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Organisationseinheit der BAM
- 7 Bauwerkssicherheit (26)
- 7.4 Baustofftechnologie (24)
- 7.2 Ingenieurbau (12)
- 7.1 Baustoffe (8)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (7)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (4)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (4)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (3)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (2)
- 2.4 Prüfung und Bewertung von Explosivstoffen/Pyrotechnik (2)
Paper des Monats
- ja (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (12)
It is important to protect critical buildings (shopping centres, government buildings and embassies), infrastructure and utilities, train and underground stations against being damaged, destroyed or disrupted by deliberate acts of terrorism, criminal activity and malicious behaviour. Normal regulations and building guidelines do not generally take into account these threats. The introduction of appropriate regulations or guidelines, where deemed necessary, should enhance the resilience of buildings and infrastructure against explosion incidents. In order to protect the built infrastructure, methods are required to quantify the resistance of structural components against explosive loading and to assess the hazards resulting from the failure of an element. The applicable state-of-the-art techniques may include either experimental or numerical methods, or a combination of both. Therefore, the thematic group (TG) on the resistance of structures to explosion effects was formed in order to bring the required expertise together, make it commonly available and to find and define harmonised methods and solutions which can be provided to the decision-makers responsible for critical infrastructure protection. This report discusses the differences between the existing standards for testing blast-resistant glazing and windows and it presents basic recommendations for the future development of the suite of European standards in this area.
The determination of the blast protection level of laminated glass windows and facades is of crucial importance, and it is normally done by using experimental investigations. In recent years numerical methods have become much more powerful also with respect to this kind of application. This report attempts to give a first idea of a possible standardisation concerning such numerical simulations. Attention is drawn to the representation of the blast loading and of the behaviour of the material of the mentioned products, to the geometrical meshing, as well as to the modelling of the connections of the glass components to the main structure. The need to validate the numerical models against reliable experimental data, some of which are indicated, is underlined.
Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO-Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren bzw. unteren und oberen Scheibe des Betonzylinders bzw. Bohrkerns entsprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen auf der Grundlage des FGSV-Merkblatts über die statistische Auswertung von Prüfergebnissen ermittelt. Für eine möglichst gute statistische Absicherung nahmen an dem Ringversuch dreizehn erfahrene Prüfstellen teil. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen. Dabei berücksichtigen einerseits die Prüflose 1 und 2 mit den im Transportbetonwerk hergestellten Betonzylindern die Erst-/Eignungsprüfung und das darauf aufbauende Prüflos 3 mit Bohrkernen aus einer im Feldversuch hergestellten Fahrbahnplatte mit gleicher Betonrezeptur die Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen. Andererseits findet der Einsatz des Prüfverfahrens bei der Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten bei den Prüflosen 4 bis 7 mit den Bohrkernen aus vier in Waschbetonbauweise ausgeführten Fahrbahnplatten Berücksichtigung. Das zusätzlich aufgenommene Prüflos 8 mit einem Labormörtel dient der Herausarbeitung des Materialeinflusses auf die Präzision der Spaltzugfestigkeitsprüfung.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Präzision der in der AL SP-Beton beschriebenen Spaltzugfestigkeitsprüfung mit einem Variationskoeffizienten von weniger als 10 % unter Wiederhol- und Vergleichsbedingungen hinreichend genau ist. Der geringe Unterschied zwischen den Variationskoeffizienten unter Wiederhol- und Vergleichsbedingungen lässt zusätzlich den Schluss zu, dass der Einfluss des unterschiedlichen Personals und der verschiedenartigen Prüftechniken bei den einzelnen Prüfstellen relativ gering ist. Die im Rahmen des Ringversuchs gewonnenen Erkenntnisse haben bereits partiell Eingang in die Normung gefunden.
Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren bzw. unteren und oberen Scheibe des Betonzylinders bzw. Bohrkerns entsprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen auf der Grundlage des „Merkblatts über die statistische Auswertung von Prüfergebnissen" ermittelt. Für eine möglichst gute statistische Absicherung nahmen an dem Ringversuch 13 erfahrene Prüfstellen teil. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen. Dabei berücksichtigen einerseits die Prüf lose 1 und 2 mit den im Transportbetonwerk hergestellten Betonzylindern die Erst-/Eignungsprüfung und das darauf aufbauende Prüflos 3 mit Bohrkernen aus einer im Feldversuch hergestellten Fahrbahnplatte mit gleicher Betonrezeptur die Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen. Andererseits findet der Einsatz des Prüfverfahrens bei der Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten bei den Prüflosen 4 bis 7 mit den Bohrkernen aus vier in Waschbetonbauweise ausgeführten Fahrbahnplatten Berücksichtigung. Das zusätzlich aufgenommene Prüflos 8 mit einem Labormörtel dient der Herausarbeitung des Materialeinflusses auf die Präzision der Spaltzugfestigkeitsprüfung. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Präzision der in der AL SP-Beton beschriebenen Spaltzugfestigkeitsprüfung mit einem Variationskoeffizienten von weniger als 10 % unter Wiederhol- und Vergleichbedingungen hinreichend genau ist. Der geringe Unterschied zwischen den Variationskoeffizienten unter Wiederhol- und Vergleichbedingungen lässt zusätzlich den Schluss zu, dass der Einfluss des unterschiedlichen Personals und der verschiedenartigen Prüftechniken bei den einzelnen Prüfstellen relativ gering ist. Die im Rahmen des Ringversuchs gewonnenen Erkenntnisse haben bereits partiell Eingang in die Normung gefunden.
Der durch Kräfte senkrecht zur Stabachse belastete Balken ist eines der Haupttragelemente des Stahlbetonbaus. Biegebalken finden unter anderem Anwendung in Form von Brückenträgern oder Unterzügen. Die bei maximaler Beanspruchung auftretenden Versagensformen unterteilen sich dabei in Biege- und Querkraftversagen (Schubversagen). Ein Versagen des Balkens kann je nach Versagensmechanismus mit oder ohne Vorankündigung erfolgen. Gebräuchliche Bemessungskonzepte der Baupraxis zur Dimensionierung entsprechender Tragelemente zielen auf ein Versagen mit ausreichender Vorankündigung (große Verformungen oder breite Risse) ab, wie es z.B. beim sekundären Biegedruckversagen entsteht. Für die Zustandsüberwachung von Bauwerken (z.B. Brücken) mittels zerstörungsfreier Prüftechniken sind fundierte Kenntnisse zu den bei Biegebeanspruchung auftretenden Schadensmechanismen erforderlich. Im Rahmen eines BAM-internen Projektes sollen durch praxisnahe Untersuchungen an einer brückenähnlichen Referenzstruktur unterschiedliche auf das Tragwerk einwirkende thermische und mechanische Belastungen untersucht werden und in die Entwicklung eines Monitoringsystems einfließen. Anhand der aus Biegeversuchen vorliegenden Ergebnisse wird der Einsatz unterschiedlicher Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit für die Analyse des Verformungsverhaltens von Stahlbetonbalken diskutiert. Hierzu wurde das Verformungsverhalten eines Stahlbetonbalkens (L = 2,75 m) in einem Vierpunkt-Biegeversuch im Labormaßstab untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi durch die einzelnen zerstörungsfreien Prüfverfahren und der Vergleich zu klassischen Messmethoden (z.B. Verformungsmessung mittels induktiver Wegaufnehmer (IWA)). Die Biegeversuche wurden dazu durch Schallemissionsanalyse (SEA) und optische Verformungsanalyse mittels Stereo-Fotogrammetrie (SF) und Bildkorrelationsverfahren (BKV) begleitet.
Im Rahmen einer Bachelorarbeit und in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wurden die eintretenden Schädigungsprozesse während des Spaltzugversuche mittels innovativer Prüfverfahren untersucht. Ziel war es, in Untersuchungen Erkenntnisse über das Versagensverhalten unter statischer und dynamischer Spaltzugbeanspruchung bei der Variation verschiedener Einflussfaktoren zu gewinnen. Hierfür wurde die Aussagekraft innerer und äußerer Schädigungsindikatoren zur Charakterisierung der auftretenden Bruchmechanismen analysiert.
Alkali-activated materials are ideal for the repair of concrete structures in harsh environmental conditions due to their high durability in chemically aggressive environments. However, slag-based mortars, in particular, are prone to shrinkage and associated cracks. In this respect, the application of steel fibres is one solution to reduce the formation of shrinkage induced cracks and to improve post cracking behaviour of these mortars. This study investigated the influence of two different types of steel fibres on the tensile properties of two alkali-activated mortars. Direct tensile tests and single fibre pull-outs were performed to analyse the determining failure modes both on macro and micro scale. Mechanical testing was accompanied by non-destructive testing methods such as digital image correlation and acoustic emission for a detailed analysis of the fracture process.
Alkali-activated materials are ideal for the repair of concrete structures in harsh environmental conditions due to their high durability in chemically aggressive environments. However, slag-based mortars, in particular, are prone to shrinkage and associated cracks. In this respect, the application of steel fibres is one solution to reduce the formation of shrinkage induced cracks and to improve post cracking behaviour of these mortars. This study investigated the influence of two different types of steel fibres on the tensile properties of two alkali-activated mortars. Direct tensile tests and single fibre pull-outs were performed to analyse the determining failure modes both on macro and micro scale. Mechanical testing was accompanied by non-destructive testing methods such as digital image correlation and acoustic emission for a detailed analysis of the fracture process.
Am Ende des 19. und zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden auch in Berlin vermehrt Bauwerke mit einer Fassadenverblendung aus Eifeler Tuffsteinen errichtet. Die Eifeler Tuffsteine zeichnen sich aufgrund ihrer hohen Porosität einerseits durch eine gute Verarbeitbarkeit aus. Andererseits sind sie nur schwach gebunden und besitzen deshalb eine geringe Verwitterungsbeständigkeit.
Die Grout-Verbindung stellt die Nahtstelle zwischen Gründungsbauwerk und aufgehender Tragstruktur sicher. Die Funktion und Dauerhaftigkeit dieser Verbindung ist essentiell für die sichere Betriebsphase von Offshore-Windenergieanlagen. Die Bemessung der Grout-Verbindung stellt aktuell weitgehendes Neuland ohne Langzeiterfahrung dar. Gleichzeitig sind die Bedingungen bei der Montage Offshore sehr schwierig und die eingesetzten Materialien sind aufgrund ihrer technischen Merkmale in Verbindung mit den Verarbeitungsbedingungen nicht unproblematisch. Demzufolge stellen Grout-Verbindungen ungeregelte Bauarten und die hierfür verwendeten Mörtel (Grouts) ungeregelte Bauprodukte dar. Im Rahmen der Genehmigung ist daher beim Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) als zuständiger Genehmigungsbehörde für jedes Bauvorhaben eine projektbezogene Zustimmung im Einzelfall (ZiE) zu beantragen.
Vor diesem Hintergrund sollte im DIN-Arbeitsausschuss NA 005-51-07 AA "Windenergieanlagen" eine geschlossene Normenreihe für Tragstrukturen von Windenergieanlagen und Plattformen erarbeitet werden. Anhand der Normenreihe soll allen bei der Planung, Errichtung und dem Betrieb von Windkraftanlagen Beteiligten ein Regelwerk für Bemessung, Baustoffe und deren Verwendung zur Verfügung gestellt werden. Ein Verweis auf die Normenanforderungen bzgl. der stofflichen Anforderungen, Bemessung und Ausführung durch den betreffenden BSH-Standard ist möglich, da eine ZiE weiterhin notwendig ist. Jedoch kann der Genehmigungsprozess aufgrund der vereinheitlichten Randbedingungen vereinfacht werden. Nach der erfolgreichen nationalen Einführung der DIN 18088 soll die Harmonisierung auf europäischer Ebene erfolgen.
Anhand der aus Biegeversuchen vorliegenden Ergebnisse wird der Einsatz unterschiedlicher Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit für die Analyse des Verformungsverhaltens von Stahlbetonbalken diskutiert. Hierzu wurde das Verformungsverhalten eines Stahlbetonbalken (L = 2,75 m) in einem 4-Punkt-Biegeversuch untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi durch die einzelnen zerstörungsfreien Prüfverfahren und der Vergleich zu klassischen Messmethoden (z.B. Verformungsmessung mittels induktiver Wegaufnehmer). Die Biegeversuche wurden dazu durch Schallemissionsanalyse (SEA) und optische Verformungsanalyse mittels Bildkorrelation (DIC) begleitet.
Additive manufacturing of concrete structures is a novel and emerging technology. Freecontouring in civil engineering, which allows for entirely new designs, is a significant advantage. Inthe future, lower construction costs are expected with increased construction speeds and decreasingrequired materials and workers. However, architects and civil engineers rely on a certain quality ofexecution to fulfil construction standards. Although several techniques and approaches demonstratethe advantages, quality control during printing is highly challenging and rarely applied. Due to thecontinuous mixing process commonly used in 3D concrete printing, it is impossible to exclude varia-tions in the dry mixture or water content, and a test sample cannot be taken as a representative samplefor the whole structure. Although mortar properties vary only locally, a defect in one layer duringprinting could affect the entire integrity of the whole structure . Therefore, real-time process monitor-ing is required to record and document the printing process.At the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) a new test rig for the additive man-ufacturing of concrete is built. The primary purpose is measuring and monitoring the properties of amortar during the printing process.The following study investigates an approach for calculating yield stress and plastic viscosity based onexperimentally recorded pressure data. The calculations assume that fresh mortar behaves as a Bing-ham fluid and that the Buckingham-Reiner-equation is applicable. A test setup consisting of rigid pipeswith integrated pressure sensors at different positions is utilized.Monitoring the printing process with different sensors is crucial for the quality control of an ongoingprocess.
During the past 20 years, innovative developments in concrete technology have enabled the production of ultra-high performance fibre reinforced concretes (UHPFC) for the protection and preservation of concrete structures. The main characteristics of UHPFC comprise high compressive and flexural strength as well as high ductility compared to normal strength, normal weight concrete (NSC). This paper focuses on the analysis of crack formation and crack propagation in UHPFC under tensile loading under quasistatic conditions by using acoustic emission (AE) and optical deformation analysis (ODA).
AE is a non-destructive technique to monitor the development of micro structural damage processes caused by external forces. In this context, AE allows for a continuous monitoring of changes in the microstructure (cracks) over time and the corresponding localisation by appropriate algorithms. The AE measurements were performed along with ODA at the surface of the samples in order to analyse the deformation behaviour of the samples and the crack propagation.
For the tests, a UHPFC reference mixture was developed and tested with three different volume percentages of steel fibres (1.0 V.-%, 2.0 V.-%, and 3.0 V.-%). This paper shows that the application of AE is a suitable method to analyse the crack propagation in UHPFC specimens under tensile loading and to localise the crack initiation. Furthermore, insights into the failure mechanism of the fibres are offered by the analysis of the signals of the AE measurements, which allows for a better understanding of UHPFC and its general performance.
Zur Bewertung der Widerstandsfähigkeit von Schutzobjekten und Bauteilen gegen Explosionsbeanspruchung führt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) regelmäßig Sprengversuche im Realmaßstab auf einem Testgelände durch.
Solche Versuche sind planungs- und ressourcenintensiv, sodass sie zunehmend durch numerische Simulationen ergänzt bzw. ersetzt werden.
Aktuelle Forschungsarbeiten zielen darauf ab, neue Berechnungsmethoden und Materialmodelle zu entwickeln, mit denen die Bestimmung der Bauteilantwort sowie die daraus resultierende Schädigung nach einem Explosionsereignis möglich sind.
Zur Validierung solcher Ansätze ist es notwendig, systematische Versuche mit unterschiedlichen Szenarien durchzuführen, bei denen die relevanten Parameter mit Hilfe verschiedener Messmethoden aufgezeichnet werden.
The tensile behavior of strain-hardening cement-based composites (SHCC) is usually investigated on macroscopic scale by means of direct tension tests or bending tests. Additionally, the micromechanical properties of the composites are often described based on single fiber tension and pull-out tests. Such investigations, performed both on macroscopic and microscopic scales, are based on ‘classical’ force and displacement measuring techniques. Advanced test methods such as digital image correlation (DIC) and acoustic emission analysis (AE) may facilitate the identification and the analysis of the failure mechanisms in SHCC, which is important for both monitoring loaded SHCC elements and further material development and optimization. In this study, these two techniques are combined to characterize the failure mechanisms of three different types of SHCC in direct tension tests. The results are related to data of stress and strain measurements. It is shown that DIC provides detailed spatially resolved and stress related strain measurements. Furthermore, it is demonstrated that AE allows for the localization of active cracks, quantification of the damage accumulation under increasing stresses, and characterization of the dominant crack bridging mechanisms and failure modes observed in the different types of SHCC.
The aim of an ongoing research project is to develop a design approach for typical offshore driven piles (e.g. Jacket piles) based on the application of injections by compaction grouting directly at the pile shaft. The paper aims to present the results of laboratory and in-situ tests, which reveal the efficiency and the promising potential of the optimised foundation concept for a more economic dimensioning of pile foundations and to increase their bearing capacity in non-cohesive soil at any moment after installation.
Global energy consumption will increase in the future necessitating both fossil fuels and renewable energy choices - especially wind energy. Such high energy demand requires installation of offshore energy structures, rigs, platforms and towers, which are susceptible to adverse environmental conditions along with maintenances. Due to their large size and remote locations, cylindrical grouted joints are often adopted between substructure and foundation in these offshore platforms and wind structures such as monopiles. However, these connections are composite structures with exterior sleeve, interior pile and infill mortar. Degradation and settlements were reported inside similar connections, which were installed in last three decades. Besides, grouting in the offshore sites were proven difficult to obtain ideal load bearing capacity. In-situ loading conditions were also found to be affecting the failure mechanism inside such connections. This study aims at characterizing the nature of cracks generated in these grouted connections under both static and cyclic loading. Scaled grouted joints were manufactured using a novel reusable mold, and connections were loaded to failure to visualize the main failure patterns. An assessment between failure under these two types of load is drawn along with comparison to previously available literature.