dem Vorhaben, die mit der S{\"a}ulenherstellung einhergehenden Temperaturfeld{\"a}nderungen zu erfassen, wurden danach die thermischen Anfangs- und Randbedingungen des Bodens und der Bodenoberfl{\"a}che untersucht und festgelegt. Anschließend wurden die zeitabh{\"a}ngigen Temperaturfeld{\"a}nderungen auf der Grundlage der W{\"a}rme{\"u}bertragung durch W{\"a}rmeleitung mit Hilfe des Finite-Elemente-Methode Programms Ansys® 6.1 numerisch simuliert. Das Finite-Elemente-Modell wurde durch die Nachrechnung von Feldversuchen verifiziert. Im Rahmen der Finite-Elemente-Berechnungen wurde die infolge der Hydratation des Branntkalkes stattfindende Erw{\"a}rmung des Bindemittel-Boden-Gemisches und des angrenzenden Bodens simuliert und hinsichtlich relevanter Einflussgr{\"o}ßen {\"u}berpr{\"u}ft. Untersucht wurde der Einfluss herstellungsbedingter Faktoren wie Bindemittelkonzentration, S{\"a}ulendurchmesser und S{\"a}ulenanordnung sowie der Einfluss nat{\"u}rlicher Faktoren wie Trockendichte und S{\"a}ttigungsgrad des Bodens. Die mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode ermittelten zeitabh{\"a}ngigen, im Boden auftretenden Temperaturgef{\"a}lle bilden die Grundlage f{\"u}r die Untersuchung der thermisch bedingten Wassertransportvorg{\"a}nge in der Stabilisierungss{\"a}ule und deren Umfeld. Zu diesem Zweck wurde die durch die Temperaturfeldbeeinflussung ge{\"a}nderte energetische Situation des Bodenwassers analysiert. Auch nicht-thermische, infolge der S{\"a}ulenherstellung auftretende Effekte wie die durch den >Stopfeffekt< bedingte lokale S{\"a}ttigungs{\"a}nderung und die Beeinflussung des osmotischen Potentials einschließlich der daraus resultierenden Wasserbewegungen wurden ber{\"u}cksichtigt. Alle thermisch verursachten Wasser- und Dampffl{\"u}sse bewirken ein Abstr{\"o}men von Porenwasser aus dem stabilisierten Erdk{\"o}rper in den umliegenden Boden. Baupraktisch bleiben die durch thermische Einfl{\"u}sse hervorgerufenen Wassertransportvorg{\"a}nge aufgrund ihres geringen Betrages jedoch unbedeutend. In abschließenden Temperaturfeldberechnungen wurden die thermischen Bodenkennwerte an die sich zeitlich ver{\"a}ndernde Wassers{\"a}ttigung des Bodens angepasst. Anhand der ermittelten Temperaturverl{\"a}ufe wurde aufgezeigt, dass der Einfluss der S{\"a}ttigungs{\"a}nderung auf die Berechnungsergebnisse sehr gering ist, und damit die Voraussetzung f{\"u}r die vorangegangene entkoppelte Betrachtung des W{\"a}rme- und Massestromes erf{\"u}llt ist. Aufgrund dieser Ergebnisse muss der mehrfach in der Literatur zitierte, auch mit der tiefgr{\"u}ndigen Bodenstabilisierung in Zusammenhang gebrachte, Einfluss der Erw{\"a}rmung auf die Verdunstung des Bodenwassers kritisch betrachtet und in Frage gestellt werden. Voraussetzung hierf{\"u}r ist der Transport von Wasser an die Bodenoberfl{\"a}che. Nennenswerte, auf Temperatureinfl{\"u}ssen beruhende Wasserbewegungen sind, wie die Berechnungsergebnisse gezeigt haben, nicht zu erwarten. Weitere Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen und deren Vorhersage sollten sich daher auf die mechanischen Effekte und auf die mineralogisch-chemischen Prozesse, wie die puzzolanischen Reaktionen, und die M{\"o}glichkeiten ihrer Prognose konzentrieren. Die Berechnungen haben gezeigt, dass die Temperaturentwicklung in der Stabilisierungss{\"a}ule im Wesentlichen durch die Bindemittelkonzentration, und ihr Ausk{\"u}hlungsverhalten vorrangig durch ihre geometrischen Abmessungen bestimmt wird. Diese Sachverhalte sind von den Bodenparametern, der f{\"u}r die Stabilisierung in Frage kommenden B{\"o}den, weitestgehend unabh{\"a}ngig. Temperaturmessungen stellen daher ein geeignetes Mittel zur Qualit{\"a}tssicherung bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-S{\"a}ulen dar, mit deren Hilfe sich Inhomogenit{\"a}ten bei der Bindemittelverteilung oder St{\"o}rungen beim Hydratationsvorgang (Abl{\"o}schen des Branntkalkes) nachweisen lassen. Entsprechende Hilfsmittel wurden angegeben.}, subject = {Bodenverbesserung }, language = {de} } @phdthesis{Berninger2004, author = {Berninger, Anna Maria}, title = {Mikrostrukturelle Eigenschaften von Quarz als Bestandteil sp{\"a}t reagierender, alkaliempfindlicher Zuschl{\"a}ge}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.478}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050310-4494}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Zwischen den Jahren 1920 und 1930 kam es an der kalifornischen K{\"u}ste zu Bausch{\"a}den an Br{\"u}cken und Fahrbahnen, die sich vor allem in einer deutlichen Rissbildung {\"a}ußerten. Seither werden immer wieder Bausch{\"a}den beschrieben, deren Ursache in der Reaktion von Zuschl{\"a}gen, die „reaktive" Kiesels{\"a}ure enthalten, mit der Porenl{\"o}sung des Betons zu sehen ist. Diese Reaktion wird als Alkali-Kiesels{\"a}ure Reaktion (AKR) bezeichnet. Seit der ersten Ver{\"o}ffentlichung von Stanton {\"u}ber die „alkali-aggregate reaction" an opalhaltigen Zuschl{\"a}gen sind hunderte von Forschungsarbeiten zu diesem Thema durchgef{\"u}hrt und deren Ergebnisse ver{\"o}ffentlicht worden. Trotz eingehender Forschung seit mehr als 8o Jahren ist weder der Mechanismus der AKR vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rt noch eine eindeutige Voraussage {\"u}ber die Gef{\"a}hrdung von Bauwerken oder Bauteilen mit potentiell AKR-empfindlichen Zuschl{\"a}gen m{\"o}glich. Das liegt vor allen Dingen daran, das es sich bei der AKR um eine Reaktion handelt, die aus einer komplexen Abfolge chemischer und physikalischer Prozesse besteht, die in ihrer Gesamtheit zu einer Sch{\"a}digung von Beton bzw. Betonbauteilen und Bauwerken f{\"u}hren k{\"o}nnen. Eine geschlossene Beschreibung und Behandlung dieser Reaktion ist nicht m{\"o}glich, solange keine befriedigende Kenntnis {\"u}ber den Ablauf der einzelnen Schritte vorliegt. Dazu bedarf es grunds{\"a}tzlicher Untersuchungen der einzelnen chemischen und physikalischen Reaktionsschritte sowie einer m{\"o}glichst quantitativen Bewertung der verschiedenen Einflussfaktoren. Grunds{\"a}tzlich gibt es weltweit eine ganze Reihe von Richtlinien und Normen , die dazu verhelfen sollen, Sch{\"a}digungen an Bauwerken durch AKR zu verhindern. In Deutschland ist das momentan g{\"u}ltige Regelwerk die sogenannte Alkali-Richtlinie des deutschen Ausschusses f{\"u}r Stahlbeton (DAfStb). Sie dient zur Beurteilung von Zuschlag nach DIN 4226 [6, 7, 8] mit alkaliempfindlichen Bestandteilen. Dabei bezieht sich der Teil 2 der Richtlinie auf Zuschl{\"a}ge mit Opalsandstein, Kieselkreide und Flint aus bestimmten Gewinnungsgebieten. Hier wird eine reine Zuschlagpr{\"u}fung gefordert. Teil 3 der Richtlinie bezieht sich auf pr{\"a}kambrische Grauwacken und andere alkaliempfindliche Gesteine. Gefordert werden hier Pr{\"u}fungen der Zuschl{\"a}ge selbst sowie Pr{\"u}fung an Betonbalken und 30er W{\"u}rfeln in der Nebelkammer. F{\"u}r die meisten in der Richtlinie genannten Zuschl{\"a}ge bilden die Pr{\"u}fungen und Vorschriften eine ausreichende Sicherheit, um eine AKR zu vermeiden. Dennoch treten immer wieder Sch{\"a}den mit Zuschl{\"a}gen auf, die nach der Alkali-Richtlinie als unempfindlich eingestuft werden m{\"u}ssten. Dabei handelt es sich in der Regel um Schadensf{\"a}lle, die erst nach mehreren Jahren mit sp{\"a}t reagierenden AKR-empfindlichen Zuschl{\"a}gen auftreten. Zu diesen Zuschl{\"a}gen, die gegebenenfalls speziell im Nebelkammertest innerhalb von neun Monaten keine signifikante Dehnung (<0,6mm/m) aufweisen, geh{\"o}ren Stressquarze, Kieselkalk, Granit, Porphyr, Kieselschiefer und Grauwacke. Die vorliegende Arbeit dient speziell der Beurteilung und Einordnung von unterschiedlichen kristallinen Quarzmodifikationen sowie der Ermittlung geeigneter Untersuchungsmethoden f{\"u}r die Beurteilung der AKR-Empfindlichkeit von Quarz.}, subject = {Quarz}, language = {de} } @phdthesis{Kanzow2004, author = {Kanzow, Ulrich Michael}, title = {Beschreibung des Fließwiderstandes in der numerischen Berechnung von Gerinnen mit extremer relativer Rauheit}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.418}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050307-4181}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die ein- und zweidimensionale numerische Berechnung der Fließvorg{\"a}nge in offenen Gerinnen findet zunehmend auch Anwendung in der Modellierung immer komplexerer Prozesse im unter Anderem im Bereich der {\"O}kosystemmodellierung in Gebirgs- und Mittelgebirgsb{\"a}chen. In diesem Bereich existieren zurzeit noch Probleme hinsichtlich der hydraulischen Prognoserechnungen. Neben den numerischen Grundlagen werden die Abh{\"a}ngigkeiten des Str{\"o}mungsfeldes von der Rauheitsstruktur der Sohle und der {\"U}berdeckungsh{\"o}he behandelt. Zur Untersuchung der Fließwiderstandsgleichungen wurden Laborversuche in einer Versuchsrinne durchgef{\"u}hrt. Es wird gezeigt, dass der {\"u}blicherweise verwendete Ansatz des mittleren Sohlgef{\"a}lles bei der Berechnung der Sohlschubspannungsgeschwindigkeit u* in Stufen-Becken-Sequenzen nicht zul{\"a}ssig ist. Stattdessen ist es erforderlich, die lokalen Energieliniengef{\"a}lle zu bestimmen und einzusetzen. Die Anwendung der aus der Literatur bekannten Ans{\"a}tze zur Beschreibung des Fließwiderstandes f{\"u}hrt zu keinen befriedigenden Ergebnissen und wird ausf{\"u}hrlich diskutiert. In der Untersuchung der verschiedenen Fließwiderstandsbeziehungen zeigte sich, dass insbesondere die ungen{\"u}gende Beschreibung der Rauheitstruktur der Sohloberfl{\"a}che durch einen charakteristischen Korndurchmesser des Sohlmaterials als unzureichend anzusehen ist. Hinsichtlich der Beschreibung rauer Oberfl{\"a}chenstrukturen wurde ein einfacher Segmentierungsalgorithmus entwickelt, der es erlaubt, komplizierte Oberfl{\"a}chenstrukturen zu vereinfachen und {\"u}ber die Standardabweichung abschnittsweise Rauheiten zuzuweisen. Dieses Verfahren wird in einem zweidimensionalen hydraulischen Modell eingesetzt. Hierdurch wird f{\"u}r die Wassertiefenbestimmung als auch f{\"u}r die Fließgeschwindigkeitsbestimmung eine Ber{\"u}cksichtigung der speziellen topographischen Verh{\"a}ltnisse erm{\"o}glicht.}, subject = {Rauigkeit}, language = {de} } @phdthesis{Hartnack2004, author = {Hartnack, Ralf}, title = {Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz}, series = {Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz}, journal = {Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz}, isbn = {978-3860682548}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.643}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050527-6732}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Das Langzeittragverhalten von St{\"u}tzen aus Holz wird entscheidend von der Gr{\"o}ße der Dauerlast und dem umgebenden Klima beeinflusst. Im Gegensatz zu Biegetr{\"a}gern haben diese Effekte auch Einfluss auf den Grenzzustand der Tragf{\"a}higkeit und sind unmittelbar Gegenstand von Sicherheitsaspekten. Der Eurocode 5 beachtet dies {\"u}berhaupt nicht, w{\"a}hrend in DIN 1052 (2004:08) Hinweise zur Bemessung gegeben sind. Da der Baustoff Holz infolge seines Wuchscharakters stark streuende Materialparameter aufweist, ist es kaum m{\"o}glich, Experimente in ausreichendem Umfang durchzuf{\"u}hren. Gegen eine solche experimentelle Untersuchung sprechen auch die zu erwartenden hohen Kosten sowie die langandauernden Versuche unter Klimabeanspruchung. Aus diesem Grund wird auf virtuelle Versuche mit Hilfe des Computerprogramms ISOBEAM zur{\"u}ckgegriffen. Dazu sind allerdings abgesicherte Materialmodelle wichtig, die hier an Experimenten mit Klein- und Kleinstproben sowie mit Versuchk{\"o}rpern baupraktisch relevanter Abmessungen angepasst wurden. Mit diesem verifizierten Modell war es m{\"o}glich, gezielt Parameterstudien durchzuf{\"u}hren. Der Einfluss der Einbauholzfeuchte auf das hygrothermische Langzeittragverhalten wurde genauso untersucht wie der der Nutzungsklasse und der Querschnittsabmessungen. Die Ergebnisse der virtuellen Versuche dienten zum einen der {\"U}berpr{\"u}fung der Vorgehensweise nach DIN 1052 (2004:08) und zum anderen zur Anpassung neuer Vorschl{\"a}ge zur Bemessung. Es wurde Wert darauf gelegt, dass sich die Vorschl{\"a}ge neuer Bemessungskonzepte an die bestehenden normativen Bemessungsregeln anlehnen. Zum einen wurde das Bemessungsverfahren nach Theorie II. Ordnung um eine weitere Ausmitte zur Ber{\"u}cksichtigung des Kriechens erg{\"a}nzt, zum anderen wurde beim Ersatzstabverfahren der Beiwert entsprechend modifiziert. Alternativ ist es m{\"o}glich, den Modifikationsbeiwert neu an die virtuellen Versuchsergebnisse anzupassen. Die Einbauholzfeuchte wurde ebenfalls {\"u}ber einen zus{\"a}tzlichen Modifikationsfaktor ber{\"u}cksichtigt.}, subject = {Kriechen}, language = {de} } @phdthesis{Rickert2004, author = {Rickert, J{\"o}rg}, title = {Zum Einfluss von Langzeitverz{\"o}gerern auf der Basis von Phosphons{\"a}ure auf die Hydratation einzelner Klinkerphasen, Portlandzementklinker und Portlandzemente}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.21}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040211-232}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Neben dem Schwerpunkt der Verfl{\"u}ssigung werden auch Zusatzmittel ben{\"o}tigt, die extrem lange Verarbeitbarkeitszeiten des Betons erm{\"o}glichen. Eine neue Wirkungsgruppe, durch die Verarbeitbarkeitszeiten von {\"u}ber 90 Stunden er-reicht werden k{\"o}nnen, sind Langzeitverz{\"o}gerer (LVZ) auf der Basis von Phosphons{\"a}ure. In systematischen Versuchen wurden grundlegende Erkenntnisse {\"u}ber die Wirkungsmechanismen von LVZ auf die Hydratation gewonnen. Es hat sich gezeigt, dass die verz{\"o}gernde Wirkung von LVZ auf die Bildung von schwer l{\"o}slichem Calciumphosphonat zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, welches die Partikeloberfl{\"a}chen žabdichtetœ. Vom Angebot an gel{\"o}stem Calcium h{\"a}ngt es ab, ob sich das žabdichtendeœ Calciumphosphonat direkt bildet oder ob durch den Calciumanspruch des LVZ eine kurzzeitig verst{\"a}rkte Hydratation reaktiver Klin-kerphasen hervorgerufen wird. Sulfatoptimierte Zemente wiesen aufgrund der Anteile an Sulfattr{\"a}ger gen{\"u}ge! nd Calcium-Ionen f{\"u}r eine sofortige Bildung von Calciumphosphonat auf. In Verbindung mit der Bildung von prim{\"a}rem Ettringit bildet die Sulfattr{\"a}geroptimierung die Grundlage f{\"u}r die erw{\"u}nschte Wirkungsweise des Zusatzmittels.}, subject = {Beton}, language = {de} } @phdthesis{Wuttke2004, author = {Wuttke, Frank}, title = {Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberfl{\"a}chenwellen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.653}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6874}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberfl{\"a}chenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberfl{\"a}chenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit k{\"o}nnen wie folgt definiert werden: a) Die Entwicklung eines geeigneten theoretischen Modells als Grundlage zur Untersuchung des Standortes hinsichtlich vorhandener Bodensteifigkeiten. b) Die Entwicklung einer neuen Inversionsmethodik unter Ber{\"u}cksichtigung aller auftretenden Moden im Oberfl{\"a}chenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs f{\"u}r beliebig geschichtete B{\"o}den, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenit{\"a}t approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgef{\"u}hrt. Die L{\"o}sung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden L{\"o}sung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums {\"u}bertragen. Die daraus sich ergebende L{\"o}sung ist in ein K{\"o}rperwellen- und ein Oberfl{\"a}chenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsm{\"o}glichkeit der erhaltenen L{\"o}sungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische L{\"o}sungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden m{\"u}ssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten B{\"o}den bei durchlaufenden Oberfl{\"a}chenwellenfeldern simuliert und untersucht. F{\"u}r die Untersuchung der Profile wurde haupts{\"a}chlich die Modale Superposition von Oberfl{\"a}chenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberfl{\"a}chenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den {\"u}blichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchf{\"u}hrung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschr{\"a}nkten Aussagef{\"a}higkeit dieses Verfahrens zu auftretenden h{\"o}heren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das r{\"a}umlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. F{\"u}r die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gew{\"a}hlt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik {\"u}berwiegt den Nachteil der lokalen Suche nach dem Fehlerminimum. Zum Erreichen der stabilen und zielgerichteten Inversion wird der Levenberg-Marquardt Algorithmus, zusammen mit der Wichtung der Dispersions{\"a}ste entsprechend ihres Anregungsverhaltens in den Dispersionsspektren, eingesetzt. Von Vorteil hat sich innerhalb der Arbeit die gleichzeitige Behandlung von theoretischen und experimentellen Parameterstudien erwiesen, da sich Ergebnisse und Erkenntnisse beider Seiten erg{\"a}nzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgef{\"u}hrt werden. Zus{\"a}tzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig {\"u}berpr{\"u}ft werden.}, subject = {Inversionsalgorithmus}, language = {de} } @phdthesis{Schlegel2004, author = {Schlegel, Roger}, title = {Numerische Berechnung von Mauerwerkstrukturen in homogenen und diskreten Modellierungsstrategien}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.229}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20041213-2369}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Im Zentrum der Arbeit stehen die Entwicklung, Verifikation, Implementierung und Leistungsf{\"a}higkeit numerischer Berechnungsmodelle f{\"u}r Mauerwerk im Rahmen der Kontinuums- und Diskontinuumsmechanik. Makromodelle beschreiben das Mauerwerk als verschmiertes Ersatzkontinuum. Mikromodelle ber{\"u}cksichtigen durch die Modellierung der einzelnen Steine und Fugen die Struktur des Mauerwerkverbandes. Soll dar{\"u}ber hinaus der durch die Querdehnungsinteraktion zwischen Stein und M{\"o}rtel hervorgerufene heterogene Spannungszustand im Mauerwerk abgebildet werden, so ist ein detailliertes Mikromodell, welches Steine und Fugen in ihren exakten geometrischen Dimensionen ber{\"u}cksichtigt, erforderlich. Demgegen{\"u}ber steht die vereinfachte Mikromodellierung, bei der die Fugen mit Hilfe von Kontaktalgorithmen beschrieben werden. Im Rahmen der Makromodellierung werden neue r{\"a}umliche Materialmodelle f{\"u}r verschiedene ein- und mehrschalige Mauerwerkarten hergeleitet. Die vorgestellten Modelle ber{\"u}cksichtigen die Anisotropie der Steifigkeiten, der Festigkeiten sowie des Ver- und Entfestigungsverhaltens. Die numerische Implementation erfolgt mit Hilfe moderner elastoplastischer Algorithmen im Rahmen der impliziten Finite Element Methode in das Programm ANSYS. Innerhalb der detaillierten Mikromodellierung wird ein neues, aus Materialbeschreibungen f{\"u}r Stein, M{\"o}rtel sowie deren Verbund bestehendes nichtlineares Berechnungsmodell entwickelt und in das Programm ANSYS implementiert. Die diskontinuumsmechanische Beschreibung von Mauerwerk im Rahmen der vereinfachten Mikromodellierung erfolgt unter Verwendung der expliziten Distinkt Element Methode mit Hilfe der Programme UDEC und 3DEC. An praktischen Beispielen werden Probleme der Tragf{\"a}higkeitsbewertung gemauerter Bogenbr{\"u}cken, M{\"o}glichkeiten zur Bewertung vorhandener Rissbildungen und Sch{\"a}digungen an historischen Mauerwerkstrukturen und Traglastberechnungen an gemauerten St{\"u}tzen ausgewertet und analysiert.}, subject = {Mauerwerk}, language = {de} } @phdthesis{Meyer2004, author = {Meyer, Ulrich}, title = {Ein Beitrag zur Bemessung von Holzrahmenbauw{\"a}nden mit der Methode der Finiten Elemente}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.417}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050307-4022}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Gegenstand dieser Arbeit ist es zu zeigen, ob die Anwendung der Methode der Finiten Elemente f{\"u}r die Berechnungen von aussteifenden Wandkonstruktionen in Holzrahmen- bzw. Holztafelbauweise richtige und verallgemeinerbare Ergebnisse liefert und damit: · zur Bemessung von Konstruktionen dienen kann, · die Nachrechnung bestehender Konstruktionen mit von der Norm abweichenden Ausf{\"u}hrungsdetails erlaubt und · einen Ersatz f{\"u}r 1:1-Versuche an Wandscheiben darstellt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Unter den derzeitigen Bedingungen stellt die Methode der Berechnung mit Finiten Elementen f{\"u}r die Bemessung von Ein- und Zweirastertafeln, vor allem f{\"u}r die bautechnische Praxis, keine sinnvolle Alternative zu den in den Normen genannten Berechnungsverfahren dar. F{\"u}r Ein- und Zweirastersysteme sind die Nachweisverfahren der DIN 1052 bzw. des Eurocode 5 ausreichend. Sie k{\"o}nnen durch das Berechnungsverfahren nach KESSEL sinnvoll erg{\"a}nzt werden. Die Drucklastverteilung in den Vertikalrippen wird jedoch nur unzureichend erfasst. F{\"u}r Konstruktionen wie die in dieser Arbeit untersuchte Mehrrastertafel stehen derzeit keine geeigneten Berechnungsverfahren zur Verf{\"u}gung. Die Anwendbarkeit der FE-Methode f{\"u}r die Nachrechnung bestehender Konstruktionen mit von der Norm abweichenden Konstruktionsdetails konnte in dieser Arbeit nicht nachgewiesen werden. F{\"u}r die FE-Modellbildung von Wandscheiben des Holzrahmenbaus wurden verschiedenen Detaill{\"o}sungen gezeigt. Es wurde gezeigt, welche Konstruktionsdetails der Wandscheiben signifikante Auswirkungen auf das Gesamttragverhalten haben. Die FE-Methode kann in der in dieser Arbeit verwendeten Form zur Vorbereitung von Versuchen an 1:1-Modellen dienen und wertvolle Hinweise zum Einfluß verschiedener Konstruktionsdetails auf das Gesamttragverhalten der Wandtafel liefern, um gezielt Ver{\"a}nderungen vornehmen zu k{\"o}nnen. Insofern stellen Berechnungen mit der FE-Methode eine sinnvolle Erg{\"a}nzung dar.}, subject = {Holzrahmenbau}, language = {de} } @phdthesis{Hauschild2003, author = {Hauschild, Thomas}, title = {Computer Supported Cooperative Work-Applikationen in der Bauwerksplanung auf Basis einer integrierten Bauwerksmodellverwaltung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.64}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040311-672}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2003}, abstract = {Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption und prototypische Umsetzung von Techniken des Computer Supported Cooperative Work (CSCW) im Rahmen einer integrierten objektorientierten und dynamischen Bauwerksmodellverwaltung zur Unterst{\"u}tzung der Bauwerksplanung. Die Planung von Bauwerken ist durch einen hohen Grad an Arbeitsteiligkeit, aber auch durch eine schwache Strukturierung der ablaufenden Prozesse gekennzeichnet. Besonders durch den Unikatcharakter des Planungsgegenstands \'Bauwerk\' ergeben sich signifikante Unterschiede zum Entwurf anderer, durch Serienfertigung produzierter Industrieg{\"u}ter. Zunehmend wird die Planung von Bauwerken in Virtual Enterprises ausgef{\"u}hrt, die sich durch eine dynamische Organisationsstruktur, geographische Verteilung der Partner, schwer normierbare Informationsfl{\"u}sse und eine h{\"a}ufig stark heterogene informationstechnische Infrastruktur auszeichnen. Zur rechnerinternen Repr{\"a}sent! ation des Planungsgegenstands haben sich objektorientierte Bauwerksmodelle bew{\"a}hrt. Aufgrund der Ver{\"a}nderlichkeit der Bauwerke und deren rechnerinterner Repr{\"a}sentation im Laufe des Bauwerkslebenszyklus ist eine dynamische Anpassung der Modelle unumg{\"a}nglich. Derartige in Form von Taxonomien dargestellte dynamische Bauwerksmodellstrukturen k{\"o}nnen gemeinsam mit den in Instanzform vorliegenden konkreten Projektinformationen in entsprechenden Modellverwaltungssystemen (MVS) gehandhabt werden. Dabei wird aufgrund der Spezialisierung und Arbeitsteilung im Planungsprozess von einer inhaltlich verkn{\"u}pften Partialmodellstruktur, die r{\"a}umlich verteilt sein kann, ausgegangen. Die vorgeschlagenen Methoden zur Koordinierung der Teamarbeit in der Bauwerksplanung beruhen auf der Nutzung von CSCW-Techniken f{\"u}r \'Gemeinsame Informationsr{\"a}ume\' und \'Workgroup Computing\', die im Kontext der als Integrationsbasis fungierenden Modellverwaltungssysteme umgesetzt werden. Dazu werden die zur d! ynamischen Bauwerksmodellierung erforderlichen Metaebenenfunk! tionalit{\"a}ten sowie Ans{\"a}tze zur Implementierung von Modellverwaltungskernen systematisiert. Ebenso werden notwendige Basistechniken f{\"u}r die Realisierung von MVS untersucht und eine Architektur zur rollenspezifischen Pr{\"a}sentation dynamischer Modellinhalte vorgestellt. Da klassische Schichtenmodelle nicht auf die Verh{\"a}ltnisse in Virtual Enterprises angewendet werden k{\"o}nnen, wird eine physische Systemarchitektur mit einem zentralen Projektserver, Dom{\"a}nenservern und Dom{\"a}nenclients vorgestellt. Ebenso werden Techniken zur Sicherung des autorisierten Zugriffs sowie des Dokumentencharakters beschrieben. Zur Unterst{\"u}tzung der asynchronen Phasen der Kooperation wird der gemeinsame Informationsraum durch Mappingtechniken zur Propagation und Notifikation von {\"A}nderungsdaten bez{\"u}glich relevanter Modellinformationen erg{\"a}nzt. Zur Unterst{\"u}tzung synchroner Phasen werden Techniken zur Schaffung eines gemeinsamen Kontexts durch relaxierte WYSIWIS-Pr{\"a}sentationen auf Basis der Modellinformationen! verbunden mit Telepresence-Techniken vorgestellt. Weiterhin werden Methoden zur Sicherung der Group-Awareness f{\"u}r alle Kooperationsphasen betrachtet.}, subject = {Computer Supported Cooperative Work}, language = {de} } @phdthesis{Ziegler2003, author = {Ziegler, Frank}, title = {Eine formale Beschreibung der Bauauftragsrechnung : Grundlage zur Anpassung und Entwicklung eines Informationssystems}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.76}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040319-795}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2003}, abstract = {Die fachlichen und organisatorischen Aufgaben der Informationsverarbeitung im Prozeß der Bauauftragsrechnung werden als theoretische Grundlage f{\"u}r die Anpassung und Neukonzeption netzverteilter Informationssysteme formal beschrieben. Hierzu erfolgen Untersuchungen von Methoden, Verfahren, Strukturen und Abl{\"a}ufen sowie der in Bauunternehmen angewendeten Informationssysteme. Grundlage einer Modellierungsmethode sind Abstraktionen von Prozeßschritten und Ereignissen in einer Ereignisgesteuerten Prozeßkette, Entitytypen in einem Entity Relationship Model, Funktionsb{\"a}ume und Organisationseinheiten sowie deren m{\"o}gliche Relationen. Mit dieser Methodik werden die Prozesse, Informationsdefinitionen, Funktionen und die Organisationsstruktur einzeln modelliert und Relationen zwischen den Modellelementen gebildet. Aus der fachlichen Auswertung der Modelle und Relationen folgen fachgebietsspezifische Prozeßabl{\"a}ufe und Arbeitsumgebungen. Deren Anwendung wird f{\"u}r ein Customizing vorhandener Informationsysteme und bei einer Neuimplementierung betrachtet. Neben einer umfangreichen fachlichen Problemanalyse leistet die Arbeit einen Beitrag zum methodischen Vorgehen bei Neukonzeption baubetrieblicher Informationssysteme.}, subject = {Baubetrieb}, language = {de} } @phdthesis{Bachtijor2003, author = {Bachtijor, Abdussaljamov Abdusasamatowitsch}, title = {Untersuchungen zur hygro-mechanischen Stabilit{\"a}t von kristallinem Calciumsulfat-Halbhydrat : Kornzerfall von Stuckgips im Wasser}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.77}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040319-807}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2003}, abstract = {Bei der direkten thermische Umwandlung von Gips in Stuckgips entstehen texturierte Halbhydratkristallite von geringer Best{\"a}ndigkeit gegen hygro-mechnische Beanspruchung. {\"U}berl{\"a}sst man diese texturierten Kristallite einer nat{\"u}rlichen Alterung, werden \"Heilungseffekte\" beobachtet, die durch lokale Umkristallisierungsreaktion an Oberfl{\"a}chendefekten erkl{\"a}rt werden k{\"o}nnen. Die gealterten Stuckgipse sind stabiler gegen hygro-mechanische Beanspruchungen. Durch Bespr{\"u}hung von Gips mit verd{\"u}nnten w{\"a}ssrigen Salzl{\"o}sungen vor der Calcivierung entsteht aridisierter Stuck geringer texturiert und damit stabiler gegen hygro-mechanische Beanspruchungen.}, subject = {Gips}, language = {de} } @phdthesis{Schilling2003, author = {Schilling, Steffi}, title = {Beitrag zur L{\"o}sung ingenieurtechnischer Entwurfsaufgaben unter Verwendung Evolution{\"a}rer Algorithmen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.87}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040826-921}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2003}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit erfolgt die Anwendung Evolution{\"a}rer Algorithmen an baupraktischen Problemen. Der Einfluss unterschiedlicher Selektionsmethoden, Rekombinationsmethoden sowie der Einfluss von Mutation und Populationsgr{\"o}ße auf Sucheffizienz und Ergebnis werden er{\"o}rtert. Die erzielten Erkenntnisse fliessen in die Definition Evolution{\"a}rer Strategiewerte ein, die als Grundlage f{\"u}r die Formulierung eines robusten Evolution{\"a}ren Algorithmus dienen. Evolution{\"a}re Algorithmen werden mit einem wachstumsorientierten Algorithmus erweitert (hybride Evolution{\"a}re Algorithmen), um eine Steigerung der Effizienz bei der L{\"o}sungssuche zu erzielen. An ausgew{\"a}hlten Stahlkonstruktionen - Hallen, Wassertank, Dachkonstruktion - wird die Leistungsf{\"a}higkeit von robusten Evoluton{\"a}ren Algorithmen und den entwickelten hybriden Evolution{\"a}ren Algorithmus {\"u}berpr{\"u}ft.}, subject = {Optimierung}, language = {de} }