Ingenieurbau
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2023 (316) (entfernen)
Dokumenttyp
- Vortrag (144)
- Zeitschriftenartikel (74)
- Beitrag zu einem Tagungsband (47)
- Posterpräsentation (26)
- Forschungsbericht (7)
- Forschungsdatensatz (6)
- Buchkapitel (3)
- Beitrag zu einem Sammelband (3)
- Tagungsband (Herausgeberschaft für den kompletten Band) (2)
- Sonstiges (2)
- Dissertation (1)
- Handbuch (1)
Sprache
- Englisch (207)
- Deutsch (107)
- Französisch (1)
- Mehrsprachig (1)
Schlagworte
- Korrosion (22)
- Corrosion (12)
- Concrete (11)
- Wasserstoff (11)
- Hydrogen (10)
- Structural health monitoring (10)
- Fire (9)
- Flame retardancy (9)
- Potentialfeldmessung (9)
- LH2 (8)
Organisationseinheit der BAM
- 7 Bauwerkssicherheit (187)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (65)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (42)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (39)
- 7.2 Ingenieurbau (39)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (37)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (33)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (32)
- 7.4 Baustofftechnologie (30)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (26)
Paper des Monats
- ja (9)
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein standardisiertes Prüf- und Bewertungsverfahren zur Bestimmung des Beitrags reaktiver Brandschutzsysteme (RBS) zum Feuerwiderstand von Stahlzuggliedern zu erarbeiten und dieses in ein Entwurfsdokument für eine europäische Prüfnorm zu überführen. Hierzu wurden einerseits bereits vorhandene Erfahrungen und Erkenntnisse genutzt und andererseits mittels Brandversuchen neue Prüfdaten zur Beantwortung bisher offengebliebener Aspekte zum Einfluss der Bauteilorientierung und Profilart erzeugt und ausgewertet. Dadurch wird die prüftechnische Grundlage für eine sichere, zulassungsbasierte Anwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf zugbeanspruchten Stahlbauteilen gelegt und ein einheitliches Sicherheitsniveau etabliert.
Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte Normentwurf wurde mit den Fachexperten der zuständigen nationalen und europäischen Normungsgremien diskutiert und abgestimmt. Das erarbeitete Prüf- und Auswertungsverfahren basiert auf der Durchführung von Brandversuchen an mechanisch belasteten Stahlzuggliedern mit RBS. Ergänzend sind unbelastete Brandversuche zur Beurteilung des Einflusses der Bauteilorientierung sowie der Eignung bei Schwelbrandbeanspruchung möglich. Die im Projekt durchgeführten experimentellen Untersuchungen liefern die Grundlage für den im Normenentwurf vorgeschlagenen Prüfaufbau der mechanisch belasteten und unbelasteten Brandversuche. Ferner konnte durch die Untersuchungen gezeigt werden, dass sich unter bestimmten Voraussetzungen die Prüfergebnisse von Stahlzuggliedern mit Kreisvollprofil ohne zusätzliche Brandversuche auf entsprechende Zugglieder mit Rechteckvollprofil übertragen lassen. Darüber hinaus konnte belegt werden, dass die Leistungsfähigkeit eines RBS aufgrund unterschiedlicher Bauteilorientierungen abnehmen kann und daher zwingend beim Anwendungsbereich des RBS zu berücksichtigen ist. Hierzu wird ein Temperaturdifferenz-kriterium vorgeschlagen, bei dessen Einhaltung die Wirksamkeit des RBS bei von der horizontalen Referenzorientierung abweichenden Bauteilneigungen noch gleichwertig gegeben ist. Andernfalls bietet der Normenentwurf die Möglichkeit die reduzierte thermische Schutzwirkung des RBS im Assessment zu berücksichtigen.
Die Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben wurden bereits auf einem wissenschaftlichen Symposium vorgestellt sowie in einer referierten Fachzeitschrift publiziert. Ferner wurden die Informationen zum Forschungsprojekt und dem Normenentwurf im Rahmen eines Anwenderworkshops interessierten Kreisen zugänglich gemacht. Der im Projekt ausgearbeitete Normenentwurf wird dem zuständigen europäischen Normungsgremien, CEN/TC 127/WG 1, zur Verfügung gestellt und dort zur Abstimmung gestellt.
Das Ziel des Verbundforschungsvorhabens KKS-Gründung war die Entwicklung eines Monitoringsystems zur Erfassung von Korrosion an Gründungsstrukturen im Labormaßstab. Dafür war eine umfassende Bewertung und Beschreibung korrosionsbeeinflussender Faktoren und der Korrosionssysteme notwendig. Im Vorhaben KKS-Gründung wurde die Gründungsstruktur unterhalb der Wasserlinie betrachtet bis hin zum anaeroben Bereich im Sediment. Insbesondere der Sedimentbereich wurde bisher nur unzureichend betrachtet. Da die komplexen Mechanismen in der Sedimentzone noch nicht ausreichend wissenschaftlich untersucht wurden, mussten Möglichkeiten entwickelt werden, um diese zu bewerten.
Im Verbundforschungsvorhaben KKS-Gründung agierte die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) als Forschungsstelle. Die Hauptziele des Teilvorhabens der BAM waren die Bereitstellung einer Messumgebung für das von den Partnern entwickelte Monitoringsystem, die umfassende wissenschaftliche Beschreibung der Korrosionssysteme im Unterwasserbereich und Sediment sowie die Gewinnung von Messdaten zur Verifizierung und Überführung in die Simulation. Als Forschungsstelle war die BAM der Ansprechpartner für die Verbundpartner bei wissenschaftlichen Fragestellungen.
Die Hauptziele des Vorhabens wurden erreicht und es wurden grundlegende Erkenntnisse zum Korrosionsverhalten von Offshore-Stahl im Unterwasser und Sedimentbereich gewonnen. Darüber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse zum Betrieb eines Laborcontainers und zur Nachstellung von Korrosionssystemen in Meerwasserbecken bei Verwendung von künstlichem Meerwasser und Sand als Sediment gewonnen. Eine Beschreibung und Bewertung der Korrosivität und ablaufender Reaktionen in den einzelnen Belastungszonen wurde mittels elektrochemischer und gravimetrischer Verfahren vorgenommen.
We report, to our knowledge for the first time on simultaneous distributed temperature and strain sensing in a standard telecom optical fiber using a machine learning assisted Brillouin frequency domain analysis (BOFDA) system. The well-known temperature and strain cross-sensitivity problem is addressed by developing a BOFDA system with a high signal-to-noise ratio and applying machine learning. The spectrum consists of four highly resolved peaks, whose Brillouin frequency shifts are extracted and serve as features for the machine learning algorithms. The spectra result from a 450-m standard SMF-28 optical fiber, and particularly from a segment of 30 m. This fiber segment is coiled around a stretcher and placed in a climate chamber. The applied temperature and strain values range from 20 °C to 40 °C and from 0 µɛ to 1380 µɛ, respectively. The total measurement time to achieve a high SNR and resolve four peaks with a spatial resolution of 6 m is 16 min. To discriminate temperature and strain effects, simple frequentist and more sophisticated Bayesian-based algorithms are employed with the powerful Gaussian process regression (GPR) delivering the best performance in terms of temperature and strain errors, which are found to be 2 °C and 45 µɛ, respectively. These errors are calculated using leave-one-out cross-validation, so that an unbiased estimation of the sensor’s performance is provided.
In this paper, we present a collection of machine learning assisted distributed fiber optic sensors (DFOS) for applications in the field of infrastructure monitoring. We employ advanced signal processing based on artificial neural networks (ANNs) to enhance the performance of the dynamic DFOS for strain and vibration sensing. Specifically, ANNs in comparison to conventional and computationally expensive correlation and linearization algorithms, deliver lower strain errors and speed up the signal processing allowing real time strain monitoring. Furthermore, convolutional neural networks (CNNs) are used to denoise the dynamic DFOS signal and enable useable sensing lengths of up to 100 km. Applications of the machine learning assisted dynamic DFOS in road traffic and railway infrastructure monitoring are demonstrated. In the field of static DFOS, machine learning is applied to the well-known Brillouin optical frequency domain analysis (BOFDA) system. Specifically, CNN are shown to be very tolerant against noisy spectra and contribute towards significantly shorter measurement times. Furthermore, different machine learning algorithms (linear and polynomial regression, decision trees, ANNs) are applied to solve the well-known problem of cross-sensitivity in cases when temperature and humidity are measured simultaneously. The presented machine learning assisted DFOS can potentially contribute towards enhanced, cost effective and reliable monitoring of infrastructures.
Nichtelektrischer Explosionsschutz - Grundlagen und Maßnahmen zum nichtelektr. Explosionsschutz
(2023)
Bei Geräten und Maschinen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen muss in der europäischen Union eine Zündgefahrenbewertung durchgeführt werden. Dabei müssen unter anderem die Gefahren von nichtelektrischen Zündquellen betrachtet werden, zu denen auch die mechanischen Schlagvorgänge gehören.
Bei Schlagvorgängen kommt es infolge des Zusammenstoßes zweier Werkstücke zu einer Umwandlung der kinetischen Energie. Dabei erhöht sich die Temperatur der Werkstoffe an der Kontaktstelle und es kommt unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel erhöhter Temperatur. Sowohl die heißen Kontaktstellen als auch die abgetrennten Partikel können eine wirksame Zündquelle für ein explosionsfähiges Gasgemisch darstellen. Zur Festlegung von Grenzwerten wurden in der Norm DIN EN ISO 80079-36:2016 die Gasgemische anhand ihrer Explosionsgruppe klassifiziert und zu jeder Gruppe die maximale Energie des Schlagvorgangs festgelegt, unter derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann.
Die Oberflächentexturierung der Betonfahrbahndecken mittels Grinding und Grooving steht seit einigen Jahren im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung des Betonstraßenbaus in Deutschland. In den vergangenen Jahren wurden die vorteilhaften Oberflächenperformances derartiger Texturen, wie z.B. Griffigkeit, Ebenheit, Lärmminderung, in zahlreichen Forschungsprojekten umfassend untersucht. Im Kontext des gegenwärtig verfolgten ganzheitlichen performanceorientierten Ansatzes liegt der Fokus nun verstärkt auf der Analyse und Charakterisierung der Oberflächentopografie von Grinding- bzw. Groovingtexturen. Insbesondere gilt ein Hauptaugenmerk hierbei der zeitlichen Entwicklung der Oberflächentexturen in Abhängigkeit von äußeren Einwirkungen durch Klima und Verkehr.
Im Rahmen eines von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) geförderten Forschungsvorhabens wurden zunächst die messtechnischen Voraussetzungen für eine hochaufgelöste dreidimensionale Erfassung der Oberflächentopografie von Grinding- und Groovingtexturen in situ geschaffen. Das schließt auch die Entwicklung einer Messanordnung, die eine Wiederholbarkeit der 3D-Messungen gewährleistet und somit die Erfassung der zeitlichen Texturveränderungen ermöglicht. Basierend darauf wurden Auswerteroutinen zur qualitativen und quantitativen Beschreibung der Oberflächentexturen und deren Veränderungen entwickelt und angewandt. Anschließend wurde der Zustand von Grinding- und Groovingtexturen an ausgewählten Praxisstrecken in definierten Zeitintervallen erfasst. Unter Verwendung der erarbeiteten Auswerteroutinen wurden die erfassten Oberflächen analysiert und repräsentative Texturkennwerte abgeleitet.
Design challenges for Offshore wind-farms. From foundation mechanics to wind-farm aerodynamics
(2023)
This talk provides a brief introduction on general engineering design challenges for the offshore wind energy production. Some general features of the offshore wind-energy field from a civil engineering perspective are firstly presented, followed by a brief discussion of some of the main geomechanical issues for the foundation of the offshore turbines into the seabed.
In the following part, an overview of relevant fluid-structure interactions and some options for an efficient numerical analysis are provided, where the hydromechanical Wave–Tower interaction is firstly discussed. Then, some general aspects of the windfarm aerodynamics are introduced. On the one hand, some modelling possibilities for the wake analysis of single turbines and turbine groups are discussed. And on the other hand the relevance of such analyses for a proper windfarm layout optimization is pointed out.
In particular, this talk shows that: i) The performance and behavior of the turbine's foundation is often conditioned by the appearance of large deformations, fluid couplings and grain-scale phenomena, whereby specific physical testing (both in field and lab conditions) and ad-hoc simulation techniques can provide useful insights for design; ii) Numerical analysis of a turbine’s interaction with wind/waves is already affordable in engineering scales, while simplified models can already provide a useful insight into the windfarm aerodynamics. iii) Turbulent wake analysis is very relevant for the windfarm layout.
The hybrid mixture of combustible dusts and flammable gases/vapours widely exist in various industries, including mining, petrochemical, metallurgical, textile and pharmaceutical. It may pose a higher explosion risk than gas/vapor or dust/mist explosions since the hybrid explosions can still be initiated even though both the gas and the dust concentration are lower than their lower explosion limit (LEL) values. Understanding the explosion threat of hybrid mixtures not only contributes to the inherent safety and sustainability of industrial process design, but promotes the efficiency of loss prevention and mitigation. To date, however, there is no test standard with reliable explosion criteria available to determine the safety parameters of all types of hybrid mixture explosions, nor the flame propagation and quenching mechanism or theoretical explanation behind these parameters. This review presents a state-of-the-art overview of the comprehensive understanding of hybrid mixture explosions mainly in an experimental study level; thereby, the main limitations and challenges to be faced are explored. The discussed main contents include the experimental measurement for the safety parameters of hybrid mixtures (i.e., explosion sensitivity and severity parameters) via typical test apparatuses, explosion regime and criterion of hybrid mixtures, the detailed flame propagation/quenching characteristics behind the explosion severities/sensitivities of hybrid mixtures. This work aims to summarize the essential basics of experimental studies, and to provide the perspectives based on the current research gaps to understand the explosion hazards of hybrid mixtures in-depth.
Several standardized ignition sources are used to determine the safety characteristics of gases, vapours and dusts. Standards indicate the source of ignition but vary in specifying other features such as the burning duration, energy or the volume in which the energy is released. Since heat is not visible under normal conditions, a schlieren technique was used to visualize the entire igniting volume and not just the flames. This article focuses on the igniting volume, compares it among the four standardized ignition sources and displays its relationship to the size of the test vessel. Differences in the ignition behaviour of the ignition sources might lead to the determination of erroneous safety characteristics and with that to the unsafe operation of processes.
An den vor allem vor 2006 errichteten Betonfahrbahndecken sind in den letzten Jahren vermehrt AKR-Schäden aufgetreten. Vor diesem Hintergrund wurde durch das BMVBS das ARS 04/2013 erlassen. Dieses wiederum sieht verbindlich im Vorfeld des Neubaus und der Erneuerung von Fahrbahndecken aus Beton im deutschen Bundesautobahnnetz einen Eignungsnachweis für die Gesteinskörnungen vor. Das hatte in den Folgejahren eine drastische Reduzierung der einsatzbaren Gesteinskörnungen zur Folge. Vor diesem Hintergrund wird in dem Beitrag die Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie zur Nutzbarmachung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen aufgezeigt. Dabei wird ein Einblick in die Ergebnisse zweier aufeinander aufbauender BASt-Forschungsvorhaben gegeben. Den Schwerpunkt bildet hierbei die Bewertung des Einflusses der Dosierung des Hydrophobierungsmittels auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften im Rahmen von Basisuntersuchungen im Labor. Aufbauend darauf wird das Prüfprogramm eines großmaßstäblichen Technikumsversuchs und der aktuelle Stand der Umsetzung aufgezeigt.
The impact of phosphorus-containing flame retardants (FR) on rigid polyisocyanurate (PIR) foams is studied by systematic variation of the chemical structure of the FR, including non-NCO-reactive and NCO-reactive dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepine 6-oxide (BPPO)- and 9,10 dihydro-9-oxa-10 phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO)-containing compounds, among them a number of compounds not reported so far. These PIR foams are compared with PIR foams without FR and with standard FRs with respect to foam properties, thermal decomposition, and fire behavior. Although BPPO and DOPO differ by just one oxygen atom, the impact on the FR properties is very significant: when the FR is a filler or a dangling (dead) end in the PIR polymer network, DOPO is more effective than BPPO. When the FR is a subunit of a diol and it is fully incorporated in the PIR network, BPPO delivers superior results.
This paper presents an erosion interpretation of cohesive granular materials stressed by an impinging jet based on the results of a micromechanical simulation model. The numerical techniques are briefly described, relying on a two-dimensional Lattice Boltzmann Method coupled with a Discrete Element Methods including a simple model of solid intergranular cohesion.
These are then used to perform a parametric study of a planar jet in the laminar regime impinging the surface of granular samples with different degrees of cohesive strength. The results show the pertinence of using a generalized form of the Shields criterion for the quantification of the erosion threshold, which is valid for cohesionless samples, through empirical calibration, and also for cohesive ones. Furthermore, the scouring kinetics are analysed here from the perspective of a selfsimilar expansion of the eroded crater leading to the identification of a characteristic erosion time and the quantification of the classical erosion coefficient. However, the presented results also challenge the postulate of a local erosion law including erodibility parameters as intrinsic material properties. The paper then reviews the main limitations of the simulation and current interpretation models, and discusses the potential causes for the observed discrepancies, questioning the pertinence of using time-averaged macroscopic relations to correctly describe soil erosion. The paper concludes addressing this question with a complementary study of the presented simulations re-assessed at the particle-scale. The resulting local critical shear stress of single grains reveals a very wide dispersion of the data but nevertheless appears to confirm the general macroscopic trend derived for the cohesionless samples, while the introduction of cohesion implies a significant but systematic quantitative deviation between the microscopic and macroscopic estimates. Nevertheless, the micro data still shows consistently that the critical shear stress does actually vary approximately in linear proportion of the adhesive force.
A steel pipeline segment of 2.5 m length was subjected to quasi-static four-point bending load in three steps for studying the initial cracking and damage accumulation based on the Acoustic Emission (AE) technique and by the direct current potential drop (DCPD) technique. For the latter, a new post-test analysis method was established.
AE is found more sensitive to crack initiation than DCPD. Formation of mesoscopic and macroscopic cracks as well as their closure and the resulting friction generate weighted peak frequencies below 400 kHz, whereas microscopic cracking produces AE with broad band spectra identifiable by weighted peak frequencies above 400 kHz. Critical states alike the maximum load level and the leak opening were accompanied by peak amplitudes above 85 dBAE. This rather fundamental study provides a data base for possibly developing advanced strategies of detection and alarm systems based on acoustic monitoring of pipelines, or at least, steel structures.
The attenuation of wave amplitudes is ruled by the planar, cylindrical or spherical geometry of the wave front (the geometric or power-law attenuation) but also by the damping of the soil (an exponential attenuation). Several low- and high-frequency filter effects are derived for the layering and the damping of the soil, for the moving static and the distributed train loads and for a homogeneous or randomly heterogeneous soil. Measurements of hammer- and train-induced vibrations at five sites have been analysed for these attenuation and filter effects. The measured attenuation with distance can be discribed by generalised power laws and some reasons will be discussed. The theoretical filter effects can well be found in the measurements.