TY  - THES
A1  - Hartnack, Ralf
T1  - Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz
T1  - Long-time load-bearing performance of compressed wooden members
T2  - Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz
N2  - Das Langzeittragverhalten von Stützen aus Holz wird entscheidend von der Größe der Dauerlast und dem umgebenden Klima beeinflusst. Im Gegensatz zu Biegeträgern haben diese Effekte auch Einfluss auf den Grenzzustand der Tragfähigkeit und sind unmittelbar Gegenstand von Sicherheitsaspekten. Der Eurocode 5 beachtet dies überhaupt nicht, während in DIN 1052 (2004:08) Hinweise zur Bemessung gegeben sind. Da der Baustoff Holz infolge seines Wuchscharakters stark streuende Materialparameter aufweist, ist es kaum möglich, Experimente in ausreichendem Umfang durchzuführen. 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 zurückgegriffen. Dazu sind allerdings abgesicherte Materialmodelle wichtig, die hier an Experimenten mit Klein- und Kleinstproben sowie mit Versuchkörpern baupraktisch relevanter Abmessungen angepasst wurden. Mit diesem verifizierten Modell war es möglich, gezielt Parameterstudien durchzuführen. 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 Überprüfung der Vorgehensweise nach DIN 1052 (2004:08) und zum anderen zur Anpassung neuer Vorschläge zur Bemessung. Es wurde Wert darauf gelegt, dass sich die Vorschläge neuer Bemessungskonzepte an die bestehenden normativen Bemessungsregeln anlehnen. Zum einen wurde das Bemessungsverfahren nach Theorie II. Ordnung um eine weitere Ausmitte zur Berücksichtigung des Kriechens ergänzt, zum anderen wurde beim Ersatzstabverfahren der Beiwert entsprechend modifiziert. Alternativ ist es möglich, den Modifikationsbeiwert neu an die virtuellen Versuchsergebnisse anzupassen. Die Einbauholzfeuchte wurde ebenfalls über einen zusätzlichen Modifikationsfaktor berücksichtigt.
N2  - The long-term load-bearing performance of wooden columns is decisively influenced by the amount of permanent acting load and the surrounding climate. Unlike flexural beams these effects influence the ultimate limit state and they are direct subject of safety aspects. While DIN 1052 (2004:08) provides some hints for design, Eurocode 5 does not take this fact into account. As wood as building material shows highly varying material parameters resulting from growth characteristics it is almost impossible to make a sufficient number of experiments. Furthermore, high costs and long-term experiments regarding action of climate speak against such experimental investigations. Therefore, virtual experiments were made using the computer program ISOBEAM. Tried and proven material models are important for this purpose. They were adapted to experiments with small and smallest specimens and to those of dimensions of practical use. This verified model makes it possible to perform selective parameter studies. The influence of initial moisture content in wood on the long-term load-bearing capacity was investigated as well as the influence of service classes and cross-section dimensions. The results of these virtual experiments were used to evaluate the procedure of German Code DIN 1052 (2004:08) on the one hand and to adapt new proposals for design on the other. Importance was placed on the proposals of new design concepts according to existing design rules of code. On the one side the design rule according to 2nd order theory was supplemented by another eccentricity take into account creep effects. On the other side the coefficient of model column method was modified. Alternatively it is possible to adapt the modification coefficient to the results of virtual experiments. The initial moisture content in wood was also taken into consideration by an additional modifying factor.
T3  - Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau - 5 
KW  - Kriechen
KW  - Bemessung
KW  - hygrothermisches Langzeittragverhalten
KW  - virtueller Versuch
KW  - Holzstützen
KW  - creep
KW  - design
KW  - hygrothermal long-time load-bearing performance
KW  - virtual experiment
KW  - wooden columns
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20050527-6732
SN  - 978-3860682548
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TY  - THES
A1  - Rickert, Jörg
T1  - Zum Einfluss von Langzeitverzögerern auf der Basis von Phosphonsäure auf die Hydratation einzelner Klinkerphasen, Portlandzementklinker und Portlandzemente
T1  - About the influence of long-term retarders on the basis of phosphonic acid on the hydration of several clinker phases, portland cement clinkers and portland cements
N2  - Neben dem Schwerpunkt der Verflüssigung werden auch Zusatzmittel benötigt, die extrem lange Verarbeitbarkeitszeiten des Betons ermöglichen. Eine neue Wirkungsgruppe, durch die Verarbeitbarkeitszeiten von über 90 Stunden er-reicht werden können, sind Langzeitverzögerer (LVZ) auf der Basis von Phosphonsäure. In systematischen Versuchen wurden grundlegende Erkenntnisse über die Wirkungsmechanismen von LVZ auf die Hydratation gewonnen. Es hat sich gezeigt, dass die verzögernde Wirkung von LVZ auf die Bildung von schwer löslichem Calciumphosphonat zurückzuführen ist, welches die Partikeloberflächen žabdichtetœ. Vom Angebot an gelöstem Calcium hängt es ab, ob sich das žabdichtendeœ Calciumphosphonat direkt bildet oder ob durch den Calciumanspruch des LVZ eine kurzzeitig verstärkte Hydratation reaktiver Klin-kerphasen hervorgerufen wird. Sulfatoptimierte Zemente wiesen aufgrund der Anteile an Sulfatträger genüge! nd Calcium-Ionen für eine sofortige Bildung von Calciumphosphonat auf. In Verbindung mit der Bildung von primärem Ettringit bildet die Sulfatträgeroptimierung die Grundlage für die erwünschte Wirkungsweise des Zusatzmittels.
N2  - In addition to the large group of plasticizing admixtures, such kind of admixtures are required which enable a very long time of workability of concrete. The workability of concrete over a period of more than 90 hours can be achieved by long-term retarders. This new type of admixture is based on phosphonic acid. By systematic investigations profound knowledge about the operative mechanisms of long-term retarders could be drawn. The retarding action is due to a formation of sparingly soluble calcium phosphonate which žseal upœ the particle surface. Whether the addition of long-term retarder leads to an immediate formation of calcium phosphonate or to a short termed acceleration of the hydration of reactive clinker phases depends on the supply of solved calcium. Because of the adjusted calcium sulphate content in cement the concentration of calcium is high enough for an immediate formation of sparingly soluble calcium! phosphonate. In combination with the formation of primary ettringite the calcium sulphate agent is the basis for the desired mode of action of the long-term retarder.
KW  - Beton
KW  - Recycling
KW  - Hydratation
KW  - Klinker
KW  - Betonzusatzmittel
KW  - Betonzusatzmittel
KW  - Langzeitverzögerer
KW  - Phosphonocarbonsäure (PBTC)
KW  - Wirkungsmechanismen
KW  - Zement
KW  - concrete admixture
KW  - long-term retarder
KW  - phosphonocarbon acid (PBTC)
KW  - operative mechanisms
KW  - cement
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040211-232
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TY  - THES
A1  - Wuttke, Frank
T1  - Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen
T1  - Site identification using surface waves
N2  - In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberflächenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit können 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 Berücksichtigung aller auftretenden Moden im Oberflächenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs für beliebig geschichtete Böden, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenität approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgeführt. Die Lösung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden Lösung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums übertragen. Die daraus sich ergebende Lösung ist in ein Körperwellen- und ein Oberflächenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsmöglichkeit der erhaltenen Lösungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische Lösungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden müssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten Böden bei durchlaufenden Oberflächenwellenfeldern simuliert und untersucht. Für die Untersuchung der Profile wurde hauptsächlich die Modale Superposition von Oberflächenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberflächenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den üblichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchführung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschränkten Aussagefähigkeit dieses Verfahrens zu auftretenden höheren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das räumlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. Für die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gewählt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik überwiegt 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 Dispersionsäste 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 ergänzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgeführt werden. Zusätzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig überprüft werden.
N2  - In this thesis various available methods for the site identification with surface waves were analyzed. Some new methods are proposed for the site identification using surface wave characteristics. The objectives of the thesis are as follows: a) To develop an appropriate theoretical model that can work in conjunction with the results obtained from the site inverstigations to precisely identify the actual in situ stiffness profiles. b) To develop a new inversion procedure that enables to inverse all the appearing modes in a wave field. An appropriate model should be able to define the vertical heterogeniety of the subsoil. In this study, the existing solution for the homogeneous half space was extended to the stratified medium. An analytical formulation in the frequency domain was used for this purpose by considering arbitrary horizontal, elastic isotropic layers. The Green’s functions were defined in the matrix formulation in the form of reflection- and transmission coefficients. In this way the analytical considerations could be carried out in a strong mathematical procedure. The solution for the forced excited layered half space was obtained following the contour integration. The solution could be separated in to the body wave and the surface wave fields. The advantage of such an analytical approach lies in the definite allocation of the preserved solutions for wave types and the straight dispersion characteristic of the calculated models. The difference between the analytical and the numerical solutions, such as using FEM, is that the interpretation of the calculated wave field is not required in the former, whereas it is necessary in the latter case. With the help of an analytic wave field calculation the behavior of the propagate surface wave fields in the stratified media could be better simulated and examined. For the investigation of the stiffness profiles primarily the modal superposition by surface waves and the wave number-integration were used. Special surface wave field investigation methods were necessary for the determination of the available dispersion characterisic. For the realization of the dispersion analysis in geoengineering investigations the phase difference method (SASW) is a widely used tool. Since the information on the higher modes are limited, an improved method is proposed to separate the different modes from the experimental data. The proposed method used the spatially spread wave field for the dispersion information. The soil structure can be determined by using various inverse methods. For the joint inversion of all the available modes in the measurements, a suitable inversion procedure was derived. For the stabilization of the inversion procedure, a least square method was chosen. The disadvantage of this efficient method is a local minimum search of the objective function. To achieve a stable and focused inversion procedure the Levenberg-Marquardt algorithm was used. The different dispersion branches multiplied by weighting factors corresponds to the excitation behavior in the dispersion spectra. One particularly advantage in the work is the concurrent treatment of theoretical and experimental parameter studies. According this treatment, the results and cognitions of both sides were complementary. An interpretation of field data could be carried out reliably. In addition, the compiled experimental and theoretical procedures could be checked mutually.
KW  - Inversionsalgorithmus
KW  - Inversionstheorie
KW  - Wellenausbreitung
KW  - Anomale Dispersion
KW  - Dispersion <Welle>
KW  - Energieübertragung
KW  - wave propagation
KW  - inversion procedure
KW  - inversion theorie
KW  - wave field dispersion
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6874
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TY  - THES
A1  - Schlegel, Roger
T1  - Numerische Berechnung von Mauerwerkstrukturen in homogenen und diskreten Modellierungsstrategien
T1  - Numerical computation of masonry structures using homogenious and discrete modelling strategies
N2  - Im Zentrum der Arbeit stehen die Entwicklung, Verifikation, Implementierung und Leistungsfähigkeit numerischer Berechnungsmodelle für Mauerwerk im Rahmen der Kontinuums- und Diskontinuumsmechanik. Makromodelle beschreiben das Mauerwerk als verschmiertes Ersatzkontinuum. Mikromodelle berücksichtigen durch die Modellierung der einzelnen Steine und Fugen die Struktur des Mauerwerkverbandes. Soll darüber hinaus der durch die Querdehnungsinteraktion zwischen Stein und Mörtel hervorgerufene heterogene Spannungszustand im Mauerwerk abgebildet werden, so ist ein detailliertes Mikromodell, welches Steine und Fugen in ihren exakten geometrischen Dimensionen berücksichtigt, erforderlich. Demgegenüber steht die vereinfachte Mikromodellierung, bei der die Fugen mit Hilfe von Kontaktalgorithmen beschrieben werden. Im Rahmen der Makromodellierung werden neue räumliche Materialmodelle für verschiedene ein- und mehrschalige Mauerwerkarten hergeleitet. Die vorgestellten Modelle berücksichtigen 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 für Stein, Mörtel 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 Tragfähigkeitsbewertung gemauerter Bogenbrücken, Möglichkeiten zur Bewertung vorhandener Rissbildungen und Schädigungen an historischen Mauerwerkstrukturen und Traglastberechnungen an gemauerten Stützen ausgewertet und analysiert.
N2  - This dissertation presents the development, verification, implementation and efficiency of numerical models for masonry using continuum mechanics and discontinuum mechanics. For macro modelling three-dimensional elasto-plastic continuum models for regular and irregular, single- and multi-leaf masonry types is developed. The constitutive model is based on the multisurface plasticity theory and includes anisotropic elastic and inelastic behaviour, depending on the orientation of the masonry joints. The yield domain, its hardening law and softening law are defined according to experimental results. On this basis, it is possible to simulate masonry-specific failure and damage mechanisms. For consistent numeric implementation, modern elasto-plastic algorithms were used, including the Return Mapping procedure for local iteration at the integration point level, as well as consistent tangent operators and the Newton-Raphson method. The models were implemented into the implicit Finite-Element code ANSYS. For the detailed micro modelling strategy, a new computational model consist of material models for mortar, stone and bond is developed. For the simplified micro modelling strategy, the explicit distinct element method is used to describe the masonry assembly as a discontinuum. The verification analyses show good concordance between experimental and numerical results for different masonry types. The efficiency of the computation models is finally demonstrated, using sample calculations of large masonry structures.
KW  - Mauerwerk
KW  - Numerisches Verfahren
KW  - Kontinuumsmechanik
KW  - Modellierung
KW  - Makrosimulation
KW  - Mikrosimulation
KW  - Diskontinuumsmechanik
KW  - masonry
KW  - numerical modelling
KW  - continuum mechanic
KW  - discontinuum mechanic
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20041213-2369
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TY  - THES
A1  - Meyer, Ulrich
T1  - Ein Beitrag zur Bemessung von Holzrahmenbauwänden mit der Methode der Finiten Elemente
T1  - A contribution to the calculation of wood-framed shear walls with the finite element method
N2  - Gegenstand dieser Arbeit ist es zu zeigen, ob die Anwendung der Methode der Finiten Elemente für 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 Ausführungsdetails erlaubt und · einen Ersatz für 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 für die Bemessung von Ein- und Zweirastertafeln, vor allem für die bautechnische Praxis, keine sinnvolle Alternative zu den in den Normen genannten Berechnungsverfahren dar. Für Ein- und Zweirastersysteme sind die Nachweisverfahren der DIN 1052 bzw. des Eurocode 5 ausreichend. Sie können durch das Berechnungsverfahren nach KESSEL sinnvoll ergänzt werden. Die Drucklastverteilung in den Vertikalrippen wird jedoch nur unzureichend erfasst. Für Konstruktionen wie die in dieser Arbeit untersuchte Mehrrastertafel stehen derzeit keine geeigneten Berechnungsverfahren zur Verfügung. Die Anwendbarkeit der FE-Methode für die Nachrechnung bestehender Konstruktionen mit von der Norm abweichenden Konstruktionsdetails konnte in dieser Arbeit nicht nachgewiesen werden. Für die FE-Modellbildung von Wandscheiben des Holzrahmenbaus wurden verschiedenen Detaillösungen 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 Veränderungen vornehmen zu können. Insofern stellen Berechnungen mit der FE-Methode eine sinnvolle Ergänzung dar.
N2  - The purpose of this doctoral thesis is to find out whether the application of the method of finite elements to the calculation of shear walls in wood-frame constructions will produce results which are correct and, in a generalized form, - can serve to measure constructions - allow to check existing constructions with norm-deviating details of implementation - and provide a substitute for one-to-one experiments on shear walls. The results can be summarized as follows: Under the present conditions the calculation of one-sheet and two-sheet structures using the method of finite elements does not provide a reasonable alternative to the methods of calculation given in the standards, particularly not for the practical purposes of building industry. For one-sheet and two-sheet structures the investigation methods given in DIN 1052 and in Eurocode 5, respectively, are sufficient. They can be supplemented by the calculation methods given in Kessel in a reasonable way. However, the determination of the load distribution on the vertical studs will not be satisfactory. For constructions such as the multi-sheet structures that are examined in this thesis there are at present no suitable methods of calculation available. Furthermore, it was not possible to prove the applicability of the method of finite elements to the checking of existing constructions with norm-deviating details of implementation. For modelling shear walls in wood-frame constructions various details of solutions are presented. It is shown which details of implementation have significant effects on the overall leading capacity of the shear walls. The method of finite elements in the form used in this investigation can serve to prepare experiments on one-to-one models and can provide valuable data indicating the influence of various details of implementation on the overall loading capacity of a shear wall. This will make it possible to change the experimental set-up in a systematic way. In so far, calculations by means of the model of finite elements provide useful supplementary data.
T3  - Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau - 4 
KW  - Holzrahmenbau
KW  - Holztafelbau
KW  - Holzrahmenbauwände
KW  - wood-frame construction
KW  - wood-framed shear walls
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20050307-4022
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