TY - INPR A1 - Engelmann, Iris A1 - Schwendner, Sascha A1 - Seim, Werner T1 - Materialsparende Nagelbinder – Aspekte der Konstruktionsgeschichte von 1930 bis 1990 N2 - Materialsparende Holzkonstruktionen, die insbesondere während der Kriegs- und Nachkriegszeit im 20. Jahrhundert entwickelt und optimiert wurden, erlangen aktuell aus konstruktionshistorischer Sicht, aber auch aus ökonomischer Sicht erneut Interesse. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick angefangen von den ersten Konstruktionen Ende der 1920er Jahre bis hin zu Typenbindern der DDR, die noch bis 1990 über Landwirtschaftsbauten errichtet wurden und heute oft als Tragkonstruktionen für Photovoltaikanlagen weiterverwendet werden. Der Fokus liegt auf der chronologischen Vorstellung ausgewählter Konstruktionsweisen für Hallen- und Hausdächer unterschieden nach Fachwerk- und Vollwandbindern. Sowohl die verantwortlichen Ingenieure und deren Herkunft, sowie wesentliche Anwendungsfelder und Beispielbauten kommen in der Überblicksdarstellung zur Sprache. Eine wesentliche Erkenntnis ist die im Betrachtungszeitraum 1930 bis 1990 zu verzeichnende Reduzierung einer Vielzahl genagelter Spar- hin zu Typenkonstruktionen, die im wesentlichen äußerst materialeffiziente Fachwerkbinder für Satteldächer hervorbrachte. N2 - Material-saving wooden constructions, which were developed and optimized in particular during the war and post-war period in the 20th century, are currently attracting renewed interest from the point of view of construction history, but also from an economic point of view. The article gives an overview starting with the first constructions at the end of the 1920s up to the type trusses of the GDR, which were built over agricultural buildings until 1990 and are often used today as supporting structures for photovoltaic systems and are therefore experiencing a renaissance. The focus of the article is on the chronological presentation of selected construction methods for hall and house roofs, differentiated between timbered and solid wall trusses. Both the responsible engineers and their origin, as well as essential fields of application and example buildings are discussed in the overview. A significant finding is the reduction in the period from 1930 to 1990 from a large number of nailed savings to type constructions, which essentially produced extremely material-efficient timber trusses for gable roofs. KW - Ingenieurholzbau KW - Nagelverbindung KW - Nagelbrettbinder KW - Kantholzbinder KW - Vollwandbinder KW - Fachwerkbinder KW - Sparkonstruktion Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20230112-48882 N1 - This is the pre-peer reviewed version. ER - TY - INPR A1 - Fischer, Jens A1 - Schwendner, Sascha A1 - Seim, Werner A1 - Engelmann, Iris T1 - Verbindungen mit Nägeln im Holzbau – Die Erforschung und Entwicklung von Konstruktionsregeln N2 - Der Nagel als tragendes Holzverbindungsmittel ist heute gut bekannt. Doch noch vor 100 Jahren war das anders: sein statisch konstruktiver Gebrauch war verboten. Das änderte sich mit Beginn dessen Erforschung Ende der 1920er Jahre. Seit 1933 ist der Nagel Bestandteil der deutschen Regelwerke und findet seitdem breite Verwendung. Über weite Teile des 20. Jahrhunderts diente er in Not- und Sparkonstruktionen wie Brett- und Bohlenbindern als hocheffizientes Verbindungsmittel der Wahl. Diese materialsparenden Tragwerke waren bei der periodisch im-mer wiederkehrenden Ressourcenknappheit sehr gefragt und sind ein wichtiger Bestandteil der Konstruktionsgeschichte des Holzbaus. In dem folgenden Beitrag wird die Erforschung des Na-geltragverhaltens und die einhergehende fortlaufende Normierung behandelt. Die Errungen-schaften einzelner Forschungsvorhaben werden vorgestellt. Anhand eines Zeitstrahls werden Zusammenhänge zwischen Forschung und Normung gezeigt. Tabellen und Grafiken verdeutli-chen die Änderungen innerhalb der Normen von der ersten DIN 1052 im Jahr 1933 über die erste eigenständige Holzbaunorm in der DDR, der TGL 112-0730, aus 1963 bis zur DIN 1052- 1988. Dabei wird immer Bezug zum derzeitigen Entwurf des Eurocode 5 genommen. Allgemein zeigt sich, dass ein Großteil der heutigen Kenntnisse immer noch auf die Grundlagenforschung der 1930er Jahre zurückgeht. N2 - The nail as a load-bearing timber fastener is well known today. But 100 years ago, it was different: its structural use was not allowed. This changed with the beginning of systematical research at the end of the 1920s. Since 1933, the nail has been part of the German regulations and has been widely used ever since. For much of the 20th century, it served as the highly efficient fastener of choice especially in roof structures such as board and plank trusses. These material-saving load-bearing structural elements were always in demand due to the periodically recurring scarcity of material resources and are an important part in con-struction history. The following article deals with the research of the load-bearing behaviour of nails and the standardisation that has constantly accompanied it. The achievements of individual research projects are presented. A timeline shows the connections between research and standardisation. Tables and graphics illustrate the changes within the standards from the first DIN 1052 in 1933 to the first independent timber construction standard in the DDR, TGL 112-0730, from 1963 to DIN 1052-1988. Reference is al-ways made to the Eurocode 5 valid today. In general, it can be seen that a large part of today's knowledge still goes back to the basic research of the 1930s. KW - Ingenieurholzbau KW - Holz-Holz-Verbindungen KW - Nagel KW - Experimentelle Untersuchungen KW - DIN 1052 KW - TGL Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20230112-48893 N1 - This is the pre-peer reviewed version. ER - TY - INPR A1 - Schwendner, Sascha A1 - Fischer, Jens A1 - Seim, Werner A1 - Engelmann, Iris T1 - Nägel im Holzbau – Die Erforschung des Trag- und Verformungsverhaltens N2 - Die Tragfähigkeit von Nägeln und Nagelverbindungen im Holzbau war lange Zeit ausschließlich über Tabellen, die auf experimentellen Untersuchungen basierten, geregelt. In den letzten 100 Jahren untersuchten unterschiedliche Forscher das Last-Verformungsverhalten dieser Verbindungen und entwickelten Modelle, mit denen auf Grundlage von analytischen Gleichungen die Tragfähigkeit und das Verformungsverhalten von Nägeln berechnet werden kann. Die zunächst in Not- und Sparkonstruktion eingesetzten Nägel werden heutzutage vor allem bei Tafelelementen verwendet. Im Bestand finden sich aber auch zahlreiche, teils weit gespannte Fachwerkkonstruktionen. In dem folgenden Beitrag werden die Erforschung und Entwicklung der Tragfähigkeit sowie des Verformungsverhaltens von genagelten Verbindungen detailliert und strukturiert erläutert. Die zugehörigen Meilensteine werden genauer betrachtet. Über unterschiedliche Methoden für die Bestimmung der Tragfähigkeit sowie mechanische Phänomene, die erst nach und nach entdeckt wurden, können in der aktuellen Normung sehr individuelle Verbindungen nachgewiesen und deren Verhalten beschrieben werden. Tabellen und Grafiken verdeutlichen die einzelnen Meilensteine der geschichtlichen Entwicklung und vergleichen konkret die normativen Regelungen seit Beginn der Einführung des Nagels in den Ingenieurholzbau in Deutschland. Hierbei kann gezeigt werden, dass einige Definitionen seit 1933 bis heute noch ihre Gültigkeit behalten. N2 - For a long time, the load-carrying capacity of nails and nail connections in timber structures was regulated only by tables based on experimental investigations. In the last 100 years, different researchers investigated the load-deformation behaviour of these connections and developed models with which the load-carrying capacity and deformation behaviour of nails can be estimated very precisely on the basis of analytical equations. At first used in material saving construction in economical difficult times, nails are nowadays ever-present in modern engineered timber structures. In the following article, the research and development of nail load-carrying capacity and its deformation behaviour will be basically explained, and the milestones will be examined in detail. Using different methods to consider mechanical phenomena, which were only discovered over time, individual connections can be verified in the current standards and their behaviour can be described. Tables and graphics illustrate the milestones of the historical development and specifically compare the normative regulations since the introduction of the nail in engineered timber construction in Germany. Here it can be shown that some definitions since 1933 still retain their relevance today. KW - Ingenieurholzbau KW - Holz-Holz-Verbindungen KW - Nagel KW - Experimentelle Untersuchungen KW - DIN 1052 KW - TGL Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20230112-48904 N1 - This is the pre-peer reviewed version. ER - TY - INPR A1 - Sheikh Khozani, Zohreh A1 - Kumbhakar, Manotosh T1 - Discussion of “Estimation of one-dimensional velocity distribution by measuring velocity at two points” by Yeganeh and Heidari (2020) N2 - The concept of information entropy together with the principle of maximum entropy to open channel flow is essentially based on some physical consideration of the problem under consideration. This paper is a discussion on Yeganeh and Heidari (2020)’s paper, who proposed a new approach for measuring vertical distribution of streamwise velocity in open channels. The discussers argue that their approach is conceptually incorrect and thus leads to a physically unrealistic situation. In addition, the discussers found some wrong mathematical expressions (which are assumed to be typos) written in the paper, and also point out that the authors did not cite some of the original papers on the topic. KW - Geschwindigkeit KW - Entropie Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20210216-43663 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955598621000017 ; https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2021.101886 ER - TY - INPR A1 - Khosravi, Khabat A1 - Sheikh Khozani, Zohreh A1 - Mao, Luka T1 - A comparison between advanced hybrid machine learning algorithms and empirical equations applied to abutment scour depth prediction N2 - Complex vortex flow patterns around bridge piers, especially during floods, cause scour process that can result in the failure of foundations. Abutment scour is a complex three-dimensional phenomenon that is difficult to predict especially with traditional formulas obtained using empirical approaches such as regressions. This paper presents a test of a standalone Kstar model with five novel hybrid algorithm of bagging (BA-Kstar), dagging (DA-Kstar), random committee (RC-Kstar), random subspace (RS-Kstar), and weighted instance handler wrapper (WIHWKstar) to predict scour depth (ds) for clear water condition. The dataset consists of 99 scour depth data from flume experiments (Dey and Barbhuiya, 2005) using abutment shapes such as vertical, semicircular and 45◦ wing. Four dimensionless parameter of relative flow depth (h/l), excess abutment Froude number (Fe), relative sediment size (d50/l) and relative submergence (d50/h) were considered for the prediction of relative scour depth (ds/l). A portion of the dataset was used for the calibration (70%), and the remaining used for model validation. Pearson correlation coefficients helped deciding relevance of the input parameters combination and finally four different combinations of input parameters were used. The performance of the models was assessed visually and with quantitative metrics. Overall, the best input combination for vertical abutment shape is the combination of Fe, d50/l and h/l, while for semicircular and 45◦ wing the combination of the Fe and d50/l is the most effective input parameter combination. Our results show that incorporating Fe, d50/l and h/l lead to higher performance while involving d50/h reduced the models prediction power for vertical abutment shape and for semicircular and 45◦ wing involving h/l and d50/h lead to more error. The WIHW-Kstar provided the highest performance in scour depth prediction around vertical abutment shape while RC-Kstar model outperform of other models for scour depth prediction around semicircular and 45◦ wing. KW - maschinelles Lernen Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20210311-43889 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022169421001475?via%3Dihub ; https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126100 ER - TY - INPR A1 - Khosravi, Khabat A1 - Sheikh Khozani, Zohreh A1 - Cooper, James R. T1 - Predicting stable gravel-bed river hydraulic geometry: A test of novel, advanced, hybrid data mining algorithms N2 - Accurate prediction of stable alluvial hydraulic geometry, in which erosion and sedimentation are in equilibrium, is one of the most difficult but critical topics in the field of river engineering. Data mining algorithms have been gaining more attention in this field due to their high performance and flexibility. However, an understanding of the potential for these algorithms to provide fast, cheap, and accurate predictions of hydraulic geometry is lacking. This study provides the first quantification of this potential. Using at-a-station field data, predictions of flow depth, water-surface width and longitudinal water surface slope are made using three standalone data mining techniques -, Instance-based Learning (IBK), KStar, Locally Weighted Learning (LWL) - along with four types of novel hybrid algorithms in which the standalone models are trained with Vote, Attribute Selected Classifier (ASC), Regression by Discretization (RBD), and Cross-validation Parameter Selection (CVPS) algorithms (Vote-IBK, Vote-Kstar, Vote-LWL, ASC-IBK, ASC-Kstar, ASC-LWL, RBD-IBK, RBD-Kstar, RBD-LWL, CVPSIBK, CVPS-Kstar, CVPS-LWL). Through a comparison of their predictive performance and a sensitivity analysis of the driving variables, the results reveal: (1) Shield stress was the most effective parameter in the prediction of all geometry dimensions; (2) hybrid models had a higher prediction power than standalone data mining models, empirical equations and traditional machine learning algorithms; (3) Vote-Kstar model had the highest performance in predicting depth and width, and ASC-Kstar in estimating slope, each providing very good prediction performance. Through these algorithms, the hydraulic geometry of any river can potentially be predicted accurately and with ease using just a few, readily available flow and channel parameters. Thus, the results reveal that these models have great potential for use in stable channel design in data poor catchments, especially in developing nations where technical modelling skills and understanding of the hydraulic and sediment processes occurring in the river system may be lacking. KW - Maschinelles Lernen KW - Künstliche Intelligenz KW - Data Mining KW - Hydraulic geometry KW - Gravel-bed rivers Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20211004-44998 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364815221002085 ; https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2021.105165 VL - 2021 ER - TY - INPR A1 - Vogel, Albert A1 - Völker, Conrad A1 - Bode, Matthias A1 - Marx, Steffen T1 - Messung und Simulation der Erwärmung von ermüdungsbeanspruchten Betonprobekörpern T2 - Bauphysik N2 - Im vorliegenden Beitrag werden Messungen und Berechnungen vorgestellt, die die Temperaturentwicklung in Betonzylindern aufgrund zyklischer Beanspruchung genau beschreiben. Die Messungen wurden in einem Versuchsstand, die Berechnungen im FEM-Programm ANSYS durchgeführt. Mit Hilfe der Temperaturmessungen konnten die Simulationen für die Temperaturentwicklung der Betonzylinder mit der verwendeten Betonrezeptur validiert werden. Die Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass bei zyklischer Probekörperbelastung und der einhergehenden Probekörperdehnung Energie dissipiert wird und diese maßgeblich für die Erwärmung der Probe verantwortlich ist. N2 - This paper presents measurements and simulations that describe the temperature development in concrete cylinders due to cyclic loading. The measurements were carried out in a test stand, the simulations in the FEM program ANSYS. The simulations of the temperature development in the concrete cylinders with the used concrete recipe were validated using the temperature measurements. The investigations lead to the conclusion that energy is dissipated during cyclic test specimen loading and the accompanying test specimen elongation and that this is mainly responsible for the heating of the specimen. KW - zyklische Beanspruchung KW - Ermüdung KW - Dissipation KW - zyklische Beanspruchung KW - Ermüdung KW - Dissipation KW - cyclic load KW - fatigue Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200425-41471 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.201900031 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: hhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.201900031, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/bapi.201900031. VL - 2020 IS - Volume 42, Issue 2 SP - 86 EP - 93 PB - John Wiley and Sons ER - TY - INPR A1 - Vogel, Albert A1 - Benz, Alexander A1 - Völker, Conrad T1 - Untersuchung des Wärmeübergangs von zyklisch beanspruchten Betonzylindern N2 - Wiederkehrende Belastungen, wie sie beispielsweise an Brücken oder Windenergieanlagen auftreten, können innerhalb der Nutzungsdauer solcher Bauwerke bis zu 1.000.000.000 Lastwechsel erreichen. Um das dadurch eintretende Ermüdungsverhalten von Beton zu untersuchen, werden diese zyklischen Beanspruchungen in mechanischen Versuchen mit Prüfzylindern nachgestellt. Damit Versuche mit solch hohen Lastwechselzahlen in akzeptablen Zeitdauern durchgeführt werden können, wird die Belastungsfrequenz erhöht. Als Folge dieser erhöhten Belas-tungsfrequenz erwärmen sich allerdings die Betonprobekörper, was zu einem früheren, unrealistischen Versagenszeitpunkt führen kann, weshalb die Erwärmung begrenzt werden muss. Um die Wärmefreisetzung in der Probe zu untersuchen, wurden Versuche und Simulationen durchgeführt. Im Beitrag wird die analytische und messtechnische Analyse des Wärmeübergangs an erwärmten Betonzylindern vorgestellt. Resultierend daraus wird eine Möglichkeit zur Reduktion der Erwärmung an zyklisch beanspruchten Betonzylindern vorgestellt. N2 - Periodic load cycles, such as those that occur on bridges or wind turbines, are of great importance for dynamic long-term considerations of concrete. Within the life span of such structures, up to 1,000,000,000 load changes can be expected. To determine the fatigue strength, the resistance to periodic loads can be determined in a short time in laboratory tests by increasing the load frequency. As a result of this increased load frequency, however, the concrete test specimens heat up, which can lead to an earlier, unrealistic time of failure, which is why the heating must be limited. Therefore, tests and simulations were carried out to investigate the heat release in the sample. In this article, the analytical analysis and measurements of the heat release of heated concrete cylinders are presented. As a conclusion, a possibility of reducing the temperature of dynamically stressed concrete cylinders is introduced. KW - Zyklische Beanspruchung KW - Wärmeübergang KW - Wärmeübergangskoeffizient KW - Dissipation KW - Wärmeübergangskoeffizient an Zylinder KW - heat transfer coefficient for cylinders KW - cyclic load Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200619-41813 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.202000004, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/bapi.202000004 VL - 2020 IS - Volume 42, Issue 3 SP - 131 EP - 138 PB - John Wiley and Sons ER - TY - INPR A1 - Abbas, Tajammal A1 - Kavrakov, Igor A1 - Morgenthal, Guido A1 - Lahmer, Tom T1 - Prediction of aeroelastic response of bridge decks using artificial neural networks N2 - The assessment of wind-induced vibrations is considered vital for the design of long-span bridges. The aim of this research is to develop a methodological framework for robust and efficient prediction strategies for complex aerodynamic phenomena using hybrid models that employ numerical analyses as well as meta-models. Here, an approach to predict motion-induced aerodynamic forces is developed using artificial neural network (ANN). The ANN is implemented in the classical formulation and trained with a comprehensive dataset which is obtained from computational fluid dynamics forced vibration simulations. The input to the ANN is the response time histories of a bridge section, whereas the output is the motion-induced forces. The developed ANN has been tested for training and test data of different cross section geometries which provide promising predictions. The prediction is also performed for an ambient response input with multiple frequencies. Moreover, the trained ANN for aerodynamic forcing is coupled with the structural model to perform fully-coupled fluid--structure interaction analysis to determine the aeroelastic instability limit. The sensitivity of the ANN parameters to the model prediction quality and the efficiency has also been highlighted. The proposed methodology has wide application in the analysis and design of long-span bridges. KW - Aerodynamik KW - Artificial neural network KW - Ingenieurwissenschaften KW - Bridge KW - Bridge aerodynamics KW - Aerodynamic derivatives KW - Motion-induced forces KW - Bridges Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200225-40974 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045794920300018?via%3Dihub, https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2020.106198 ER - TY - INPR A1 - Bode, Matthias A1 - Marx, Steffen A1 - Vogel, Albert A1 - Völker, Conrad T1 - Dissipationsenergie bei Ermüdungsversuchen an Betonprobekörpern N2 - Aufgrund des visko-elastoplastischen Materialverhaltens von Beton wird Probekörpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugeführt. Die entsprechenden Energiegrößen werden durch Hystereseflächen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ansätze, wofür diese Energie verwendet wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil dieser dissipierten Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Mithilfe der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik lassen sich diese Energiegrößen für jeden Lastwechsel eines Ermüdungsversuches schnell und zuverlässig bestimmen. Anschließend wurden mit dem implementierten Algorithmus die dissipierten Energien von insgesamt 27 zyklischen Versuchen ausgewertet. Analog zu der Dehnungsentwicklung und der Steifigkeitsdegradation weisen auch die Verläufe der dissipierten Energie über die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probekörpererwärmung und dissipierter Energie konnte bestätigt werden. KW - Ermüdung KW - Beton KW - Dissipationsenergie KW - Probekörpererwärmung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20211012-44938 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.201900004 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.201900004, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/best.201900004 VL - 2019 ER -