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Druckbeanspruchte Bauteile aus Beton können mit zugfesten Umschnürungen von außen verstärkt werden. Mit dieser etablierten Methode konnten axiale Traglast und Duktilität von unzureichend bewehrten Stützen bereits verbessert werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass der umschnürte Betonkern dennoch an Festigkeit verliert. Um die Wirksamkeit der Umschnürung zu erhöhen, wird deshalb vorgeschlagen, das umschnürende Material vorzuspannen. Dieser Vorschlag wird insbesondere von der neuen Materialgruppe der Formgedächtnislegierungen inspiriert, die thermisch vorspannbar sind.
Bisher sind die Auswirkungen der Vorspannung einer Umschnürung auf das Tragverhalten von Betondruckgliedern kaum untersucht worden. Diese Lücke wird durch systematische Versuche an Betonzylindern mit vorgespannter Umschnürung aus Stahl und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff geschlossen. Die Abbildung der Versuchsergebnisse durch geeignete Modelle ermöglicht auch Aussagen zum Verhalten von Betondruckgliedern mit Umschnürungen aus anderen Materialien, beispielsweise Formgedächtnislegierungen. Um diese in den Berechnungen zu simulieren, wird eine für das Bauwesen infrage kommende eisenbasierte Legierung in separaten axialen Versuchen charakterisiert und thermisch vorgespannt. Die in der vorliegenden Arbeit entwickelten neuen Modelle orientieren sich im Wesentlichen an zwei Zielen: dem Abbilden des mehraxialen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens des vorgespannt umschnürten Betons und dem Berechnen der Restfestigkeit des Betons.
Die durchgeführten Versuche und Parameterstudien auf Basis der Modelle zeigen: Die Vorspannung der Umschnürung beeinflusst vor allem die Restfestigkeit des Betons wesentlich. Die gewonnenen Erkenntnisse und neuen Methoden können eingesetzt werden, um das Tragverhalten von Betondruckgliedern mit Umschnürungen aus Stahl, faserverstärktem Kunststoff oder Formgedächtnislegierungen zu bewerten.
Structural optimization has gained considerable attention in the design of structural engineering structures, especially in the preliminary phase.
This study introduces an unconventional approach for structural optimization by utilizing the Energy method with Integral Material Behavior (EIM), based on the Lagrange’s principle of minimum potential energy. An automated two-level optimization search process is proposed, which integrates the EIM, as an alternative method for nonlinear
structural analysis, and the bilevel optimization. The proposed procedure secures the equilibrium through minimizing the potential energy on one level, and on a higher level, a design objective function. For this, the most robust strategy of bilevel optimization, the nested method is used. The function of the potential energy is investigated along with its instabilities for physical nonlinear analysis through principle examples, by which the advantages and limitations using this method are reviewed. Furthermore, optimization algorithms are discussed.
A numerical fully functional code is developed for nonlinear cross section,
element and 2D frame analysis, utilizing different finite elements and is verified
against existing EIM programs. As a proof of concept, the method is applied on selected
examples using this code on cross section and element level. For the former one a
comparison is made with standard procedure, by employing the equilibrium equations
within the constrains. The validation of the element level was proven by a theoretical
solution of an arch bridge and finally, a truss bridge is optimized. Most of the
principle examples are chosen to be adequate for the everyday engineering practice, to
demonstrate the effectiveness of the proposed method.
This study implies that with further development, this method could become just as
competitive as the conventional structural optimization techniques using the Finite
Element Method.
Structural vibration control of high-speed railway bridges using tuned mass dampers, semi-active tuned mass dampers, fluid viscous dampers and magnetorheological dampers to reduce resonant structural vibrations is studied. In this work, the addressed main issues include modeling of the dynamic interaction of the structures, optimization of the parameters of the dampers and comparison of their efficiency.
A new approach to optimize multiple tuned mass damper systems on an uncertain model is proposed based on the H-infinity optimization criteria and the DK iteration procedure with norm-bounded uncertainties in frequency domain. The parameters of tuned mass dampers are optimized directly and simultaneously on different modes contributing significantly to the multi-resonant peaks to explore the different possible combinations of parameters. The effectiveness of the present method is also evaluated through comparison with a previous method.
In the case of semi-active tuned mass dampers, an optimization algorithm is derived to control the magnetorheological damper in these semi-active damping systems. The use of the proposed algorithm can generate various combinations of control gains and state variables. This can lead to the improvement of the ability of MR dampers to track the desired control forces. An uncertain model to reduce detuning effects is also considered in this work.
Next, for fluid viscous dampers, in order to tune the optimal parameters of fluid viscous dampers to the vicinity of the exact values, analytical formulae which can include structural damping are developed based on the perturbation method. The proposed formulae can also be considered as an improvement of the previous analytical formulae, especially for bridge beams with large structural damping.
Finally, a new combination of magnetorheological dampers and a double-beam system to improve the performance of the primary structure vibration is proposed. An algorithm to control magnetorheological dampers in this system is developed by using standard linear matrix inequality techniques. Weight functions as a loop shaping procedure are also introduced in the feedback controllers to improve the tracking ability of magnetorheological damping forces. To this end, the effectiveness of magnetorheological dampers controlled by the proposed scheme, along with the effects of the uncertain and time-delay parameters on the models, are evaluated through numerical simulations.
Additionally, a comparison of the dampers based on their performance is also considered in this work.
Die Dissertation Staubaufwirbeln oder die Kunst der Partizipation stellt die Frage, ob und inwiefern künstlerische Interventionen zur Aktualisierung und Entwicklung demokratischer Teilhabe beitragen können. Im Zentrum der Untersuchung stehen sechs Projektgruppen, die experimentelle Freiräume gestalten, in denen neue Formen von Demokratielernen, Stadtnutzung, gesellschaftlicher Repräsentation und Symbolpolitik erprobt werden. Die Kunst der Partizipation wird in fünf Dimensionen beschrieben: Initiative, Kollektivität, Inszenierung, Öffentlichkeit und Kooperation. Sie erweitert damit das Repertoire demokratischer Beteiligungsformen sowie gegenwärtige Kunstbegriffe. Ihre heimliche Relevanz besteht darin, sich immer wieder dem Risiko auszusetzen, von allen Seiten als unzureichend betrachtet zu werden. Demokratie konstituiert sich hier als ästhetische Erfahrung. Die Kunst besteht darin, die Flüchtigkeit demokratischer Teilhabe erfahrbar zu machen, also gestaltbar und veränderbar.
We demonstrate how logical operations can be implemented in ensembles of protoplasmic tubes of acellular slime mold Physarum polycephalum. The tactile response of the protoplasmic tubes is used to actuate analogs of two- and four-input logical gates and memory devices. The slime mold tube logical gates display results of logical operations by blocking flow in mechanically stimulated tube fragments and redirecting the flow to output tube fragments. We demonstrate how XOR and NOR gates are constructed. We also exemplify circuits of hybrid gates and a memory device. The slime mold based gates are non-electronic, simple and inexpensive, and several gates can be realized simultaneously at sites where protoplasmic tubes merge.
Schwerpunkt Synchronisation
(2014)
Nichts ist so aktuell wie die Gegenwart; gegenwärtig sein aber heißt gleichzeitig sein mit etwas anderem, und diese Gleichzeitigkeit muss immer eigens durch geeignete Operationen der Übertragung, der Überbrückung, der Abstimmung und ihre Werkzeuge hergestellt werden. So schlicht erklärt sich die grundlegende und aktuelle Relevanz des Themas der Synchronisierung ebenso wie seine kulturtechnische und medienphilosophische Ausformung. Die aktuelle medientheoretische und medienhistorische Aufmerksamkeit für die Verfertigung der Gegenwart (deren wichtigste Operation diejenige der Synchronisierung ist), wie sie sich auch im Jahresthema 2012/2013 der Forschungen am Internationalen Kolleg für Kulturtechnikforschung und Medienphilosophie (IKKM) niedergeschlagen hat, reagiert auf eine spezifische zeitphilosophische Spannungslage, die sich im Anschluss an die strukturale und poststrukturale sowie die systemtheoretische Differenztheorie einerseits und an eher empirische, phänomenale, aber auch technikhistorisch und -theoretisch relevante Sachverhalte andererseits ergeben hat. Den ersten Pol dieser Spannung bildet die Dekonstruktion der Präsenz, etwa, im Sinne Jacques Derridas, der Gleichzeitigkeit von Stimme und Ohr beim Sprechen, oder, im Sinne Deborah Eschs, der Live-Übertragung des Fernsehens. Den anderen Pol jedoch bilden die dennoch sich behauptenden phänomenalen und funktionalen Gleichzeitigkeitserfahrungen und -effekte. Sie umfassen etwa das Miterleben des Spielzuges im Sport, wie Hans Ulrich Gumbrecht es gefasst hat, und zahlreiche andere ästhetische, insbesondere erhabene Erfahrungen. Am anderen Ende der Skala gehören aber auch Prozesse wie die technische Einsteuerung und Abstimmung von Taktfrequenzen in Regelkreisen und Übertragungszusammenhängen zu den gültigen Formen effektiver Gleichzeitigkeit. Auch Verdichtungsvorgänge wie die mehr oder weniger instantane, ereignisbezogene wie ereignisförmige Bildung und Auflösung von Publika sind derlei relevante Präsenzeffekte. Die grundlegende Einsicht in die Gemachtheit und folglich Dekonstruierbarkeit der Gegenwart durch Synchronisierungs- und Desynchronisierungsoperationen jedenfalls widerstreitet nach medienwissenschaftlicher Überzeugung nicht ihrer Wirklichkeit im Sinne der Wirksamkeit – der lateinischen »actualitas«, als deren deutschsprachige Entsprechung die Scholastik des Mittelalters bei Meister Eckhart den Begriff der »Wirklichkeit« erst einführte.
Reinforced concrete walls are commonly selected as the lateral resisting systems in seismic design of buildings. The design procedure requires reliable/robust models to predict the wall response. Many researchers, thus, have focused on using the available experimental data to be able to comment on the quality of models at hand. What is missing though is an uncertain attitude towards the experimental data since such data can be affected by different sources of uncertainty. In this paper, we introduce the database created for model quality evaluation purposes considering the uncertainties in the experimental data. This is the first step of a larger study on experience-based model quality evaluation of reinforced concrete walls. Here, we briefly present the database as well as six sample validations of the developed numerical model (the quality of which is to be assessed). The database contains the information on nearly 300 wall specimens from about 50 sources. Both the database and the numerical model, built for uncertainty/sensitivity analysis purposes, are mainly based on ten parameters. These include geometry, material, reinforcement layout and loading properties. The validation results prove that the model is able to predict the wall response satisfactorily. Consequently, the validated numerical model could be used in further quality evaluation studies.
A known phenomenon during laser welding of thin sheets is the deformation caused by thermally induced stresses. This deformation can result in a change of the gap width between the welded parts, which leads to an unstable welding process. Inducing displacements by using a second heat source will compensate for the change in gap width, hence optimizing the welding process. The base material is 1 mm thick austenitic stainless steel 1.4301, which is welded by a CO2 laser. The second heat source is a diode laser. The gap between the welded parts was set between 0.05 mm and 0.1 mm. The influence of the second heat source on the welding process and the welding result is described. The usage of a second heat source allows a higher gap width to be set prior to the welding process. The results of the numerical simulation were found to be corresponding to those of the experiments.