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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.
Liebe Leserin, lieber Leser,
die Explosion war bis an den Stadtrand von Berlin zu hören, als am 25. Mai 1894 auf dem Tempelhofer Feld etwa 70 mit Wasserstoff gefüllte Gasflaschen der "königlich-preußischen Luftschiffer-Kompagnie" detonierten. Auch wenn zum Glück niemand verletzt wurde: Die Explosion führte schlagartig vor Augen, welche Gefahren eine neue Technologie mit sich bringen kann.
Um weitere Unfälle wie diesen zu vermeiden, beauftragte die Regierung Adolf Martens, den Leiter der "Mechanisch-Technischen Versuchsanstalt", mit einem Gutachten.
1871 - vor 150 Jahren - hatte die Einrichtung in Berlin ihre Arbeit aufgenommen. Anfangs war sie nicht mehr als ein bescheidenes Laboratorium zur Prüfung der "Festigkeit von Eisen und Stahl". Rasch entwickelte sie sich jedoch zu einer unverzichtbaren Begleiterin des Fortschritts.
Heute, anderthalb Jahrhunderte später, bestimmen nicht mehr nur Schadensanalysen, sondern Megatrends wie die Globalisierung, die Digitalisierung oder Nachhaltigkeit viele der Forschungsprojekte und hoheitlichen Aufgaben, mit denen sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beschäftigt, die aus der "Mechanisch-Technischen Versuchsanstalt" hervorging und 1954 gegründet wurde. Um den globalen, wirtschaftlichen und technischen Herausforderungen unserer Zeit zu begegnen, forscht, prüft, bewertet und berät die BAM heute unter anderem zu nachhaltigen Baustoffen, zur Sicherheit von Lithiumbatterien oder zur effizienten Nutzung erneuerbarer Energien. Und nicht zufällig widmen wir uns wieder intensiv der sicheren Verwendung von Wasserstoff - dem Schüsselelement für eine emissionsfreie Zukunft.
All dies geht heute nur national und international vernetzt, mit Partner*innen in Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung, denn unsere Aufgaben überschreiten oft Ländergrenzen und fast immer Fachdisziplinen. Und sie bedürfen der Verständigung mit der Gesellschaft und der Politik über Ziele und Standards.
Lassen Sie uns daher gemeinsam an den globalen Herausforderungen für die Sicherheit in unserer Zeit arbeiten. Lassen Sie uns Potenziale, die in Zukunftstechnologien stecken, gemeinsam heben. Und lassen Sie uns 150 Jahre BAM, also 150 Jahre Wissenschaft mit Wirkung, feiern. Mehr dazu erfahren Sie hier im BAM Report 2020/21 und auf unserer Jubiläums-Website www.150.BAM.de.
Fatigue failure of a component can occur at service loads considerably lower than the yield strength of the material. Under fatigue loading condition, the material in the vicinity of the tip of a propagating crack repeatedly deforms plastically, leaving microscopic marks on the crack surface, commonly known as fatigue striations. Counting and measuring fatigue striations is a method in estimating the number of loading cycles a component went through until fracture. Some studies suggest a one-to-one relation between the number of fatigue striations and the number of load cycles, but this relation is still debatable, given that there are many factors influencing the formation of those striations. The main purpose of this work is to analyze the influence of microstructure and mechanical strength on the formation of fatigue striations in structural steels, in order to understand how these material properties are related to the fatigue crack behavior. For such, standard Charpy-V samples were subjected to hardness, fatigue and impact testing. Metallography was performed to characterize the microstructure, and a fractographic analysis by using optical and scanning electron microscopy was carried out to investigate the fracture surface. This study shows that steels with higher ductility have a closer one-to-one relation than those with a higher tensile strength. Above a certain level of tensile strength, fatigue striations do form rarely or completely disappear.
Im Zuge der Ist-Zustandserfassung von Stahl- und Spannbetonbauwerken spielt die chemische Analyse von Beton eine zentrale Rolle. Durch den externen Eintrag von schädigenden Substanzen wie Chlorid oder Alkalien aus Tausalzen oder Meerwasser, kann u.U. der Beton und/oder die Stahlbewehrung angegriffen werden. Bei Überschreitung kritischer korrosionsauslösender Chloridgehalte, z.B. bei Stahlbeton 0,4 M.-% (bzw. 0,5 M.-%) und Spannbeton 0,2 M.-% bezogen auf den Zement, erhöht sich das Risiko für eine Chlorid-induzierte Korrosion. Für die Beurteilung eines Instandsetzungsbedarfs und, sofern notwendig, der Erarbeitung eines Instandsetzungskonzeptes muss nach der Rili-SIB1 ein sachkundiger Planer herangezogen werden. Standardmäßig werden für die chemische Analyse Bohrkerne bzw. Bohrmehlproben aus dem zu untersuchenden Bauwerk entnommen und nach aufwendiger Probenvorbereitung nasschemisch analysiert (nach DAfStb Heft 401 oder DIN 14629). Dabei wird der Gesamtchloridgehalt bezogen auf die Einwaage angegeben. Eine Umrechnung auf den Zementgehalt erfolgt i.d.R. durch Schätzwerte. Der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) wird seit Mitte der 90er Jahren an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erforscht, um den Chloridgehalt durch eine ortsaufgelöste Elementanalyse an einer Betonprobe möglichst genau zu ermitteln. Die zweidimensionale LIBS-Messung mit einer lateralen Auflösung von 100 µm x 100 µm erlaubt die Berücksichtigung der Heterogenität von Beton. Dabei lassen sich die Bindemittelmatrix und die Gesteinskörnung separat betrachten, wodurch sich die Aussagekraft der Ergebnisse und somit die Sicherheit der chemischen Zustandserfassung erhöht. Durch die stetige Weiterentwicklung von Komponenten wie Laser, Spektrometer und analytischer Auswerteroutinen sind mittlerweile automatisierte Systeme für die schnelle LIBS-Analyse auf dem Markt verfügbar. In diesem Vortrag wird der aktuelle Stand der Technik anhand von Praxisbeispielen präsentiert und entscheidende Vorteile gegenüber dem Standardverfahren herausgestellt. Aufgrund der Möglichkeit für eine simultane Multielementanalyse mit LIBS werden weitere Anwendungen, wie z.B. die Ermittlung der Karbonatisierungstiefe, Untersuchungen von Transportprozessen, Chlorideintrag entlang von Rissen oder Untersuchungen von Elementverteilungen im Kontext einer AKR vorgestellt.
Diese Untersuchung beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Kurzrisswachstum in mittels Laser-Pulverbett-Verschmelzen (LPBF - Laser Powder Bed Fusion) hergestelltem rostfreien austenitischen Stahl. Spezifischer wird die Ermittlung zyklischer R-Kurven untersucht. Diese beschreiben den Aufbau des Widerstands gegen Ermüdungsrisswachstum - d.h. des Schwellenwertes - aufgrund von Rissschließeffekten bei physikalisch kurzen Rissen. Mit Hilfe der zyklischen R-Kurven kann die Fähigkeit eines Bauteils, physikalisch kurze Risse zu arretieren, charakterisiert werden. Wir verfügen damit über eine Schnittstelle zwischen klassischer Ermüdung und Bruchmechanik. Das ist gerade auch für additiv gefertigte (AM – Additive Manufacturing) Materialien von Interesse. Diese weisen prozessintrinsische Defekte auf, die als Initiierungsstellen kurzer Ermüdungsrisse agieren. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden zyklische R-Kurven für konventionellen und LPBF AISI-316L-Stahl ermittelt. Insbesondere wurde der Einfluss verschiedener Wärmebehandlungen (WB1: 450°C, WB2: 800°C und WB3: 900°C) auf das Wachstumsverhalten physikalisch kurzer Risse im LPBF-Material untersucht. Aufgrund hoher Eigenspannungen war die Ermittlung des Kurzrisswachstumsverhaltens bei WB1 nicht möglich. Für WB2 und WB3 ergaben sich sehr unterschiedliche zyklische R-Kurven. Untersuchungen der Eigenspannungen, der Bruchfläche (insbesondere der Rauheit) und der Mikrostruktur sollen die Ursachen für das unterschiedliche Verhalten erklären. Die Ergebnisse werden mit den Verhältnissen in konventionellem Material verglichen.
Das Brandverhalten stellt wie das elektrische Isolationsverhalten, die geringen elektrischen Verluste, die Verarbeitbarkeit und Formbarkeit eine der wesentlichen Schlüsseleigenschaften im Eigenschaftsprofil von Polymerwerkstoffen in der Elektrotechnik dar. Dabei bedarf es einer Ausrüstung der Polymere mit Flammschutzmittel. Die Entwicklung von immer effizienteren, synergistischen und multifunktionalen Multikomponentensystemen ist dabei eine herausragende Quelle für Innovation. Die Verbesserung der werkstoff- und anwendungsspezifischen Flammschutzlösungen bestimmen die aktuellen und zukünftigen Polymermaterialien in der Elektrotechnik mit. Der Vortrag stellt anhand von Beispielen einige der erfolgreichen Konzepte dar. Es wird versucht, über das wissenschaftlich systematische Verständnis Grundprinzipien und Lösungsstrategien zu verdeutlichen.
Wir berichten hier über die Entwicklung plattenbasierter Magnetpartikel-Immunoassays für die Bestimmung des Breitbandantibiotikums Amoxicillin und des nicht-steroidalen Antirheumatikums Diclofenac im Trinkwasser. Für die beiden Analyten wurden unterschiedliche Ansätze entwickelt, mit partikelgebundenen Antikörpern für AMX und Analyt-gekoppelten Partikeln für DCF, die die simultane Detektion beider Kontaminanten im nanomolaren Konzentrationsbereich erlauben.
Laboratories tend to be central hubs for chemical, biotechnological, pharmaceutical or foodstuff production. They play a key role in research and development, chemical analysis, quality assurance, maintenance and process control. For process development and optimization, process analytical technology (PAT) has proven to be a powerful tool to improve our understanding of processes, increase productivity, reduce waste and costs and shorten processing times.
BAM Report 2019
(2020)
Dieser BAM-Report erscheint zwischen zwei historischen Jubiläen: dem 30. Jahrestag des Mauerfalls am 9. November 1989 und dem der staatlichen Einheit Deutschlands am 3. Oktober 1990.
Für unser Land bedeuten beide Daten eine glückliche Zäsur. Und auch für die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), die in den Jahren der Teilung ihren Sitz im westlichen Teil Berlins behalten hatte, waren sie mit guten Veränderungen verbunden: Zur BAM sind über 500 Wissenschaftler*innen des ostdeutschen Amtes für Standardisierung, Messwesen und Warenprüfung sowie aus den Instituten der Akademie der Wissenschaften in Berlin-Adlershof dazugekommen. Die BAM hat damals neue Tätigkeitsschwerpunkte gewonnen, vor allem auf dem Gebiet der Analytischen Chemie, und konnte sich als Teil des sich auch heute noch rasant entwickelnden Wissenschaftsstandortes Berlin-Adlershof positionieren.
Blicken wir heute auf die bewegten und bewegenden Monate vor 30 Jahren zurück, so tun wir dies aus einer deutlich veränderten Gegenwart: Aktuell beschäftigen uns große gesellschaftliche Herausforderungen wie die digitale Transformation, Energiesicherheit, demografische Veränderungen und der Klimawandel. Berlin ist inmitten dieser Herausforderungen ein Ort der Innovation und des Aufbruchs in der Mitte Europas. Dafür steht beispielhaft die Ansiedlung des Werner von Siemens Centre for Industry & Science, das in den kommenden Jahren im Nordwesten der Stadt wachsen wird. Die BAM ist auch hier Partner des Zukunftsprojekts.
Sicherheit in Technik und Chemie zu gewährleisten - unser Kernauftrag bleibt inmitten dieses beschleunigten Wandels unverändert gültig. Aber er bezieht sich heute auf die Sicherheit von Nanopartikeln, von Werkstücken aus dem 3D-Drucker oder die Speicher von Wasserstoffautos und morgen auf ganz neue Technologien. Dazu forschen wir in unseren fünf Themenfeldern Energie, Infrastruktur, Umwelt, Material und Analytical Sciences weltweit vernetzt.
Über alle Umbrüche hinweg leitet uns dabei eine Idee: Sicherheit macht Märkte. Technologischer Wandel, Kreativität und Erfinder*innengeist ermöglichen den Wohlstand unserer Gesellschaft. Zugleich aber gilt: Erst die Verlässlichkeit neuer Technologien und Materialien schafft das Vertrauen der Menschen in den Wandel und sichert so langfristig unsere Zukunft.
Der Vortrag gibt Beispiele dafür, wie Drohnen sinnvoll im zivilen Bereich eingesetzt werden können. Insbesondere werden die Lokalisierung von Gasemissionsquellen und die Erstellung von Gasverteilungskarten vorgestellt.