7 Bauwerkssicherheit
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Bei der Brücke Altstädter Bahnhof handelte es sich um eine große Spannbetonkonstruktion, die einen elementaren Verkehrsknotenpunkt in der Stadt Brandenburg an der Havel bildete. Entgegen üblichen Spannbetonkonstruktionen mit kleinen Bündelspanngliedern kamen beim Haupttragwerk in Längsrichtung großformatige Spannblockspannglieder zum Einsatz. Im Fall der vorliegenden Brücke setzte sich das Spannglied aus 392 ovalen Einzeldrähten aus Hennigsdorfer Produktion zusammen, welche als spannungsrisskorrosionsgefährdet gelten. Bei Bauwerkserkundungen wurde ein hoher Versprödungsgrad der Spannstähle festgestellt, sodass die Brücke am 19.05.2021 gesprengt werden musste. Zuvor traten im Bereich detektierter Spanndrahtbrüche von außen erkennbare Längsrisse in den Stegen anstatt von üblicherweise quer gerichteten Biegerissen an der gezogenen Randfaser auf. Die abweichende Schadensäußerung im Falle einer Spannstahlschädigung brachte das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) dazu, weitergehende Untersuchungen durchzuführen. In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Straßenwesen Brandenburg, der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden sowie der Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM) wurden experimentelle Untersuchungen insitu konzipiert und durchgeführt. Im Konkreten wurde an zwei Messstellen eine gezielte Schädigung des großformatigen Spannglieds vorgenommen, um das zuvor vorgefundene Schadensbild nachzuvoll ziehen und validieren zu können. Konzept, Ergebnisse aus den Untersuchungen und Erkenntnisse für gleichartig ausgeführte Bauwerke sind Gegenstand des ersten Beitrags (Teil 1). Der zweite Teil [1] wird sich im Schwerpunkt den verwendeten Messverfahren und Monitoringsystemen widmen, welche die Durchführung des Versuchs begleiteten.
The Perfectly Matched Layer (PML) method is an efficient approach to imposing radiation conditions at the bounded region of interest in case of wave propagation in unbounded domains. This paper presents and validates 3D FE/PML numerical schemes based on two different PML formulations for homogeneous and inhomogeneous geological media exhibiting discrete or continuous inhomogeneity. In the equation of motion for the PML domain the applied stretching behavior is expressed either as complex material properties or as complex coordinates. Both PML formulations are implemented in the FEM and verified against analytical solutions. Three different types of material inhomogeneity are considered: layered half-space, continuously inhomogeneous half-space with linear velocity profile and continuously inhomogeneous half-space with nonlinear velocity profile. Sensitivity analyses are conducted, and the performance of the developed numerical schemes is investigated taking into account a broad variation of the PML parameters. Recommendations are given for the optimal values of the PML parameters for the case of homogeneous and inhomogeneous geological media.
In the recent years, more and more products in construction and automotive industry are bonded by adhesive tapes instead of mechanical fasteners but there is no sufficient understanding of how these bonded, layered materials behave in fires. Our research project gives an insight of how adhesives and substrates interact with each other in different fire scenarios and how flame retardants function in pressure sensitive adhesive (PSA) tapes. A systematic investigation on the burning behavior of PSA tapes as free-standing films, as top layers on different substrates and as sandwich-like adhesive joints was performed. The burning behavior of free-standing PSA tapes and those used as a coating was significantly improved by using phosphorus-based flame retardants. Furthermore, it was shown that, depending on tape structure and substrate, the PSA tape can lower the fire risk by acting as an intermediate protection layer in bonded materials.
Surface applied corrosion inhibitors (SACI) are widely used to mitigate corrosion process of steel reinforcement in concrete. But they remain controversial as to their effectiveness and the ability to compare materials from different manufacturers
and technologies. They are applied onto the surface of
hardened concrete and penetrate towards steel reinforcement. This paper discusses the corrosion inhibition performances of
dual-phase surface applied corrosion inhibitor and the efficiency of the corrosion inhibitor is assessed by selected testing procedures in BAM laboratories.
Due to the corrosion resistance of carbon steel, bridge constructions are currently protected against corrosion by applied coating systems. These coating systems need to be renewed after approximately 25 50 years. Galvanized constructions without any welding areas at the construction site could be prepared as grouted joints and can be used without any renewing for about 100 years.
In a laboratory test, transparent high‐density polyethylene (HDPE) jerrycans have been exposed to both UV radiation and 55 wt‐% nitric acid solution at (41 ± 2)°C, for up to 20 days. For comparison, UV radiant exposure (21 days) and nitric acid exposure (up to 6 weeks) were performed separately, at nearly equal temperatures. The damages are compared with FTIR spectroscopy in ATR and HT‐gel permeation chromatography(GPC) on a molecular level and with hydraulic internal pressure testing as a component test. For the used jerrycans, relevant oxidation can only be found after the combined exposure. This is caused by the decomposition of nitric acid into nitrous gases by UV radiation, which is also observed at lower concentrations (28 wt‐%). After 6 days of laboratory exposure, this is rated as critical, which corresponds to about 1/10 year in Central Europe, according to the UV radiant exposure. The gradual increase in oxidative damage shows the reproducibility of the test.
Unter Passivität versteht man den Korrosionsschutz durch dünne, festhaftende Schichten aus Korrosionsprodukten. Für den schadensfreien Einsatz nichtrostender Stähle ergeben sich daraus zwei grundsätzliche Anforderungen.
Erstens muss sich die Passivschicht vollständig ausbilden können. Dabei sind die Oberflächenausführung, die mechanische Bearbeitung, die Elementverteilung, Ausscheidungen, die Wärmeeinbringung z.B. bei der schweißtechnischen Verarbeitung, Anlauffarben, sowie die chemische Nachbehandlung bzw. Konditionierung der Oberflächen von großer Bedeutung. Zweitens muss die Repassivierung von Defektstellen unter den Einsatzbedingungen möglich sein. Für das Repassivierungsvermögen sind die Legierungszusammensetzung, mögliche kritische Betriebszustände, prozessbedingte Besonderheiten, wie etwa Stagnationsbedingungen und Reinigungsprozesse von Bedeutung.
Exposure sites and outdoor exposure have always been a part of atmospheric corrosion research providing the “final answer”, although at the cost of long exposure times. Individual exposure programs such as ISOCORRAG, MICAT and ICP Materials have resulted in collaborative networks of exposure sites. So far, however, there has been no collective effort to put together currently active sites in a comprehensive manner and across programs and nations. The information collected in the catalogue is possible thanks to the work of all individual site managers listed as contact persons, efforts of members of Working Party 25 (WP25) Atmospheric Corrosion of the European Federation of Corrosion (EFC) and financial support of the EFC. With this Catalogue you can both get a general overview of what is available and be guided if you are looking for a particular environment with certain characteristics.
The incorporation of nanoscale particles into elastomers enable a boost in performance and/or a distinct reduction of conventional filler loadings due to their high surface to volume ratio. 2D layered nanoparticles like graphene and graphene-related materials provide a great potential as effective fillers in rubber, especially by enhancing mechanical and barrier properties. The type and properties of the nanoparticles, their interface and the elastomeric matrix materials influence the technical behavior, and therefore the potential application fields of such rubber nanocomposites. Especially crucial for the efficiency of the nanofiller, however, is its best possible incorporation into the elastomer. The dispersing of nanoparticles without agglomerates usually constitutes a challenge when using conventional two-roll milling or internal mixing. Academic approaches for highly dispersed nanocomposites solve this problem but are often energy and time consuming with no feasible scale up possibility. Therefore, an ultrasonic assisted NR latex premixing process was established to produce highly filled masterbatches, enabling the main processing with conventional rubber processing techniques.
Two carbon-based nanoparticles with similar specific surface areas were investigated and incorporated in natural rubber as nanocomposites: A commercially available multilayer graphene (MLG) and a nanoscale carbon black (nCB). The mentioned premixed masterbatches were further processed to nanocomposites by the addition of matrix NR, two-roll milling, and hot pressing (vulcanization). By this procedure an increase in Young’s modulus of 157% (MLG) and 71% (nCB) could be obtained at a concentration level of 3 phr. As anisotropic material behavior was observable for the nanocomposites containing MLG, different measurement methods were investigated to quantify the orientation of the nanoparticles in the nanocomposites: Sorption measurements (swelling in 2 dimensions), hardness and dynamical mechanical analysis (in-plane vs. cross-plane), X-Ray diffraction and transmission and scanning electron microscopy.
Genormte künstliche Bewitterungstests sind häufig nicht spezifisch für die Anwendungssituation oder das Material. Das macht die Entwicklung spezifischer Tests erforderlich. Für deren Entwicklung müssen Maximalparameter der Anwendungssituation bekannt sein, womit dann der künstliche Test formuliert wird und dessen Bedingungen werden dann solange optimiert, bis die Korrelation der Effekte von natürlichem und künstlichem Test ausreichend ist.
Für Untersuchungen der Freisetzung kann der verbleibende Rest in der Probe und/oder die freigesetzte Menge in Luft, Boden, Wasser bestimmt werden.
Im ersten Beispiel der Witterungswirkung wurde die Freisetzung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) aus Polymer-Kompositen untersucht (unter Verwendung von empfindlich-nachweisbarer radioaktiver 14C-Markierung für einzelne CNT-Partikel), in einem zweiten die Freisetzung von anorganischen und organischen Bestandteilen aus elastomeren Bestandteilen von Sportböden (Bahnen und Kunstrasen) in Wasser.