TY - JOUR A1 - Meyer-Kohlstock, Daniel A1 - Haupt, Thomas A1 - Heldt, Erik A1 - Heldt, Nils A1 - Kraft, Eckhard T1 - Biochar as Additive in Biogas-Production from Bio-Waste JF - ENERGIES N2 - Previous publications about biochar in anaerobic digestion show encouraging results with regard to increased biogas yields. This work investigates such effects in a solid-state fermentation of bio-waste. Unlike in previous trials, the influence of biochar is tested with a setup that simulates an industrial-scale biogas plant. Both the biogas and the methane yield increased around 5% with a biochar addition of 5%-based on organic dry matter biochar to bio-waste. An addition of 10% increased the yield by around 3%. While scaling effects prohibit a simple transfer of the results to industrial-scale plants, and although the certainty of the results is reduced by the heterogeneity of the bio-waste, further research in this direction seems promising. KW - Festphasen-Fermentation KW - Biogasanlage KW - Organischer Abfall Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31119 ER - TY - JOUR A1 - Meel, Inder P. A1 - Satirasetthavee, Dussadee A1 - Kanitpong, Kunnawee A1 - Taneerananon, Pichai T1 - Using Czech TCT to Assess Safety Impact of Deceleration Lane at Thai U-turns JF - ENGINEERING JOURNAL-THAILAND N2 - Purpose of this study is to evaluate safety impact of the deceleration lane at the Upstream Zone of at-grade U-turns on 4-lane divided Thai highways. A substantial speed reduction is required by vehicles for diverging and making U-turn, and the deceleration lanes are provided for this purpose. These lanes are also providing a storage space for the U-turning vehicles to avoid unnecessary blockage of through lanes and reduce the potential of rear-end collisions. The safety at the U-turn is greatly influenced by the proper or improper use of the deceleration lanes. Subject to their length, full or partial speed adjustment can occur within the deceleration lane also the road users’ behavior is influenced. To assess the safety impact, the four groups of U-turns with the varying length of deceleration lanes were identified. Owing to limitation of availability and reliability of road crash data in Thailand, widely accepted Traffic Conflict Technique (TCT) was used as an alternative and proactive methodology. The U-turns’ geometric data, traffic conflicts and volume data were recorded in the field at 8 locations, 8 hours per location. Severity Conflict Rate (SCR) was assessed by applying a weighing factor (based on the severity grades according to the Czech TCT) to the observed conflicts related to the conflicting traffic volumes. A comparative higher value of SCR represents a lower level of safety. According to the results, increase in the functional length of the deceleration lane yields a lower value of SCR and a higher level of the road safety. KW - Verkehrssicherheit KW - Highway Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31097 SP - 121 EP - 135 ER - TY - JOUR A1 - Meel, Inder P. A1 - Brannolte, Ulrich A1 - Satirasetthavee, Dussadee A1 - Kanitpong, Kunnawee T1 - Safety impact of application of auxiliary lanes at downstream locations of Thai U-turns JF - IATSS Research N2 - To assess the safety impact of auxiliary lanes at downstream locations of U-turns, the Traffic Conflict Technique was used. On the basis of the installed components at those locations, four types of U-turns were identified: those without any auxiliary lane, those with an acceleration lane, those with outer widening, and those with both an acceleration lane and outer widening. The available crash data is unreliable, therefore to assess the level of road safety, Conflict Indexes were formulated to put more emphasis on severe crashes than on slight ones by using two types of weighting coefficients. The first coefficient was based on the subjective assessment of the seriousness of the conflict situation and the second was based on the relative speed and angle between conflicting streams. A comparatively higher Conflict Index value represents a lower level of road safety. According to the results, a lower level of road safety occurs if two components apply or if a location is without any auxiliary lane. The highest level of road safety occurs if the layout includes only a single component, either an acceleration lane or outer widening. KW - Verkehrssicherheit KW - Beschleunigungsstreifen KW - Auxiliary lane; Conflict Indexes; Road safety; Traffic Conflict Technique; U-turn Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170401-31016 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0386111216300140 ER - TY - JOUR A1 - Bremer, K. A1 - Wollweber, M. A1 - Weigand, F. A1 - Rahlves, M. A1 - Kuhne, Michael A1 - Helbig, R. A1 - Roth, B. T1 - Fibre Optic Sensors for the Structural Health Monitoring of Building Structures JF - Procedia Technology 26 N2 - In this work different fibre optic sensors for the structural health monitoring of civil engineering structures are reported. A fibre optic crack sensor and two different fibre optic moisture sensors have been designed to detect the moisture ingress in concrete based building structures. Moreover, the degeneration of the mechanical properties of optical glass fibre sensors and hence their long-term stability and reliability due to the mechanical and chemical impact of the concrete environment is discussed as well as the advantage of applying a fibre optic sensor system for the structural health monitoring of sewerage tunnels is demonstrated. KW - Structural Health Monitoring KW - crack sensor; fibre optic sensor; humidity sensor; SHM Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170331-30912 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212017316304121 SP - 524 EP - 529 ER - TY - JOUR A1 - Meunier, David A1 - Walther, Christoph A1 - Worsley, Tom A1 - Dahl, Alexander A1 - Le Maître, Hélène T1 - Evolutions of the Reference Values Used in Transport CBA National Guidelines of 3 Countries and What they Reveal JF - Transportation Research Procedia 13 N2 - The paper presents, analyses and compares the evolution of reference values used in national guidelines issued for cost-benefit analysis of transport infrastructure projects, over the last fifty years, in France, UK and Germany. KW - Verkehrsinfrastruktur KW - Kosten-Nutzen-Analyse KW - Richtlinien Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31106 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352146516300114 SP - 100 EP - 113 ER - TY - THES A1 - Salehi Sadaghiani, Mohamad Reza T1 - Suffusion Phenomenon in Widely Graded Soils - Influence of Homogeneity N2 - Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit Dämme und Deiche für z.B. Fluß-, Kanal- oder Speicherbauten sind Erdbauwerke mit großer Kubatur, die meistens großen Platzbedarf und enormen Materialverbrauch erfordern. Aus der Vielfalt von Materialien die uns zur Herstellung der Dämme zur Verfügung stehen, muss immer die wirtschaftlichste Lösung gefunden werden. Aus diesem Grund werden im Dammbau, die im Umfeld natürlich anstehenden Böden verwendet. Meist handelt es sich um weitgestufte Böden, so dass bei der Herstellung der Erdbauwerke eine potenzielle Gefahr der Entmischung besteht. Bei einer hydraulischen Beanspruchung solcher Böden können verschiedene Prozesse der inneren Erosion auftreten, deren Phänomene in Filtration, Suffosion, Kolmation und rückschreitende Erosion unterschieden werden. In der Geotechnik beschreibt man den Transport von Feinteilen aus einem Erdstoff mit dem Begriff ”Suffosion”. Kommt es zum Materialtransport innerhalb des Bodens, verursacht dies eine Erhöhung der Wasserdurchlässigkeit und des Porenanteils. Gleichzeitig nehmen die Raumdichte des Bodengefüges und die Tragfähigkeit des Bodens ab. Suffosion ist geometrisch möglich, wenn die Porenengstellen der groben, skelettbildenden Fraktionen größer als die Korngrößen der mobilen feinen Fraktionen des Bodens sind. Sobald ein kritischer hydraulischer Gradient erreicht wird, werden die mobilen feinen Partikel transportiert. Wegen des starken Einfl usses der Struktur spielt die Homogenität des Korngefüges bei allen Prozessen der inneren Erosion eine große Rolle. Die Effekte der Suffosion können bei verschiedenen Erdbauwerken unterschiedliche Wirkung haben und zur Beeinträchtigung der Funktion oder zu Schäden führen. Zu den Aufgaben der Ingenieure zählt die Abschätzung, inwiefern die hydrodynamischen Einwirkungen einen standsicherheitrelevanten Einfl uss haben. Die Rolle der Partikelzusammensetzung zur Initialisierung und Fortsetzung des Materialtransportes (Suffosion) wurde noch nicht vollständig untersucht. Alle gängigen Kriterien gehen von einer Homogenität des Gefüges aus. Daher ist das Hauptziel dieser Arbeit, ein analytisches Suffosionskriterium unter Berücksichtigung der Homogenität abzuleiten. Das Kriterium soll in der Lage sein, die mobilen, lokal beweglichen, sowie die suffosiven, global beweglichen Fraktionen eines weitgestuften Bodens einzuschätzen. Stand der Wissenschaft Geometrische Suffosionskriterien basieren auf Untersuchungen, die zur Dimensionierung von Erdstofffi ltern im Dammbau entwickelt wurden. Als Eingangsparameter werden die Korngrößenverteilungen der Böden herangezogen. Fundamentale geometrische Suffosionskriterien wurden u. a. von Ziems (1969), Burenkova (1993), Kenney & Lau (1986), Wan und Fell (2008) und Witt (2013) entwickelt. Mit den verfügbaren Kriterien zur Beurteilung der inneren Suffosionsbeständigkeit kann die Wahrscheinlichkeit eines Materialtransportes nicht quantitativ beurteilt werden. Die zahlreichen Kriterien basieren im Wesentlichen auf empirischen Ansätzen und sind nur für spezifische Bodenarten und Randbedingungen anwendbar. Die Anwendungsgrenzen der Suffosionskriterien werden hinsichtlich der Bodenart und des Ungleichförmigkeitsgrades meist überschritten. Darüber hinaus ist das Phänomen ”Suffosion” in erster Linie ein Problem, das auf der Partikelebene untersucht werden muss. Die Homogenität der Kornzusammensetzung der Erdstoffe fi ndet explizit keine Rolle in den verfügbaren Kriterien und die aktuellen internationalen Forschungsaktivitäten zeigen, dass hauptsächlich weitere empirische Ansätze entwickelt werden. Eingesetzte Methoden Für die analytische Beschreibung von suffosiven Materialtransportprozessen in weitgestuften Erdstoffen unter Berücksichtigung der Homogenitätseffekte, muss das Phänomen auf der Partikelebene beschrieben werden. Dies setzt drei Arbeitsschritte und Teilziele voraus: i) Die Kenntnis und Beschreibung der Gefügestruktur ii) Beschreibung und Dimensionierung eines repräsentativen Volumens iii) Konstruktion einer homogenen Packung für beliebige Korngrößßenverteilungslinien und Quantifizierung des vorhandenen Homogenitätsgrads. Die granularen Packungen wurden sowohl experimentell als auch numerisch anhand sequentieller Mischversuche (SFT) untersucht. In einer stochastisch homogenen Packung werden der Anteil der skelettbildenden und der mobilen Fraktionen identifi ziert und ein Bereich als Trenndurchmesser, der Skelett und mobile Feinteile abgrenzt, bestimmt. Dadurch kann die Gefügestruktur in suffosiv und nicht suffosive Gruppen klassifi ziert werden. Der experimentelle Ansatz wurde numerisch mittels Diskreter Element Methode (DEM) simuliert, um die Kontaktkräfte und Anzahl der Nachbarn für verschiedene Bodenfraktionen (Skelett und bis zu gewissen Bereichen auch die Füllung) zu finden. Das kleinste repräsentative Volumen (REV) für solch eine Bodenpackung wird numerisch bestimmt. Eine Methode zur Festlegung der relevanten Skala zur Quantifi zierung der Homogenität wurde vorgeschlagen. Als Bindeglied wurden 2D-Aufnahmen der experimentell oder numerisch erzeugten Packungen angefertigt, um mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung die relevanten Kennwerte der Packung und die Anzahl der skelettbildenden Partikel zu ermitteln. Die erfassten Oberflächen dienen der statistischen Analyse der räumlichen Streuung skeletviitbildender Partikel. Anhand der Berechnung der Varianz können die unterschiedlichen Parameter miteinander verglichen werden. Eine Varianz von Null bedeutet totale Homogenität. Ein Programm wurde in MATLAB geschrieben, um die Bildanalyse und die Varianzkalkulationen anhand unterschiedlicher Eingangsparameter durchzuführen. Ein analytisch beschreibbares Packungsmodell wird vorgeschlagen, um Homogenität und REV mit Suffosion in Verbindung zu bringen. Basierend auf diesem Modell wird ein Suffosionskriterium entwerfen, das in der Lage ist die Masse des ausgespülten Materials aus einem weitgestuften Boden zu prognostizieren. Wesentliche Ergebnisse Suffosion ist ein Phänomen der Partikelskala und der Partikeltransport ist abhängig von der Partikelanordnung. Die Zusammensetzung der skelettbildenden Partikel bestimmt die Eigenschaft des Porenraums. Die charakteristischen Parameter der Bodenstruktur eines weitgestuften Bodens wurden anhand sequentieller Mischversuche (SFT) festgestellt. Dadurch kann ein weitgestufter Boden in suffosiv oder nicht-suffosiv eingestuft werden. Das granulare Material formt ein Skelett, wenn die benötigte Mindestmasse oder das reprääsentative Volumen erreicht wird. Dies ist eine notwendige Bedingung für die weiteren Untersuchungen. Diese Mindestmasse bzw. das repräsentatives Volumen wurde numerisch mittels DEM Simulationen ermittelt. Eine statistische Methode für die Quantifi zierung der Homogenität für 2D-Aufnahmen in Abhängigkeit der Größe des repräsentativen Volumens wurde vorgeschlagen. Diese Methode wurde für komplexe stochastisch homogene, segregierte sowie für homogene Gitter-Packungen getestet. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit dem bekannten Verfahren des Voronoi-Diagramms. Der Vorteil dieser Methode ist, dass viele Parameter berücksichtigt und in den Code integriert werden können. Eine in-situ Versuchsmethode für die Quantifi zierung der Homogenität wurde vorgeschlagen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass der lockerste und der dichteste Zustand eines weitgestuften Bodens, welcher gemäß den Standardrichtlinien ermittelt werden kann, nicht die ultimativen Zustände sind. Die ultimativen Zustände können durch die vorgeschlagene Probenvorbereitung ermittelt werden. Ein homogenes Packungsmodell für weitgestufte Böden mit dominanter Grobmatrix wurde vorgestellt. Die Idee dieses Packungsmodells basiert auf der immer wiederkehrenden Natur der Homogenität und des Segregationsprozesses. Dieses Modell wurde durch Suffosionsversuche getestet und validiert. Basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodell wurde eine neue experimentelle Methode zur qualitativen Beurteilung der Suffosionsanfälligkeit vorgestellt. Ein neues analytisches Suffosionskriterium, basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodel unter Berücksichtigung der Homogenität im REV wurde entworfen. Damit können die mobilen sowie suffosiven Fraktionen eines weitgestuften Bodens ermittelt werden. N2 - In this study, the behavior of a widely graded soil prone to suffusion and necessity of homogeneity quantifi cation for such a soil in internal stability considerations are discussed. With the help of suffusion tests, the dependency of the particle washout to homogeneity of sample is shown. The validity of the great infl uence of homogeneity on suffusion processes by the presentation of arguments and evidences are established. It is emphasized that the internal stability of a widely graded soil cannot be directly correlated to the common geotechnical parameters such as dry density or permeability. The initiation and propagation of the suffusion processes are clearly a particle scale phenomenon, so the homogeneity of particle assemblies (micro-scale) has a decisive effect on particle rearrangement and washout processes. It is addressed that the guidelines for assessing internal stability lack a fundamental, scientifi c basis for quantifi cation of homogeneity. The observation of the segregation processes within the sample in an ascending layered order (for downwards fl ow) inspired the author to propose a new packing model for granular materials which are prone to internally instability. It is shown that the particle arrangement, especially the arrangement of soil skeleton particles or the so-called primary fabric has the main role in suffusiv processes. Therefore, an experimental approach for identifi cation of the skeleton in the soil matrix is proposed. 3D models of Sequential Fill Tests using Discrete Element Method (DEM) and 3D models of granular packings for relative, stochastically and ideal homogeneous particle assemblies were generated, and simulations have been carried out. Based on the numerical investigations and in dependency on the soil skeleton behavior, an approach for measurement of relevant scale, the so-called Representative Elementary Volume (REV) for homogeneity investigation is proposed. The development of a new testing method for quantifi cation of homogeneity is introduced (in-situ). An approach for quantifi cation of homogeneity in numerically or experimentally generated packings (samples) based on image processing method of MATLAB has been introduced. A generalized experimental method for assessment of internal stability for widely graded soils with dominant coarse matrix is developed, and a new suffusion criterion based on ideal homogeneous internally stable granular packing is designed. My research emphasizes that in a widely graded soils with dominant coarse matrix, the soil fractions with diameters bigger than D60 build essentially the soil skeleton. The mass and spatial distribution of these fractions governs the internal stability, and the mass and distribution of the fi ll fractions are a secondary matter. For such a soil, the homogeneity of the skeleton must be cautiously measured and verified. T3 - Schriftenreihe Geotechnik - 28 KW - Homogenität KW - Homogeneity KW - Suffosion Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20161020-26819 PB - Blueprint CY - Weimar ER - TY - JOUR A1 - Zhang, Chao A1 - Wang, Cuixia A1 - Lahmer, Tom A1 - He, Pengfei A1 - Rabczuk, Timon T1 - A dynamic XFEM formulation for crack identification JF - International Journal of Mechanics and Materials in Design N2 - A dynamic XFEM formulation for crack identification KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2016 SP - 427 EP - 448 ER - TY - JOUR A1 - Nguyen-Tuan, Long A1 - Lahmer, Tom A1 - Datcheva, Maria A1 - Stoimenova, Eugenia A1 - Schanz, Tom T1 - A novel parameter identification approach for buffer elements involving complex coupled thermo-hydro-mechanical analyses JF - Computers and Geotechnics N2 - A novel parameter identification approach for buffer elements involving complex coupled thermo-hydro-mechanical analyses KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2016 SP - 23 EP - 32 ER - TY - JOUR A1 - Vu-Bac, N. A1 - Lahmer, Tom A1 - Zhuang, Xiaoying A1 - Nguyen-Thoi, T. A1 - Rabczuk, Timon T1 - A software framework for probabilistic sensitivity analysis for computationally expensive models JF - Advances in Engineering Software N2 - A software framework for probabilistic sensitivity analysis for computationally expensive models KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2016 SP - 19 EP - 31 ER - TY - JOUR A1 - Nanthakumar, S.S. A1 - Lahmer, Tom A1 - Zhuang, Xiaoying A1 - Park, Harold S. A1 - Rabczuk, Timon T1 - Topology optimization of piezoelectric nanostructures JF - Journal of the Mechanics and Physics of Solids N2 - Topology optimization of piezoelectric nanostructures KW - Angewandte Mathematik KW - Stochastik KW - Strukturmechanik Y1 - 2016 SP - 316 EP - 335 ER -