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Weimar Open Access

In Baden-Württemberg werden derzeit für ca. 12.500 km Gewässer Hochwassergefahrenkarten erstellt. Hierfür sind umfangreiche hydraulische Berechnungen erforderlich, die es zu optimieren gilt. Bei der Wasserspiegellagenermittlung kommen zumeist eindimensionale Berechnungsverfahren zum Einsatz bei denen die Topografie der Gewässer und Vorländer über Querprofile erfasst werden. Im Rahmen der Hochwassergefahrenkartenerstellung werden diese Querprofile zum einen im Bereich des Gewässers über kostenintensive, terrestrische Vermessung und zum anderen im Bereich der Vorländer über ein digitales Geländemodell (DGM) bestimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe die Querprofilerstellung und damit insgesamt die Methodik zur Erstellung der Hochwassergefahrenkarten verbessert werden kann.Das Verfahren ermöglicht es, unter optimaler Ausnutzung sowohl der vorhandenen terrestrischen Vermessungsdaten, als auch des hochaufgelösten digitalen Geländemodells zusätzlich zur vorhandenen Vermessung an beliebigen Stellen Ergänzungsquerprofile zu generieren. Des Weiteren wurde mittels Sensitivitätsanalyse untersucht, welche Auswirkungen eine Verringerung der Anzahl von vermessenen Querprofilen auf die Wasserstände haben.

Die Beschreibung und Modellierung des Baugrundes erweist sich aufgrund seiner Genese als schwierig. Diese Tatsache soll am Beispiel eines Gründungsentwurfs, durch die Gegenüberstellung zweier unterschiedlicher Modellansätze demonstriert werden. In diese Betrachtung gehen zum einen "Subjektive Schätzungen" und zum anderen "[Geo]Statistische Baugrundmodelle" ein. Die Bemessung erfolgt anhand einer identischen Ausgangsdatenbasis. Im Ergebnis zeigen sich große Abweichungen zwischen beiden Modellansätzen, die sich auf unterschiedlichen Umgang mit den streuenden Baugrundkenngrößen zurückführen lassen. Die streuenden Baugrundkenngrößen werden bei den "Subjektiven Schätzungen" durch einen einzigen, ungünstig wirkenden Kennwert repräsentiert, der die Eigenschaften eines Homogenbereichs beschreibt. Bei den "[Geo]Statistischen Baugrundmodellen" werden die Baugrundkenngrößen in ihrer Streubreite erfasst, ausgewertet und mit der Monte-Carlo-Simulation in der Grenzzustandsfunktion berücksichtigt.

Für die Bemessung und qualitative Einstufung innerstädtischer Knotenpunkte stehen verschiedene Werkzeuge und Verfahren zur Verfügung. Das Handbuch für die Bemessung von Straßenverkehrsanlagen (HBS) enthält einfach zu hand­habende Standardverfahren. Alternativ kann die Bemessung mit mikroskopischen Verkehrsflusssimulationen erfolgen, deren Erstellung jedoch sehr aufwändig und dadurch fehleranfällig ist. Um die nachteilige Komplexität der Simulationsmodelle zu umgehen, sollen standardisierte Modelle zu einer Verringerung des Arbeitsaufwands beitragen. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, inwieweit dem Simulationswerkzeug WebSimTra mit seinen Vereinfachungen und Beschränkungen trotzdem Zweckmäßigkeit, Korrektheit und Benutzerfreundlichkeit bescheinigt werden kann. Das Ziel der Arbeit besteht in der Herleitung einer nachvollzieh­baren Bewertung dieser Online-Simulation, wobei die Berechnungsverfahren des HBS als Vergleichsgrundlage dienen. Die Prüfung der Online-Simulation hinsichtlich der genannten Merkmale durch einen Vergleich mit dem Bemessungsverfahren des HBS setzt die Beschäftigung mit den theoretischen Grundlagen beider Verfahren voraus. Aus diesem Grund steht am Beginn der Arbeit ein Überblick über die verschiedenen Verkehrsflussmodelle, auf einzelne Theorien wird detailliert eingegangen. In einem weiteren Abschnitt wird erläutert, wie diese theoretischen Modelle in den zu unter­suchenden Bemessungsverfahren Anwendung finden. Im Anschluss daran werden Kriterien definiert, die geeignet sind, die Zweckmäßigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Korrektheit der Online-Simulation widerzuspiegeln. Anhand des aus diesen relevanten Kriterien zusammengestellten Katalogs erfolgt am Ende der Arbeit die Bewertung der Bemessungswerkzeuge. Im darauf folgenden Abschnitt werden aus der Vielzahl von Knotenpunkten im Stadtgebiet Weimar zehn ausgewählt, die aufgrund ihrer Eigen­schaften für die Untersuchung des Knotenpunkttyps Kreisverkehr geeignet erscheinen. In einem ersten Schritt ist die Beschaffung und Aufbereitung von Verkehrsstärkezahlen notwendig. Liegen die Knoten­strommatrizen für alle Auswahlknoten vor, erfolgt die eigentliche Bemessung der Auswahlknoten mit den Verfahren des HBS und der Online-Simulation. Der letzte Abschnitt umfasst die Bewertung der Bemessungsverfahren anhand des Kriterienkatalogs sowie eine Diskussion der erzielten Ergebnisse.

Zielstellung: Im Rahmen von Verkehrswegebauprojekten werden häufig Dämme aus Felsbruchmaterialien hergestellt. Solche Materialien weisen in der Regel einen hohen Anteil an Steinen und Blöcken auf. Dieses Größtkorn muss zerkleinert werden, um eine hohlraumarme Verdichtung gewährleisten zu können und damit spätere Sackungen durch Verlagerung der Gesteinsblöcke auszuschließen. Die diesbezüglichen Vorgaben der ZTVE-StB sind einzuhalten. Über die eingesetzte Verdichtungstechnologie lassen sich Gesteine bis zu bestimmten maximalen einaxialen Druckfestigkeiten auf entsprechende Korngrößen zertrümmern. Der Unternehmer muss entscheiden, ob mit einer gewählten Verdichtungstechnologie das Felsbruchmaterial ausreichend stark zertrümmert wird, um die Vorgaben zu erfüllen. Gleichzeitig darf der Feinkornanteil durch den Zertrümmerungsvorgang nur geringfügig ansteigen, um den Anforderungen bezüglich Durchlässigkeit und Frostempfindlichkeit gerecht zu werden. Die geforderten Tragfähigkeiten und Dichten müssen sichergestellt sein. Aufgrund fehlender Vergleichsuntersuchungen ist die Beurteilung der geeigneten Verdichtungstechnologie meist problematisch. Größenordnungen und Leistungsansätze können dadurch falsch eingeschätzt werden. Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung der Beziehung zwischen Festigkeit und Zertrümmerung von Felsbruchmaterial in Abhängigkeit der eingesetzten Verdichtungstechnologie. Es soll untersucht werden, inwieweit vorhandene Steine und Gesteinsblöcke durch Verdichtungsvorgänge eine Zertrümmerung erfahren und welche Auswirkungen das auf die Korngrößenverteilung, insbesondere auch hinsichtlich des Feinkornanteils, hat. Ein Zusammenhang zu den erreichten Tragfähigkeiten und Dichten soll hergestellt werden. Dadurch kann die geplante Verdichtungstechnologie im Bezug auf ihre Wirksamkeit besser eingeschätzt und gegebenenfalls optimiert werden. Die Beurteilung von Leistungsansätzen und Kosten im Rahmen der Angebotserarbeitung wird somit deutlich vereinfacht.

Durch die Oberflächenabdichtung einer Deponie sollte im Idealfall gerade so viel Wasser infiltriert werden, wie der Abfallkörper zur Umsetzung / Vergärung benötigt. In der Diplomarbeit wurden die Möglichkeiten einer Bilanzierung aufgezeigt. An einem konkreten Beispiel, einer Deponie der Landeshauptstadt Wiesbaden, wurde versucht, die zulässige Infiltration durch Auswertung verfügbarer Daten abzuschätzen. Anschließend wurden mögliche Oberflächenabdichtungssysteme behandelt.

Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es, „Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von Phase Change Materials auf die Raumlufttemperatur“ durchzuführen und anschließend die Ergebnisse auszuwerten. Dabei galt es, thermodynamische Grundlagen zu erläutern sowie den derzeitigen Stand der Forschung darzulegen. Dies wurde umfassend bearbeitet, allerdings kann hierbei aufgrund des Umfangs und der Vielfalt im Bereich der internationalen PCM-Forschung kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben werden. Ein Hauptteil dieser Arbeit bestand darin, den Versuchsaufbau der Referenzräume im Eiermann-Bau in Apolda als Grundlage für spätere Messungen detailliert zu beschreiben. Dabei wurde auf die gesamte Messanlage, die eingebrachten PCM sowie auf daraus resultierende physikalische Kenngrößen ausführlich eingegangen. Es galt, geometrische, chemische und physikalische Einflüsse einzuschätzen, aber auch Schwachstellen aufzudecken, um die später folgenden Messreihen exakt auswerten zu können. Als kritisch einzuschätzende Größe fiel dabei besonders das eingebrachte Salzgemisch auf, welches hinsichtlich des Schmelz- und Kristallisationsbereiches als kaum beurteilbar auffiel. Dies konnte auch nach mehreren Untersuchungen, hier ist insbesondere die dynamische Differenzkalorimetrie zu nennen, nicht hinreichend geklärt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden vergleichende Messreihen durchgeführt, welche durch verschiedene Luftwechselraten gestaltet wurden. Im Maximum konnte dabei im PCM-konditionierten Raum eine Reduktion der Temperatur um 6 K erreicht werden. Dabei muss allerdings berücksichtigt werden, dass diese Differenz größtenteils auf die thermische Masse des Salzgemischs zurückgeführt werden kann. Eine abschließende Messung ohne Salzgemisch zeigte, dass aufgrund des latenten Wärmespeichervermögens des PCM-Putzes lediglich eine thermische Differenz von 2 K erreicht werden kann. Hinsichtlich der Luftwechselrate ist anzumerken, dass die erwartete, vergleichsweise zügige Auskühlung trotz Lüftung in der Praxis nicht nachvollzogen werden konnte. Zur Auswertung der gewonnenen Messwerte galt es, das am Lehrstuhl Bauphysik vorhandene mathematische Minimalmodell auf die am Objekt vorhandenen Randbedingungen anzupassen. Aus den Datenwolken der Atmosphärentemperatur sowie der Globalstrahlung mussten Funktionen approximiert werden, da diese äußeren Zwänge einen entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Innenraumtemperatur ausüben. Die Ergebnisse der Berechungen des Temperaturverlaufs können als zufrieden stellend betrachtet werden, jedoch wurde deutlich, dass ein genaues Nachstellen nicht möglich ist. Dies ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Minimalmodell lediglich eine Beschreibung der wesentlichen Prozesse mathematisch abbildet. Eine kritische Auseinandersetzung hinsichtlich allgemeiner Standpunkte als auch der Anwendbarkeit auf die Referenzräume wurde abschließend diskutiert.

Beim Entwurf signalgesteuerter Knotenpunkte werden Signalsteuerung und Knotenpunktgestaltung aufeinander abgestimmt. Die bauliche Gestaltung vorfahrtgeregelter und lichtsignalgesteuerter Knotenpunkte weist demnach Differenzen auf. Ein Ausfall der LSA wie auch das Abschalten dieser während der Nachtstunden stellt eine Abweichung vom ursprünglichen Betriebskonzept dar. Zwei maßgebliche Anforderungen an Knotenpunkte in Hinblick auf die Verkehrssicherheit stellen die Erkennbarkeit und Begreifbarkeit des Knotenpunktes dar. Es wurde ein Kriterienkatalog entwickelt, der die bauliche Ausbildung des Knotenpunktes speziell hinsichtlich dieser beiden Aspekte untersucht und somit Mängel in der Verkehrssicherheit von Knotenpunkten mit ausgefallener und abgeschalteter LSA aufzeigt. Hierbei werden sowohl allgemeingültige Defizite als auch solche, die aus der unterschiedlichen Ausbildung entsprechend der geplanten Verkehrsregelung resultieren, aufgezeigt. Der entwickelte Kriterienkatalog diente als Leitfaden bei der Untersuchung von sechs lichtsignalgesteuerten Knotenpunkten im Stadtgebiet Weimar. Entsprechend der hier aufgezeigten Defizite wurden Maßnahmen entwickelt, die diese Mängel beseitigen sollen und zum Teil auf andere Knotenpunkte übertragbar sind.

In dieser Diplomarbeit werden – anhand eines Simulationsprogrammes – die diffusen Schallfelder in Atrien untersucht. Diesbezüglich standen Referenzobjekte in Berlin zur Verfügung. Es wurde untersucht, inwieweit sich die Raumgeometrie, die Volumina und die Absorptionseigenschaften der Umhüllungsflächen auf die Energieverteilung im Atriumsraum auswirken. Ziel der Arbeit ist es, Optimierungspotenziale aufzuzeigen und Lösungsvorschläge zu entwickeln, die zeigen, mit welchen Mitteln und Methoden die Raumakustik nachträglich verbessert werden kann.

Im Zuge des Ausbaus von Eisenbahnstrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr muss sichergestellt werden, dass keine Resonanz zwischen den periodisch einwirkenden Radlasten und den Brückeneigenfrequenzen entsteht. Bei der Untersuchung einzelner Bauwerke wurden teilweise recht große Schwankungen des dynamischen Verhaltens im Verlauf der Jahreszeiten festgestellt. Um diese Beobachtungen zu präzisieren, wurden an zwei ausgewählten Walzträger-in-Beton-Brücken über den Zeitraum von 15 Monaten Beschleunigungsmessungen durchgeführt. Die gewonnenen Daten wurden mit der Stochastic Subspace Methode, die im ersten Teil der Arbeit näher erläutert wird, ausgewertet. Es konnte für alle Eigenmoden ein Absinken der Eigenfrequenz bei steigender Temperatur beobachtet werden. Um die Ursachen hierfür genauer zu untersuchen, wurde für eine der beiden Brücken ein Finite-Elemente-Modell mit dem Programm SLang erstellt. Mittels einer Sensitivitätsanalyse wurden die für das Schwingverhalten maßgebenden Systemeigenschaften identifiziert. Die anschließend durchgeführte Strukturoptimierung unter Nutzung des genetischen Algorithmus sowie des adaptiven Antwortflächenverfahrens konnte die Temperaturabhängigkeit einzelner Materialparameter aufzeigen, die zumindest eine Ursache für Schwankungen der Eigenfrequenzen darstellen.

Granular soils can amplify earthquake shaking at small strains without reaching the level of pore pressure generation. The hysteretic constitutive behaviour of sands and gravels under this specific consideration has been described in the thesis using the total stress based simplified model, SimSoil (Pestana and Salvati, 2006). SimSoil retains the basic features of the hysteretic constitutive behaviour described in the generalized effective stress model, MIT-S1 (Pestana 1994). It uses only four parameters (n, Gb, ws, and wa) which are readily determined from laboratory tests. Model parameters in the SimSoil execute independent control of nonlinearity of the soil behaviour under cyclic loading which is a unique feature of this model. ...