Ingenieurbau
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- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (246)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (240)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (237)
- 2.1 Explosionsschutz Gase, Stäube (206)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (194)
Paper des Monats
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Brände zerstören immer wieder wichtige Kulturgüter und gefährden nationales Kulturerbe. Das Projekt BRAWA erarbeitet neue Strategien und innovative Technologien, um die Brandsicherheit historischer Gebäude zu erhöhen. Dabei basiert das Konzept auf der Vernetzung von Sensoren, die bereits beim Auftreten bestimmter Gase in der Frühphase der Brandentstehung Alarm auslösen. Durch ein neuartiges Helferkonzept soll eine frühe Branderkennung und -bekämpfung ermöglicht werden.
Highly anharmonic thermal vibrations may serve as a source of structural instabilities resulting in phase transitions, chemical reactions and even the mechanical disintegration of a material. Ab initio calculations model thermal motion within a harmonic or sometimes quasi-harmonic approximation and must be complimented by experimental data on temperature-dependent vibrational frequencies. Here multi-temperature atomic displacement parameters (ADPs), derived from a single-crystal synchrotron diffraction experiment, are used to characterize low-frequency lattice vibrations in the alpha-FOX-7 layered structure. It is shown that despite the limited quality of the data, the extracted frequencies are reasonably close to those derived from inelastic scattering, Raman measurements and density functional theory (DFT) calculations. Vibrational anharmonicity is parameterized by the Grüneisen parameters, which are found to be very different for in-layer and out-of-layer vibrations.
Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homogenen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Bodenreaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt.
Am Beispiel von mehreren Bauvorhaben wird untersucht, mit welchen Unsicherheiten bei der Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und Scherwellengeschwindigkeit zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften gerechnet werden muss. Die Auswertung von Korrelationen aus der Literatur zur Abschätzung der Scherwellengeschwindigkeit aus Drucksondierdaten zeigt, dass bei homogenen Sandböden die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit über die Tiefe sehr gut wiedergegeben werden kann. Die Korrelationen haben dabei die Tendenz, den tatsächlichen Wert zu überschätzen. In den vorliegenden Fällen haben sich Überschätzungen zwischen 20 % und 50 % ergeben. Mit zunehmendem Feinkornanteil werden die Unsicherheiten aus den Korrelationen jedoch größer.
Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homoge-nen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Boden-reaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt.
Application of Intensity-Based Coherent Optical Time Domain Reflectometry to Bridge Monitoring
(2022)
Although distributed fiber sensing techniques have been widely used in structural health monitoring, the measurement results of bridge monitoring, particularly under destructive testing, have rarely been reported. To the best of our knowledge, this paper is the first report of distributed vibration measurement results, which we obtained during a three-day destructive test on an abolished bridge. A coherent optical time domain reflectometry (COTDR) was used to acquire the vibration information while the bridge was being sawed. The obtained signal was analyzed in time and frequency domain. Some characteristics of the sawing-induced vibration were retrieved by the short-time Fourier transform; the vibration exhibited several high frequency components within the measured range up to 20 kHz and all the components appeared in the same time slot. Some unexpected signals were also detected. Thorough analysis showed that they are quite different from the sawing-induced vibration and are believed to originate from internal damage to the bridge (probably the occurrence of cracks).
Reaktive Brandschutzsysteme
(2022)
Die Erkenntnisse zu reaktiven Brandschutzsystemen (RBS) werden kontinuierlich erweitert, was sich in der Entwicklung neuer Produkte und der Ausweitung des durch technische Regelungen abgedeckten Anwendungsbereichs äußert. Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Verwendung von RBS auf Stahlkonstruktionen. Neben einer umfassenden Darstellung der aktuellen nationalen und europäischen Regelungen zu RBS, werden technologische Besonderheiten und deren Einfluss auf den Regelungsinhalt im Beitrag thematisiert. Dabei werden neben sich abzeichnenden Neuerungen auch die entsprechenden wissenschaftlich-technologischen Grundlagen dargelegt. Ferner wird die Frage nach der Bewertung der Dauerhaftigkeit von RBS für deutlich über 10 Jahre hinausgehende Zeiträume, und den sich damit einstellenden Feuerwiderstand der Konstruktion behandelt. Der Beitrag schließt mit einer Darstellung zur aktuellen Forschung. Daraus abgeleitet wird ein Ausblick auf zukünftige Forschungsthemen.
The dataset presented contains ultrasonic data recorded in pulse echo mode. The investigated specimen is made of the isotropic homogeneous material polyamide and has a drill hole of constant diameter running parallel to the surface, which was scanned in a point grid using an automatic scanner system. At each measuring position, a pitch-catch measurement was performed using a sampling rate of 2 MHz. The probes used are arrays consisting of a spatially separated receiving and in-phase transmitting unit. The transmitting and receiving sides each consist of 12 point-shaped single probes. These dry-point contact (DPC) probes operate according to the piezoelectric principle at nominal frequencies of 55 kHz (shear waves) and 100 kHz (longitudinal waves), respectively, and do not require a coupling medium. The measurements are performed with longitudinal (100 kHz) and transverse (55 kHz) waves with different geometric orientations of the probe on the measurement surface. The data presented in the article provide a valid source for evaluating reconstruction algorithms for imaging in the low-frequency ultrasound range.
The ease with which an energetic material can be initiated by mechanical impact is a critical parameter directing material safety and application. While impact sensitivity metrics are traditionally derived experimentally, recent developments have highlighted that the phenomenon is amenable to first principles simulation. In this chapter, we will outline a fully ab initio approach to predict the relative impact sensitivities of energetic materials based on the mechanochemical principles that link the impact event to vibrational energy transfer.
This mechanism is key to rationalizing how a mechanical impact—which deposits energy into the low-frequency lattice vibrations—results in a molecular response. By simulating the vibrational energy levels (the so-called phonon density of states, PDOS) using first-principles computational methods (typically dispersion-corrected plane-wave density functional theory, PW-DFT) we can calculate the relative rate of energy propagation from the delocalized low-energy lattice vibrations through to the localized molecular modes. The latter traps the energy, which eventually results in bond rupture through heightened vibrational excitation.
This method, based on vibrational up-pumping, offers a route toward predicting the impact sensitivities of a broad range of energetic materials, provided the crystal structure of the compound (or salt or co-crystal) is known. While it does not offer insight into the sensitizing roles undoubtedly played by crystal defects or grain boundaries, it does provide a level of understanding at the molecular and crystal packing levels. Correspondingly, this approach offers a feedback mechanism to chemists and materials scientists to guide the design of new materials with desired impact sensitivity behavior.
Die Bekämpfung des Terrorismus erfordert ein ganzes Arsenal an Instrumenten. Unter anderem ist das Wissen über die Ausgangsstoffe für Explosivstoffe – chemische Substanzen, die für legale Zwecke verwendet, aber auch für die illegale Herstellung selbstgemachter Sprengstoffe missbraucht werden können – von entscheidender Bedeutung. In diesem Zusammenhang wird das EU-finanzierte Projekt ODYSSEUS effektive und effiziente prognostische, nachweisende und forensische Instrumente entwickeln, um die Prävention, Bekämpfung und Untersuchung von Terroranschlägen mit selbstgebauten Sprengstoffen zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Erarbeitung von Instrumenten zur Überwachung der chemischen Lieferkette und zur Erkennung von Ausgangsstoffen für Explosivstoffe in (nahezu) Echtzeit beitragen. Die Instrumente werden in drei Anwendungsfällen praktisch erprobt.