TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Brinkmann, M. T1 - Tragfähigkeit von Lehmmauerwerk - Experimentelle und numerische Analyse T1 - Load-bearing capacity of earth masonry – An experimental and numerical analysis N2 - Die Bemessung von tragendem Lehmmauerwerk erfolgt in Deutschland auf Basis der Lehmbau Regeln. Das dort verankerte Nachweisverfahren beruht auf einem globalen Sicherheitskonzept, welches aus zuverlässigkeitstheoretischer Sicht nicht mehr dem Stand der Technik entspricht. Auf Grund dessen wird das Bemessungskonzept für Lehmmauerwerk vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) voraussichtlich 2023 außer Kraft gesetzt. Ein statischer Nachweis von tragenden Lehmbauten wäre in Deutschland dann ausschließlich mit einer Zustimmung im Einzelfall (ZiE) oder vorhabenbezogener Bauartgenehmigung (vBg) möglich. Beides ist mit erheblichem Mehraufwand und höheren Kosten verbunden, was für den Lehmmauerwerksbau einen entscheidenden Nachteil im Vergleich zum konventionellen Mauerwerksbau darstellt. Um eine unkomplizierte Praxisanwendung von Lehmmauerwerk zu ermöglichen, werden innerhalb eines Forschungsvorhabens, welches von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), dem Institut für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt sowie dem Ingenieurbüro ZRS durchgeführt wird, auf Basis der Produktnormen für Lehmsteine und Lehmmauermörtel Grundlagen für ein aktualisiertes Bemessungskonzept entwickelt. Im Rahmen des Projekts wird ebenfalls untersucht, inwiefern die Bemessungsregeln nach den vereinfachten Berechnungsmethoden für unbewehrtes Mauerwerk gemäß DIN EN 1996-3 / NA auf den Lehmmauerwerksbau übertragbar sind. Falls eine Anwendung des normativen Nachweisverfahrens bei Lehmmauerwerk möglich ist, wäre zukünftig eine Aufnahme von Lehmsteinen und Lehmmauermörtel in den nationalen Anhang des Eurocode 6 denkbar, was eine bedeutsame Erweiterung des Anwendungsbereichs von Lehmmauerwerk zur Folge hätte. Diverse wissenschaftliche Untersuchungen konnten zeigen, dass bemessungsrelevante Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Lehmmauerwerksbaustoffen stark von der vorherrschenden Materialfeuchte abhängen, welche im hygroskopischen Wassergehaltsbereich im Wesentlichen von der relativen Luftfeuchte (RLF) bestimmt wird. Auch die Zwischenergebnisse des laufenden Forschungsvorhabens zur Entwicklung eines Bemessungskonzepts für Lehmmauerwerk ergaben eine deutlich erkennbare Abhängigkeit zwischen der Materialfeuchte und den relevanten Festigkeits- und Verformungseigenschaften. Eine detaillierte Kenntnis des feuchteabhängigen Materialverhaltens von Lehmsteinen, -mörtel und -mauerwerk ist zwingend erforderlich, um ein konsistentes und zuverlässiges Bemessungskonzept für Lehmmauerwerk zu entwickeln. Im Rahmen des laufenden Forschungsprojektes werden deshalb umfangreiche Versuche zum Drucktragverhalten von Lehmsteinen und -mörtel sowie Lehmmauerwerk nach Konditionierung bei unterschiedlichen RLF durchgeführt und analysiert. Weiterhin werden auf Basis der experimentellen Ergebnisse numerische Modelle kalibriert, welche die detaillierte Analyse der Biegedrucktragfähigkeit von Lehmmauerwerk ermöglichen. In diesem Beitrag werden zunächst die bisherigen Zwischenergebnisse bezüglich der experimentell ermittelten feuchteabhängigen Materialkennwerte von Lehmsteinen, -mörtel und -mauerwerk dargelegt. Darauf aufbauend werden numerische Untersuchungen zur Bestimmung der Systemtragfähigkeit von Lehmmauerwerk unter Feuchteeinflusses durchgeführt und erläutert. N2 - The structural design of load-bearing earthen masonry in Germany is based on the Lehmbau Regeln. The verification procedure outlined in these regulations is based on a global safety concept that no longer corresponds to the state of the art from a reliability theory perspective. As a result, the structural design concept for earthen masonry will most likely be discontinued by the German Institute for Building Technology (DIBt) in 2023. A structural verification of load-bearing earthen buildings would then only be possible in Germany with an approval for individual cases (ZiE) or a project-related permit type (vBg). Both methods are associated with considerable additional work and higher costs, which is a decisive disadvantage for earthen masonry construction compared to conventional masonry construction. In order to enable a straightforward practical application of earthen masonry, the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), the Institute for Solid Construction of the Technical University of Darmstadt and ZRS Engineers are laying the groundwork for an updated structural design concept based on the product standards for earth blocks and earthen masonry mortar. The project will also investigate the extent to which the design rules based on the simplified calculation methods for unreinforced masonry according to DIN EN 1996-3 / NA can be transferred to earthen masonry construction. If the normative verification procedure can be applied to earthen masonry, it would be conceivable to include earth blocks and earthen masonry mortar in the national appendix of Eurocode 6 in the future, which would result in a significant expansion of the field of application of earthen masonry. Various scientific studies have shown that the strength and deformation properties of earthen masonry building materials relevant to structural design are strongly dependent on the prevailing material moisture level, which is essentially determined by the relative humidity (RH) in the hygroscopic water content range. The interim results of the current research project for the development of a structural design concept for earthen masonry also showed a clearly recognisable dependency between the material moisture level and the relevant strength and deformation properties. Detailed knowledge of the moisture-dependent material behaviour of earth blocks, earthen mortar and masonry is absolutely essential to developing a consistent and reliable structural design concept for earthen masonry. Within the framework of the current research project, extensive tests on the pressure load bearing capacity of earth blocks and earthen mortar as well as earthen masonry after conditioning at different RH levels are therefore being carried out and analysed. Furthermore, numerical models are being calibrated on the basis of the experiment results, which facilitate a detailed analysis of the bending pressure bearing capacity of earthen masonry. This paper presents, firstly, the interim results obtained so far concerning the experimentally determined moisture-dependent material characteristics of earth blocks, earthen mortar and masonry. Based on this material, numerical investigations for determining the system bearing capacity of earthen masonry under the influence of moisture are carried out and explained. T2 - LEHM 2020 CY - Weimar, Germany DA - 30.10.2020 KW - Lehm KW - Earth KW - Tragfähigkeit KW - Mauerwerk KW - Feuchte KW - Load-bearing KW - Moisture KW - Strength PY - 2020 SP - 1 EP - 12 PB - Dachverband Lehm CY - Weimar AN - OPUS4-53231 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Simon, Sebastian A1 - Baier, J. A1 - Dennin, L. ED - Forde, M. T1 - Influence of relative humidity on the strength and stiffness of unstabilised earth blocks and earth masonry mortar N2 - Aim of this study is to provide information about moisture dependent material behaviour of unstabilised loadbearing earth blocks and mortars. Compressive strength and Young’s modulus were investigated after conditioning in varying relative humidity reaching from 40 % up to 95 %. The material composition and physical properties were investigated to understand the influence of relative humidity onto the mechanical properties. A normalisation of strength and stiffness by the values obtained at 23 ◦C and 50 % relative humidity reveals a linear dependence of compressive strength and Young’s modulus that is regardless of the material composition. Thus, it is possible to describe the influence of relative humidity onto the load-bearing behaviour of unstabilised earth masonry materials in a generally valid formulation. KW - Earth block masonry KW - Load-bearing behaviour KW - Compressive strength KW - Moisture content KW - Sorption isotherm PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128026 SN - 0950-0618 VL - 342 IS - Part A SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Liehr, A. A1 - Wegener, T. A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, A. A1 - Möller, N. A1 - Niendorf, T. T1 - Experimental Analysis of the Stability of Retained Austenite in a Low‐Alloy 42CrSi Steel after Different Quenching and Partitioning Heat Treatments N2 - Quenching and partitioning (Q&P) steels are characterized by an excellent combination of strength and ductility, opening up great potentials for advanced lightweight components. The Q&P treatment results in microstructures with a martensitic matrix being responsible for increased strength whereas interstitially enriched metastable retained austenite (RA) contributes to excellent ductility. Herein, a comprehensive experimental characterization of microstructure evolution and austenite stability is carried out on a 42CrSi steel being subjected to different Q&P treatments. The microstructure of both conditions is characterized by scanning electron microscopy as well as X‐ray diffraction (XRD) phase analysis. Besides macroscopic standard tensile tests, RA evolution under tensile loading is investigated by in situ XRD using synchrotron and laboratory methods. As a result of different quenching temperatures, the two conditions considered are characterized by different RA contents and morphologies, resulting in different strain hardening behaviors as well as strength and ductility values under tensile loading. In situ synchrotron measurements show differences in the transformation kinetics being rationalized by the different morphologies of the RA. Eventually, the evolution of the phase specific stresses can be explained by the well‐known Masing model. KW - Condensed Matter Physics KW - General Materials Science PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-581618 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202300380 SN - 1438-1656 VL - 25 IS - 17 SP - 1 EP - 16 PB - Wiley AN - OPUS4-58161 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brinkmann, M. A1 - Wiehle, Philipp T1 - Correlation between relative humidity and the strength and deformation characteristics of unstabilised earth masonry N2 - The mechanical properties of unstabilised earthen building materials are distinctively influenced by changes in material moisture content. However, this moisture-dependency often remains unconsidered in the calculation of the load-bearing capacity of earth constructions. This paper aims to derive a convenient way to sufficiently consider the impact of different material moisture contents on the mechanical properties of unstabilised earth masonry. Therefore, the influence of relative humidity and temperature on the strength and deformation characteristics of unstabilised earth blocks, earth mortar and earth masonry is evaluated by conducting compression tests under various climate conditions. The results show that the compressive strength and the modulus of elasticity are linearly correlated with the relative humidity, whereas changes in temperature at constant relative humidity have no significant influence. To account the distinct moisture-dependency, a general applicable modification factor for unstabilised earthen materials is provided, which enables the adjustment of the compressive strength and the modulus of elasticity in dependency of arbitrary hygroscopic material moisture contents. KW - Earth masonry KW - Earth blocks KW - Relative humidity KW - Modulus of elasticity KW - Moisture KW - Compressive strength KW - Stress–strain-relation PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.130048 SN - 0950-0618 VL - 366 IS - 22 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier BV AN - OPUS4-56732 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Brinkmann, M. T1 - Material behaviour of unstabilised earth block masonry and its components under compression at varying relative humidity N2 - block and mortar types is analysed with particular regard to the influence of varying relative humidity. The uniaxial compressive strength and deformation characteristics of unstabilised earth blocks and mortars as well as of unstabilised earth block masonry are studied in detail and compared to conventional masonry to evaluate whether the structural design can be made accordingly. An increase of 30 % points in relative humidity leads to a reduction of the masonry´s compressive strength between 33 % and 35 % whereas the Young´s modulus is reduced by 24–29 %. However, the ratio between the Young´s modulus and the characteristic compressive strength of earth block masonry ranges between E33/fk = 283–583 but is largely independent of the relative humidity. The results show that the mechanical properties of the investigated unstabilised earth block masonry are sufficient for load-bearing structures, yielding a masonry compressive strength between 2.3 MPa and 3.7 MPa throughout the range of moisture contents investigated. In general, the design concept of conventional masonry can be adapted for unstabilised earth masonry provided that the rather low Young´s modulus as well as the moisture dependence of both, compressive strength and Young´s modulus, are sufficiently taken into account. KW - Compressive strength KW - Earth block masonry KW - Compression tests KW - Stress-strain relation KW - Relative humidity KW - Moisture content PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-562417 DO - https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01663 SN - 2214-5095 VL - 17 SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier B.V. CY - Netherlands AN - OPUS4-56241 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vollmer, Malte A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, Artjom A1 - Bauer, Andre A1 - Liehr, Alexander A1 - Stark, Andreas A1 - Schell, Norbert A1 - Barriobero-Vila, Pere A1 - Requena, Guillermo A1 - Niendorf, Thomas T1 - Time resolved insights into abnormal grain growth by in situ synchrotron measurements N2 - Large oligo-crystalline or single-crystalline metallic materials are of great interest for numerous applications, and a recently developed strategy for promoting abnormal grain growth induced by a cyclic heat treatment opens up new opportunities to manufacture single crystals with a size of several centimeters. So far, the entire available knowledge on this kind of abnormal grain growth has been elaborated based on time discrete observations and, thus, detailed insights into the interplay of elementary mechanisms are still lacking in open literature. The present study reveals time resolved insights into this kind of abnormal grain growth for the first time. It was possible to break down the influence of the individual heat treatment phases by in situ synchrotron high energy X-ray diffraction analysis during cyclic heat reatment. The results obtained not only help to gain a deep understanding of the abnormal grain growth mechanisms, they will also be the basis for an adjustment of the cyclic heat treatment process to improve its efficiency and to eventually obtain even larger single crystals. KW - Single crystals KW - Grain growth method KW - Synchrotron diffraction KW - High-energy X-ray diffraction KW - Grain boundary migration PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119168 SN - 1359-6454 VL - 257 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-62188 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Liehr, Alexander A1 - Dingel, Kristina A1 - Kottke, Daniel A1 - Degener, Sebastian A1 - Meier, David A1 - Sick, Bernhard A1 - Niendorf, Thomas T1 - Data selection strategies for minimizing measurement time in materials characterization N2 - Every new material needs to be assessed and qualified for an envisaged application. A steadily increasing number of new alloys, designed to address challenges in terms of reliability and sustainability, poses significant demands on well-known analysis methods in terms of their efficiency, e.g., in X-ray diffraction analysis. Particularly in laboratory measurements, where the intensities in diffraction experiments tend to be low, a possibility to adapt the exposure time to the prevailing boundary conditions, i.e., the investigated microstructure, is seen to be a very effective approach. The counting time is decisive for, e.g., complex texture, phase, and residual stress measurements. Traditionally, more measurement points and, thus, longer data collection times lead to more accurate information. Here, too short counting times result in poor signal-to-background ratios and dominant signal noise, respectively, rendering subsequent evaluation more difficult or even impossible. Then, it is necessary to repeat experiments with adjusted, usually significantly longer counting time. To prevent redundant measurements, it is state-of-the-art to always consider the entire measurement range, regardless of whether the investigated points are relevant and contribute to the subsequent materials characterization, respectively. Obviously, this kind of approach is extremely time-consuming and, eventually, not efficient. The present study highlights that specific selection strategies, taking into account the prevailing microstructure of the alloy in focus, can decrease counting times in X-ray energy dispersive diffraction experiments without any detrimental effect on data quality for the subsequent analysis. All relevant data, including the code, are carefully assessed and will be the basis for a widely adapted strategy enabling efficient measurements not only in lab environments but also in large-scale facilities. KW - Materials characterization KW - Machine learning KW - X-ray diffraction KW - Measurement optimization PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-630831 DO - https://doi.org/10.1038/s41598-025-96221-1 SN - 2045-2322 VL - 15 IS - 1 SP - 1 EP - 12 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-63083 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frei, Vivian A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Thiele, Marc A1 - Rogge, Andreas T1 - Ermüdungsverhalten von Beton für unterschiedliche Probekörpergeometrien N2 - Die heute in der Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte für Ermüdung von Beton stammen zum Teil noch aus den 1990er Jahren und sind speziell hinsichtlich hochfester Betone konservativ ausgelegt. Um die Vorteile von Türmen für Windkraftanlagen, vor allem auch aus hochfesten Betonen, im Zuge des geplanten Ausbaus der Windenergieversorgung in Deutschland wirtschaftlich nutzbar zu machen, müssen diese Bemessungskonzepte weiterentwickelt werden. Dafür sind umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung von Bruchlastwechselzahlen und zur Charakterisierung der Schädigungsentwicklung unter Ermüdungsbeanspruchung erforderlich. Allgemein anerkannte bzw. verbindliche Regelwerke oder Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit (Bruchlastwechselzahlen) an Betonproben gibt es zurzeit aber nicht und die bisher durchgeführten Untersuchungen variieren in Parametern wie Probengeometrie, Probengröße und Prüffrequenz. Eine vergleichende Analyse der Ergebnisse der Studien und insbesondere die Übertragbarkeit auf bauteilrelevante Abmessungen ist auf dieser Grundlage nur sehr eingeschränkt möglich. KW - Ermüdungsverhalten KW - Probekörpergeometrien KW - Druckschwellenversuch KW - Bruchlastwechselzahlen KW - Beton PY - 2023 UR - https://www.betonverein.de/dbv-heft-52-materialermuedung-von-stahl-und-spannbeton-unter-hochzyklischer-beanspruchung-ergebnisse-des-verbundforschungsvorhabens-win-con-fat IS - 52 SP - 19 EP - 22 PB - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. CY - Berlin AN - OPUS4-58746 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Signorini, C. A1 - Bracklow, F. A1 - Hering, Marcus A1 - Butler, M. A1 - Leicht, L. A1 - Schubert, T. A1 - Beigh, M. A. B. A1 - Beckmann, B. A1 - Curbach, M. A1 - Mechtcherine, V. T1 - Ballistic limit and damage assessment of hybrid fibre-reinforced cementitious thin composite plates under impact loading N2 - Impact resistance of reinforced concrete (RC) structures can be significantly improved by strengthening RC members with thin composite layers featuring high damage tolerance. Indeed, to limit the well-known vulnerability of cement-based materials against impact loading, the synergistic effects of short fibres and continuous textile meshes as hybrid reinforcement has been proved to be highly beneficial. This paper addresses the characterisation of novel cement-based hybrid composites through accelerated drop-weight impact tests conducted on rectangular plates at different impact energies. Two distinct matrices are assessed, with particular interest in a newly developed limestone calcined clay cement (LC3)-based formulation. Important parameters quantifying energy dissipation capability, load bearing capacity and damage are cross-checked to compute the ballistic limit and estimate the safety-relevant characteristics of the different composites at hand. Although textiles alone can improve the damage tolerance of fine concrete to some extent, the crack-bridging attitude of short, well-dispersed fibres in hybrid composites imparts a certain ductility to the cement-based matrices, allowing a greater portion of the textile to be activated and significantly reducing the amount of matrix spalling under impact. KW - Impact loading KW - Cement-based composites KW - SHCC KW - TRC KW - Sustainable binders PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.108037 VL - 80 SP - 1 EP - 21 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-58793 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden. T2 - LEHM 2024 - 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Feuchte KW - Tragverhalten KW - Bemessung PY - 2024 AN - OPUS4-61904 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lauhoff, Christian A1 - Degener, Sebastian A1 - Bolender, Artjom A1 - Liehr, Alexander A1 - Hübner, Leoni A1 - Frenck, Johanna-Maria A1 - Molotnikov, Andrey A1 - Niendorf, Thomas T1 - In Situ Synchrotron Diffraction Assessment of Reversibility of the Martensitic Transformation in Single-Crystalline Co–Ni–Ga Shape Memory Alloy Under Torsion N2 - AbstractHeusler-type Co–Ni–Ga shape memory alloys attracted significant attention due to their excellent functional properties in single-crystalline state under both compressive and tensile loading. The present study investigates the superelastic deformation behavior under torsion. Using a newly installed torsion testing setup, in situ synchrotron diffraction was carried out on single-crystalline material in order to investigate the martensitic phase transformation. Incremental deformation experiments reveal a fully reversible martensitic transformation under torsional loading at room temperature, leading to excellent strain recovery after deformation to 6.5% shear strain. Furthermore, relevant aspects towards the analysis of powder diffraction data obtained for single-crystalline material in transmission mode under torsional loading are presented and critically discussed. KW - Shape memory alloy KW - Pseudoelasticity KW - Martensitic transformation KW - Synchrotron diffraction KW - In situ testing KW - Torsion PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-621872 DO - https://doi.org/10.1007/s40830-024-00496-8 VL - 10 SP - 326 EP - 333 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-62187 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Brinkmann, M. A1 - Wiehle, Philipp A1 - Thiele, Marc A1 - Graubner, C.-A. ED - Schermer, D. ED - Brehm, E. T1 - Grundlagen zur Bemessung druckbeanspruchten Lehmmauerwerks N2 - Lehmmauerwerk bietet sich aufgrund seiner zahlreichen ökologischen Vorteile für die Errichtung klimafreundlicher und ressourcenschonender Gebäude an. Um den Anwendungsbereich tragenden Lehmmauerwerks durch eine zeitgemäße Nachweisführung zu erweitern, werden in diesem Beitrag Grundlagen für die Entwicklung eines eurocodekonformen Bemessungskonzepts erarbeitet. Hierzu werden die Ergebnisse umfangreicher experimenteller Untersuchungen an Lehmmauerwerk sowie Lehmsteinen und -mörteln nach Konditionierung bei unterschiedlichen Klimata vorgestellt. Darauf aufbauend erfolgt eine Traglastanalyse druckbeanspruchter Lehmmauerwerkswände mittels numerischer und analytischer Methoden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend in einen an DIN~EN~1996-3/NA angelehnten Bemessungsvorschlag überführt, welcher die materialspezifischen Besonderheiten von Lehmmauerwerk berücksichtigt und eine fundierte Grundlage für eine wirtschaftliche und zuverlässige Nachweisführung darstellt. KW - Druckfestigkeit KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Bemessung KW - Feuchte PY - 2023 SN - 978-3-433-03373-9 DO - https://doi.org/10.1002/9783433611142.ch4 VL - 48 SP - 79 EP - 110 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ET - 1 AN - OPUS4-57509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hering, Marcus A1 - Sievers, Jürgen A1 - Curbach, Manfred A1 - Beckmann, Birgit T1 - An Approach to Predicting the Ballistic Limit of Thin Textile-Reinforced Concrete Plates Based on Experimental Results N2 - In this article, a partial selection of experiments on enhancing the impact resistance of structural components with non-metallic, textile-reinforced concrete is discussed. The focus is on the experimental investigations in which the impact resistance of thin, textile-reinforced concrete plates is characterized. The article discusses the materials, fabrics and test setup used. For the experimental work, a drop tower from the Otto Mohr Laboratory, which belongs to the Technische Universtät Dresden, was used. Furthermore, the experimental results are presented and evaluated using different methods. Based on the collected data, a suitable approach to determining the perforation velocity of an impactor through the investigated thin, textile-reinforced concrete plates is shown. KW - Building and Construction KW - Civil and Structural Engineering PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-586692 DO - https://doi.org/10.3390/buildings13092234 VL - 13 IS - 9 SP - 1 EP - 14 PB - MDPI AN - OPUS4-58669 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ratkovac, Mirjana A1 - Gerards-Wünsche, Paul A1 - Thiele, Marc A1 - Brackrock, Daniel A1 - Stamm, Michael T1 - Detection and monitoring of the fatigue crack growth on welds – Application-oriented use of NDT methods N2 - Early detection of fatigue cracks and accurate measurements of the crack growth play an important role in the maintenance and repair strategies of steel structures exposed to cyclic loads during their service life. Observation of welded connections is especially of high relevance due to their higher susceptibility to fatigue damage. The aim of this contribution was to monitor fatigue crack growth in thick welded specimens during fatigue tests as holistically as possible, by implementing multiple NDT methods simultaneously in order to record the crack initiation and propagation until the final fracture. In addition to well-known methods such as strain gauges, thermography, and ultrasound, the crack luminescence method developed at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), which makes cracks on the surface particularly visible, was also used. For data acquisition, a first data fusion concept was developed and applied in order to synchronize the data of the different methods and to evaluate them to a large extent automatically. The resulting database can ultimately also be used to access, view, and analyze the experimental data for various NDT methods. During the conducted fatigue tests, the simultaneous measurements of the same cracking process enabled a comprehensive comparison of the methods, highlighting their individual strengths and limitations. More importantly, they showed how a synergetic combination of different NDT methods can be beneficial for implementation in large-scale fatigue testing but also in monitoring and inspection programs of in-service structures - such as the support structures of offshore wind turbines. T2 - Fatigue Design 2023 (FatDes 2023) CY - Senlis, France DA - 29.11.2023 KW - Fatigue KW - Welded KW - NDT KW - Crack growth PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600238 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.03.062 VL - 57 SP - 560 EP - 568 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-60023 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Artinov, Antoni T1 - Modeling the Relationship between Weld Pool Dynamics and Centerline Solidification Cracking in High Power Laser Beam Welding N2 - The present work deals with the recently confirmed widening of the weld pool interface, known as a bulging effect, and its relevance in high power laser beam welding. A combined experimental and numerical approach is utilized to study the influence of the bulge on the hot cracking formation and the transport of alloying elements in the molten pool. A technique using a quartz glass, a direct-diode laser illumination, a high-speed camera, and two thermal imaging cameras is applied to visualize the weld pool geometry in the longitudinal section. The study examines the relevance of the bulging effect on both, partial and complete penetration, as well as for different sheet thicknesses ranging from 8 mm to 25 mm. The numerical analysis shows that the formation of a bulge region is highly dependent on the penetration depth and occurs above 10 mm penetration depth. The location of the bulge correlates strongly with the cracking location. The obtained experimental and numerical results reveal that the bulging effect increases the hot cracking susceptibility and limits the transfer of alloying elements from the top of the weld pool to the weld root. T2 - Gastvortrag an der Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften CY - Innsbruck, Austria DA - 18.06.2023 KW - Laser beam welding KW - Centerline solidification cracking KW - Bulging KW - Numerical simulation PY - 2024 AN - OPUS4-60333 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frenck, Johanna-Maria A1 - Frenck, Georg A1 - Degener, Sebastian A1 - Vollmer, Malte A1 - Niendorf, Thomas T1 - Interrelationships of stress-induced martensitic phase transformation and pitting corrosion in iron-based shape memory alloys N2 - Orientation dependence of stress-induced martensitic transformation under compression and the influence of a corrosion attack on superelastic properties were investigated for Fe42.7Mn34.7Al13.4Ni7.7Cr1.5 (at.−%) single crystals. The results of incremental strain tests show that the crystallographic orientation has a considerable impact on the superelastic performance, eventually resulting from the formation of twinned or detwinned martensite to accommodate strain as well martensite variant interaction. In order to investigate the effect of a corrosive environment on the mechanical performance and martensitic transformation, compression specimens were immersed in a 5.0 wt.−% NaCl solution for 24 h before tested in incremental strain tests. The immersion of the compression specimens revealed a partial surface corrosion attack including localized pitting corrosion. The localized corrosion attack increased the number of active martensite plates, most probably due to an induced multiaxial stress state. Further investigations on specimens subjected to −6% compressive strain revealed that areas with retransformed martensite serve as nucleation zones for corrosion damage. Stress-induced corrosion cracks developed, which eventually deteriorate functional response. KW - Shape memory alloy (SMA) KW - In situ characterization KW - Corrosion KW - Austenite-to-martensite phase transformation PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.102001 VL - 33 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier BV AN - OPUS4-61283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Costard, René T1 - Explosionsauswirkungen auf Strukturen Versuche und Simulationen N2 - Vorstellung der Versuche von Explosionsversuchen auf dem TTS. Diese werden ergänzt durch die Ergebnisse durchgeführter Simulationen und zeigen die Wirkung von zivilen Explosivstoffen auf Gebäudestrukturen und die aufgetretenen Schädigungen. T2 - 46. Informationstagung Sprengtechnik CY - Siegen, Germany DA - 25.04.2025 KW - Explosivstoff KW - Skalierung KW - Strukturauswirkung KW - Numerische Simulation PY - 2025 AN - OPUS4-62998 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Wiehle, Philipp T1 - Einfluss der Feuchtigkeit auf das Tragverhalten von Lehmmauerwerk N2 - Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht der Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Eigenschaften von Lehmmauerwerk. Der Wissensstand zum feuchteabhängigen Tragverhalten von Lehm(mauerwerk) ist bisher lückenhaft, sodass keine explizite Berücksichtigung der Bauteilfeuchte bei der Bemessung tragender Konstruktionen erfolgt. Aktuelle und verlässliche Daten zum Einfluss der Feuchte auf die mechanischen Kenngrößen moderner Lehmbaustoffe fehlen bisher ebenso wie Messwerte in Bezug auf die Bauteilfeuchte unter natürlichen Klimabedingungen. Deswegen wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche Untersuchungen zum mechanischen und hygrothermischen Verhalten von Lehmmauerwerk durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen bestehen im Wesentlichen aus Druckversuchen an Lehmsteinen, -mörteln, kleinformatigen Lehmmauerwerksprobekörpern und geschosshohen Lehmmauerwerkswänden. Um das Feuchteverhalten beschreiben zu können, fanden außerdem erstmalig magnetresonanzspektroskopische Messungen an Lehmsteinen statt und es wurden die tatsächlich auftretenden Feuchtegehalte an einer Lehmmauerwerkswand unter natürlichen Klimabedingungen in Form von Langezeitmessungen ermittelt. Es konnte festgestellt werden, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und relativer Luftfeuchte besteht, wobei sich die Druckfestigkeit umgekehrt proportional zur relativen Luftfeuchte verhält. Je Prozent Steigerung der relativen Luftfeuchte kommt es zur Abnahme von einem Prozent der Druckfestigkeit. Gleiches gilt für das Elastizitätsmodul. Weiterhin konnte auf Basis der feuchtetechnischen Untersuchungen ein numerisches Modell zur Berechnung des instationären hygrothermischen Verhaltens für Lehmbaustoffe kalibriert werden. Anhand dieses Modells gelang es die bemessungsrelevanten Feuchtegehalte unter Berücksichtigung des instationären hygrothermischen Verhaltens realitätsnah zu berechnen. Die maximalen Feuchtegehalte im Lehmmauerwerk konnten somit in Form einer Parameterstudie in Abhängigkeit des Anwendungsfalls ermittelt werden, wodurch eine explizite Berücksichtigung des Feuchtegehaltes bei der Bemessung ermöglicht wurde. Die Verknüpfung der Erkenntnisse aus den mechanischen und hygrothermischen Untersuchungen dieser Arbeit bildet die Grundlage für das Bemessungskonzept der im Juni 2023 veröffentlichten DIN 18940: Tagendes Lehmsteinmauerwerk. KW - NMR KW - Lehm KW - Mauerwerk KW - Druckfestigkeit KW - Feuchtigkeit PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-637794 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-20800 SP - 1 EP - 114 CY - Berlin AN - OPUS4-63779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Baier, Johanna A1 - Thiele, Marc T1 - Structural Design of Earth Masonry in Accordance with Eurocode 6 – Considering Moisture Content and E/fk Ratio N2 - The load‐bearing behaviour of earth masonry is similar to conventional masonry, with two key differences: compressive strength and Young's modulus are dependent on moisture content, and the ratio between Young's modulus and characteristic compressive strength (E/fk) is significantly lower. The current design concept according to the Lehmbau Regeln does not explicitly address these factors, relying instead on a general safety margin, leading to an underestimation of the load‐bearing capacity of modern earth masonry.Compression tests on small‐scale masonry specimens and storey‐high walls revealed that compressive strength and Young's modulus decrease inversely proportional to the increase in relative humidity. Additionally, it was found that conventional masonry design guidelines overestimate the buckling resistance of earth masonry due to its low E/fk ratio of ∼440. However, this ratio remains independent of moisture content, simplifying structural design, as the load‐bearing capacity is only influenced by wall slenderness.The study's findings form the foundation for the newly published German design standard DIN 18940, which explicitly considers moisture content through service classes with moisture factors and addresses the low E/fk ratio with a bilinear adaptation of the reduction factor considering the slenderness. Along with the introduction of the semi‐probabilistic design concept and rigid‐plastic determination of cross‐sectional load‐bearing capacity, modern earth masonry can now be applied in buildings up to four storeys. T2 - Earth Builder Summit CY - Biberach, Germany DA - 06.03.2025 KW - Service class KW - Earth masonry KW - Structural design KW - Moisture PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-637803 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.3287 SN - 2509-7075 VL - 8 IS - 1 SP - 9 EP - 21 PB - Ernst & Sohn GmbH AN - OPUS4-63780 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Farhat, Abbas A1 - Luu, Li-Hua A1 - Doghmane, Alexis A1 - Cuéllar, Pablo A1 - Benahmed, Nadia A1 - Wichtmann, Torsten A1 - Philippe, Pierre T1 - Micro and macro mechanical characterization of artificial cemented granular materials N2 - The focus of this study is the experimental characterization of cemented granular materials, with the aim of identifying the microscopic properties of the solid bonds and describing the extension to macroscopic mechanical strength of cemented samples.We chose to use artificially bonded granular materials, made of glass beads connected by solid paraffin bridges. The results of several sets of laboratory tests at different scales are presented and discussed. Micromechanical tests investigate the yield strength of single solid bonds between particles under traction, shearing, bending and torsion loading, as a function of variations in particle size, surface texture and binder content. Macro-scale tensile tests on cemented samples explore then the scale transition, including influence of confining walls through homothetic variations of the sample size. Despite the large statistical dispersion of the results, it was possible to derive and validate experimentally an analytical expression for micro tensile yield force as a function of the binder content, coordination number and grain diameter. In view of the data, an adhesive bond strength at the contact between bead and solid bond is deduced with very good accuracy and it is even reasonable to assume that the other threshold values (shear force, bending and torsion moments) are simply proportional to the tensile yield, thus providing a comprehensive 3D model of cemented bond. However, the considerable dispersion of the data at the sample scale prevents validation of the extended model for macroscopic yield stress. A final discussion examines the various factors that may explain intrinsic variability. By comparison with other more realistic systems studied in the literature in the context of bio-cementation, our artificial material nevertheless appears suitable for representing a cemented granular material. Being easy to implement, it could thus enable the calibration of discrete cohesion models for simulation of practical applications. KW - Cemented granular material KW - Micro-mechanical characterisation KW - Artificial soils KW - Yield tensile stress PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1007/s10035-024-01426-2 SN - 1434-5021 VL - 26 IS - 3 SP - 1 EP - 20 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-63507 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -