TY - THES A1 - Simon, Antje T1 - Analyse zum Trag- und Verformungsverhalten von Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbundbauweise T1 - Load-bearing and deformation performance of road bridges as timber-concrete composites N2 - Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Weiterentwicklung und Adaption der Holz-Beton-Verbundbauweise auf den Straßenbrückenbau zu leisten. Dabei stehen differenzierte Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten hybrider Holzbrückentragwerke sowie die Entwicklung geeigneter Verbundelemente im Vordergrund. Um die Einführung dieser innovativen Bauweise in der Praxis zu unterstützen, 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-Verbundbrücken anhand einer umfangreichen Parameterstudie. Dabei wird der Einfluss verschiedener Geometrie- und Steifigkeitsparameter auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Holz-Beton-Verbundbrücken quantifiziert. Spezielle Untersuchungen dienen der Evaluation der Ermüdungssicherheit und der Ermittlung der Steifigkeitsdegradation unter Langzeitbeanspruchung auf der Basis einer realitätsnahen Abbildung des differenten zeit- und klimaabhängigen Tragverhaltens der Verbundbaustoffe. Praxisgerechte Empfehlungen für die optimierte konstruktive Durchbildung hybrider Holzbrückentragwerke fassen die Ergebnisse der Parameterstudie zusammen. Aus den Parameteranalysen leitet sich ein Anforderungsprofil bezüglich der Steifigkeit und Tragfähigkeit geeigneter Verbundelemente für den Straßenbrückenbau ab. Das Tragverhalten von drei ausgewählten Verbundelementtypen, welche diesem Profil entsprechen, wird anhand systematischer Scherversuche unter Kurzzeit-, Langzeit- und dynamischer Belastung analysiert. Aufbauend auf diese Testreihen werden weiterführende umfangreiche Versuchsserien mit dem Verbundelement Dübelleiste 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 Dübelleiste für den Einsatz im Hybridbrückenbau nachgewiesen. N2 - The dissertations aim is to develop the construction of road bridges using timber-concrete composites. In the foreground it is necessary to investigate the load-bearing and deformation performance of hybrid timber bridges and to develop suitable joints for bridge building. Construction and design details are developed to improve the initiation of this innovative building method in practice. First the present research and development status in the fields of timber-concrete composites is analysed. On the basis of this analysis a comprehensive parametrical study is used to investigate the load-bearing and deformation performance of hybrid timber bridges. Thereby, the influence of different geometrical and stiffness parameters on the ultimate limit state and on the serviceability of these bridges is quantified. Special investigations evaluating the fatigue behaviour are presented. Also the long-time performance is analysed using a realistic description of the different time- and climatic dependent behaviour of the bonding materials. Practical references for the optimised construction of hybrid timber bridges summarise the results of the parametrical study. On the basis of the study, a requirement profile is defined for the stiffness and ultimate load of suitable connectors for building road bridges. The load-bearing performance of three different connector types fitting this profile is analysed by systematic shear tests under short-time, long-time, and dynamic loading. Continuative tests with the stud joint having been done to determine the mechanical values and to investigate the total load-bearing performance are presented. Analysing these comprehensive tests and FE-simulations of the tests a design concept is developed. So the suitability of the stud joint is verified for the usage in hybrid timber road bridges. T3 - Schriftenreihe des Instituts für Konstruktiven Ingenieurbau - 16 KW - Hybridbauweise KW - Brückenbau KW - Straßenbrücke KW - Holzbau KW - Verbundbauweise KW - Materialermüdung KW - Holz-Beton-Verbund KW - Parameteranalyse KW - Langzeittragverhalten KW - Verbundmittel KW - Dübelleiste KW - timber-concrete composite KW - road bridge KW - long-time-performance KW - fatigue KW - connector Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20081022-14216 N1 - Die gedruckte Ausgabe ist im Universitätsverlag der Bauhaus-Universität Weimar erschienen, seit 2014 Bauhaus-Universitätsverlag Weimar. ER - TY - THES A1 - Karaki, Ghada T1 - Assessment of coupled models of bridges considering time-dependent vehicular loading N2 - Bridge vibration due to traffic loading has been a subject of extensive research in the last decades. The focus of such research has been to develop solution algorithms and investigate responses or behaviors of interest. However, proving the quality and reliability of the model output in structural engineering has become a topic of increasing importance. Therefore, this study is an attempt to extend concepts of uncertainty and sensitivity analyses to assess the dynamic response of a coupled model in bridge engineering considering time-dependent vehicular loading. A setting for the sensitivity analysis is proposed, which enables performing the sensitivity analysis considering random stochastic processes. The classical and proposed sensitivity settings are used to identify the relevant input parameters and models that have the most influence on the variance of the dynamic response. The sensitivity analysis exercises the model itself and extracts results without the need for measurements or reference solutions; however, it does not offer a means of ranking the coupled models studied. Therefore, concepts of total uncertainty are employed to rank the coupled models studied according to their fitness in describing the dynamic problem. The proposed procedures are applied in two examples to assess the output of coupled subsystems and coupled partial models in bridge engineering considering the passage of a heavy vehicle at various speeds. N2 - Brückenschwingungen infolge von Verkehrslasten sind seit mehreren Jahrzehnten Gegenstand intensiver Forschung. Im Fokus stand hierbei im Besonderen die Entwicklung von Lösungsalgorithmen zur Ermittlung des dynamischen Bauwerkverhaltens. Begleitet ist diese Entwicklung von der Frage nach der Qualität und Zuverlässigkeit dieser Modelle für den Gebrauch im konstruktiven Ingenieurbau. In diesem Zusammenhang werden in der vorliegenden Arbeit Konzepte der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse erweitert, um das dynamische Bauwerkverhalten unter Berücksichtigung transienter Fahrzeuglasten bei gekoppelten Modellen des Brückenbaus zu bewerten. Bestehende Sensitivitätsanalysen werden ergänzt, um diese auch unter Berücksichtigung von stochastischen Prozessen durchführen zu können. Die klassische und die erweiterte Methode werden angewandt, um relevante Eingangsparameter sowie Partialmodelle mit wesentlichem Einfluss auf die Varianz der dynamischen Strukturantwort zu identifizieren. Die mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse ermittelbaren Kennzahlen können ohne Bezug zu einer Referenzlösung in die Modellbewertung einfließen, allerdings ist es nicht möglich, die Modelle hinsichtlich der realitätsnahen Abbildung des dynamischen Problems zu bewerten. Um dies zu ermöglichen, wurden Konzepte der Gesamtunsicherheit verwendet. Die vorgestellten Methoden wurden auf zwei Beispiele angewandt, um die Ergebnisse von gekoppelten Subsystemen und gekoppelten Partialmodellen des Brückenbaus zu evaluieren. Hierbei handelt es sich um die Überfahrt von schweren Fahrzeugen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 5 KW - Ingenieurbau KW - bridge-vehicle interaction KW - random vibrations KW - sensitivity and uncertainty analysis Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120402-15894 ER - TY - THES A1 - Hartung, Christian T1 - Modellierung von Fußgängerbrücken aus faserverstärktem Kunststoff T1 - Modeling from foodbridges of fibre reinforced composites N2 - In dieser Diplomarbeit mit dem Thema „Modellierung von Fußgängerbrücken aus faserverstärktem Kunststoff“ wird ein Tragwerk aus glasfaserverstärktem Kunststoff für eine Fußgängerbrücke mit 10,0 m Stützweite entwickelt, untersucht und hinsichtlich der Dimensionierung und Konstruktion analysiert. Inhaltlich wird hierzu in den Vorbetrachtungen zum Thema auf vorhandene Beispiele für Brückentragwerke aus faserverstärkten Kunststoffen eingegangen. Es werden die im Rahmen der Diplomarbeit wichtigen Sachverhalte hinsichtlich des Materials der faserverstärkten Kunststoffe (FVK) und auch die erforderlichen Grundlagen für die Berechnungen gegeben. Nach der Vorstellung verschiedener Ideen für Tragwerksquerschnitte erfolgt als Schwerpunkt der Diplomarbeit die rechnergestützte Modellierung und Berechnung einer Vorzugsvariante sowie die Auswertung und Analyse der Berechnungsergebnisse. Abschließend wird das entwickelte Tragwerk bewertet und es werden weitere Entwicklungsmöglichkeiten aufgezeigt. KW - Glasfaserverstärkter Kunststoff KW - Fußgängerbrücke KW - Faserverstärkter Kunststoff KW - GFK KW - FVK Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20100127-15017 ER - TY - JOUR A1 - Morgenthal, Guido A1 - Yamasaki, Y. T1 - Aerodynamic Behaviour of Very Long Cable-Stayed Bridges during Construction JF - Procedia Engineering N2 - Stonecutters and Sutong Bridge have pushed the world record for main span length of cable-stayed bridges to over 1000m. The design of these bridges, both located in typhoon prone regions, is strongly influenced by wind effects during their erection. Rigorous wind tunnel test programmes have been devised and executed to determine the aerodynamic behaviour of the structures in the most critical erection conditions. Testing was augmented by analytical and numerical analyses to verify the safety of the structures throughout construction and to ensure that no serviceability problems would affect the erection process. This paper outlines the wind properties assumed for the bridge sites, the experimental test programme with some of its results, the dynamic properties of the bridges during free cantilevering erection and the assessment of their aerodynamic performance. Along the way, it discusses the similarities and some revealing differences between the two bridges in terms of their dynamic response to wind action. KW - Kabelbrücke KW - Windkanal KW - Cable-stayed bridges; wind engineering; wind tunnel testing; construction Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170425-31525 SP - 1463 EP - 1471 ER - TY - THES A1 - Georgi, Sven T1 - Druckstauchungsverhalten bewehrter Elastomerlager N2 - Innerhalb der Arbeit wurden vorliegende Druckversuche an bewehrten Elastomerlagern hinsichtlich des Druckstauchungsverhaltens systematisch ausgewertet. Die Druckversuche wurden an Lagern verschiedener Hersteller durchgeführt. Die Versuchsdurchführung und Auswertung erfolgte nach DIN 4141-140 bzw. nach EN 1337-3. Die ermittelten Druckstauchungswerte in Form des ideellen E-Moduls wurden anschließend den vereinfachten Berechnungsansätzen der Normen DIN 4141-14/A1 und EN 1337-3, sowie den Berechnungsansätzen nach Topaloff gegenüber gestellt. Als Nebenaspekt der Arbeit wurde eine am Lehrstuhl vorliegende Versuchsdatenbank auf ihre Eignung und Funktionalität untersucht. KW - Lager KW - Brückenbau KW - Stauchung KW - Elastomerlager KW - DIN 4141/14 KW - EN 1337/3 Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6616 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Wolny, Petra T1 - Analyse der Trag- und Funktionsfähigkeit von Lagern und Pfeilern bei unterschiedlichen Sicherheitskonzepten N2 - Bemessung der Lager und Pfeiler einer fünffeldrigen zweistegigen vorgespannten Plattenbalkenbrücke in Massivbauweise; Analyse der Einwirkungen, der Kräfte und Bewegungen in den Lagerungspunkten sowie der Lager und Pfeiler; KW - Analyse KW - Massivbrücke KW - Elastomerlager KW - Pfeiler KW - Kräfte und Bewegungen KW - unterschiedliche Sicherheitskonzepte Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-7516 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Härtel, Michael T1 - Analyse der Ermittlung von Kräften und Verformungen für Lager am Beispiel eines komplexen Tragsystems. T1 - Analysis of determining forces and deformations for bearings considering as example of a complex structural system. N2 - Mit der Einführung des semiprobabilistischen Sicherheitskonzeptes im Bauwesen wurden auch die Berechnungs- und Nachweisgrundlagen für Brücken neu definiert. Für die praktische Anwendung auf nationaler Ebene und die Präzisierung der Festlegungen des EC’s wurde ein ARS mit konsistenten Regeln zur Ermittlung von Kräften und Verformungen für Brückenlager erstellt. Schwerpunkt der Arbeit ist die Ermittlung von Kräften und Verformungen an stahlbewehrten Elastomerlagern nach den Normengrundlagen der DIN 1072 und des DIN-Fachbericht 101 (in Erweiterung durch den Entwurf des ARS vom 25.07.2005) an einem komplexen Spannbeton-Brückentragwerk, um einen Normenvergleich bezüglich des Sicherheitsniveaus anstellen zu können. Die Berechnungen wurden unter Verwendung des FE-Programmsystems ANSYS am nichtlinearen, komplexen Gesamtsystem durchgeführt. Im Vorfeld erfolgte dazu ein grundlegender Vergleich der Sicherheitskonzepte, der Lastannahmen und maßgebenden Lastfallkombinationen. Für die Windlastannahmen wurden die aktuellen Regelungen der DIN 1055-4 (2005-03) und der EN 1991-1-4 (2005-07) angewandt. Für die Vorbemessung und Nachweise des Spannbeton-Überbaus wurde ein InfoCAD-FE-Modell genutzt. Resultierend in der Lagerdimensionierung wurde anhand der Untersuchungsergebnisse die Vergleichsanalyse des jeweils erreichbaren Sicherheitsniveaus durchgeführt. Unter der betrachteten Bemessungssituation ist das erreichte Sicherheitsniveau nach neuer Normung vergleichbar mit dem des bisherigen Erfahrungsbereiches der DIN 1072. N2 - With introduction of the new, semi-probabilistic safety concept in building industry also the basics of statical analysis and structural design calculations were newly defined. For practical use on national level and specification EC’s predefinitions a circular letter (ARS) was created with consistent regulations for determining forces and deformations of bridge bearings. The emphasis of work is determining forces and deformations for a laminated elastomeric bearing, basing on the standards DIN 1072 and DIN-Fachbericht 101 (extended by the draft of the ARS fixed at 25.07.2005), on a complex prestressed bridge structure to compare the security level of both standards. The structural calculations were done using the FE-program ANSYS considering a non-linear, complex system. (large system analysis, higher order theory) A basic comparison of safety concepts, load assumption and loading case combination was prepositioned. The wind load assumption was done by the regulations of DIN 1055-4 (2005-03) and EN 1991-1-4 (2005-07). For pre-design and proofing of the prestressed superstructure an InfoCAD-FE-model was used. Resulting bearing-dimension the comparison-analysis of several security levels was accomplished by the findings of the whole computation. According to the used design situation the achieved security level resulting the new standard is quite similar to the level of hitherto field of experience with DIN 1072. KW - Spannbetonbrücke KW - Nichtlineare Berechnung KW - Lager KW - Sicherheitsanalyse KW - ANSYS KW - Lastannahme KW - Vergleich KW - EC-Norm KW - DIN-Norm KW - Tragwerk / KW - Gesamtsystemanalyse KW - komplexes Tragwerk KW - Regellager KW - Lagerbemessung KW - Normenvergleich KW - ARS KW - large-system-analysis KW - bearing KW - safety-analysis KW - non-linear analysis KW - prestressed bridge Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-7324 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Ullrich, Carmen T1 - Dynamische Analyse der Sprottetalbrücke N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der dynamischen Analyse der Sprottetalbrücke infolge aufgetretener Asphaltschäden. Sie beinhaltet die Erstellung eines FE-Modells, der Darstellung der theoretischen Grundlagen der Dynamik sowie die Auswertung von berechneten Eigenformen und Asphaltspannungen unter Berücksichtigung der derzeit gültigen Normen. N2 - The diploma thesis contains the dynamic analysis of the roadwaybridge >Sprottetalbrücke< with modelling a FE-structure, presents the principle basics of the dynamic and interprets the results in consider of the presently available regulations in germany. KW - Finite-Elemente-Methode KW - Dynamik KW - Brückenbau KW - Dynamische Analyse KW - Modale Analyse KW - Straßenbrücken KW - Sprottetal KW - Sprottetalbrücke KW - Tragrostbrücke KW - Überfahrt KW - Slang KW - Asphalt KW - Lastwechselzahl Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-7268 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Abbas, Tajammal T1 - Assessment of Numerical Prediction Models for Aeroelastic Instabilities of Bridges N2 - The phenomenon of aerodynamic instability caused by the wind is usually a major design criterion for long-span cable-supported bridges. If the wind speed exceeds the critical flutter speed of the bridge, this constitutes an Ultimate Limit State. The prediction of the flutter boundary, therefore, requires accurate and robust models. The complexity and uncertainty of models for such engineering problems demand strategies for model assessment. This study is an attempt to use the concepts of sensitivity and uncertainty analyses to assess the aeroelastic instability prediction models for long-span bridges. The state-of-the-art theory concerning the determination of the flutter stability limit is presented. Since flutter is a coupling of aerodynamic forcing with a structural dynamics problem, different types and classes of structural and aerodynamic models can be combined to study the interaction. Here, both numerical approaches and analytical models are utilised and coupled in different ways to assess the prediction quality of the coupled model. T3 - Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten - 16 KW - Brücke KW - Flattern KW - Unsicherheit KW - Flutter KW - Bridges KW - Sensitivity KW - Uncertainty KW - Model assessment Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20180515-27161 UR - https://asw-verlage.de/katalog/assessment_of_numerical_prediction_models_for_aeroelastic_instabilities_of_bridges-1897.html PB - Jonas Verlag CY - Weimar ER - TY - JOUR A1 - Kavrakov, Igor A1 - Legatiuk, Dmitrii A1 - Gürlebeck, Klaus A1 - Morgenthal, Guido T1 - A categorical perspective towards aerodynamic models for aeroelastic analyses of bridge decks JF - Royal Society Open Science N2 - Reliable modelling in structural engineering is crucial for the serviceability and safety of structures. A huge variety of aerodynamic models for aeroelastic analyses of bridges poses natural questions on their complexity and thus, quality. Moreover, a direct comparison of aerodynamic models is typically either not possible or senseless, as the models can be based on very different physical assumptions. Therefore, to address the question of principal comparability and complexity of models, a more abstract approach, accounting for the effect of basic physical assumptions, is necessary. This paper presents an application of a recently introduced category theory-based modelling approach to a diverse set of models from bridge aerodynamics. Initially, the categorical approach is extended to allow an adequate description of aerodynamic models. Complexity of the selected aerodynamic models is evaluated, based on which model comparability is established. Finally, the utility of the approach for model comparison and characterisation is demonstrated on an illustrative example from bridge aeroelasticity. The outcome of this study is intended to serve as an alternative framework for model comparison and impact future model assessment studies of mathematical models for engineering applications. KW - Brücke KW - Aerodynamik KW - Aeroelastizität KW - bridge KW - abstract modelling KW - category theory KW - bridge aerodynamics KW - bridge aeroelasticity KW - aerodynamic models KW - model complexity KW - OA-Publikationsfonds2019 Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20190314-38656 UR - https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.181848 IS - Volume 6, Issue 3 ER - TY - JOUR A1 - Kavrakov, Igor A1 - Kareem, Ahsan A1 - Morgenthal, Guido T1 - Comparison Metrics for Time-histories: Application to Bridge Aerodynamics N2 - Wind effects can be critical for the design of lifelines such as long-span bridges. The existence of a significant number of aerodynamic force models, used to assess the performance of bridges, poses an important question regarding their comparison and validation. This study utilizes a unified set of metrics for a quantitative comparison of time-histories in bridge aerodynamics with a host of characteristics. Accordingly, nine comparison metrics are included to quantify the discrepancies in local and global signal features such as phase, time-varying frequency and magnitude content, probability density, nonstationarity and nonlinearity. Among these, seven metrics available in the literature are introduced after recasting them for time-histories associated with bridge aerodynamics. Two additional metrics are established to overcome the shortcomings of the existing metrics. The performance of the comparison metrics is first assessed using generic signals with prescribed signal features. Subsequently, the metrics are applied to a practical example from bridge aerodynamics to quantify the discrepancies in the aerodynamic forces and response based on numerical and semi-analytical aerodynamic models. In this context, it is demonstrated how a discussion based on the set of comparison metrics presented here can aid a model evaluation by offering deeper insight. The outcome of the study is intended to provide a framework for quantitative comparison and validation of aerodynamic models based on the underlying physics of fluid-structure interaction. Immediate further applications are expected for the comparison of time-histories that are simulated by data-driven approaches. KW - Ingenieurwissenschaften KW - Aerodynamik KW - Brücke KW - Bridge Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200625-41863 UR - https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0001811 N1 - This material may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the American Society of Civil Engineers. This material may be found at https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0001811. N1 - This is the final draft of the following article: https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0001811, which has been published in final form at https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001811 ER -