TY - THES A1 - Luong, Thi Mai Hoa T1 - Identification of the state of stress in iron and steel truss structures by vibration–based experimental investigations T1 - Bestimmung des Beanspruchungszustands in fachwerkartigen Eisen– und Stahltragwerken mit Hilfe schwingungsbasierter experimenteller Untersuchungen N2 - Safety evaluation of truss structures depends upon the determination of the axial forces and corresponding stresses in axially loaded members. Due to presence of damages, change in intended use, increase in service loads or accidental actions, structural assessment of existing truss structures is necessary. Precise identification of the stresses plays a crucial role for the preservation of historic truss structures. The assessment measures require non-destructiveness, minimum intervention and practical applicability. Motivated by the preservation of existing truss−type constructions composed of axially loaded slender members, the present work aims to develop a non-destructive methodology to identify the axial forces or corresponding stress states in iron and steel truss structures. The approach is based on vibration measurements and the finite element method combined with optimization techniques. After a state of the art review, numerical and experimental studies were carried out in the research work on different partial systems of truss-type structures. The examined aspects included the effects of structural loading on the dynamic performance of truss structures, modelling of joint connections, mode pairing criteria, selection of updating parameters and definition of an objective function, as well as the use of different optimization techniques. A methodology consisted of a two-stage model updating procedure using optimization techniques was proposed for the determination of multiple member axial forces and estimation of the joint flexibility of truss-type constructions. In the first stage optimization, the validation criterion is based on the experimentally identified global natural frequencies and mode shapes of the truss. Additionally, the axial forces in selected individual members of the truss are used. They are estimated from the natural frequencies and five amplitudes of the corresponding local mode shapes of the members using an analytically−based algorithm. Based on the results of the identified axial forces in the first stage, a second optimization procedure for the joint stiffness is performed. In this stage, the modal parameters of the global natural frequencies and mode shapes are used as validation criterion. From the results of the investigated systems, the identified axial forces by the proposed methodology agree well with the experimentally measured axial forces. Furthermore, recommendations are given in the work for a guideline of measuring concepts and assessment strategies applied to existing iron and steel truss-type structures. N2 - Die Bewertung der Tragfähigkeit von fachwerkartigen Stahlkonstruktionen ist wesentlich von den vorhandenen Stabnormalkräften und den daraus resultierenden Spannungen abhängig. Eine Zustands- und Tragfähigkeitsbewertung der bestehenden Konstruktion ist besonders dann erforderlich, wenn aufgrund von Nutzungsänderungen bzw. Umbaumaßnahmen höhere Lasten auf das Tragwerk aufgebracht werden sollen, oder sich Schäden an der Konstruktion bzw. dem Material zeigen. Für die Identifizierung des Spannungszustands der fachwerkartigen Eisen- und Stahlkonstruktionen ist ein zerstörungsfreies und praktikables Verfahren erforderlich, welches zudem nur minimal in die bestehende Struktur eingreift. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab ein zerstörungsfreies Verfahren zu entwickeln, welches in der Lage ist die Spannungszustände in fachwerkartigen Eisen- und Stahltragwerken zu identifizieren. Das Verfahren basiert auf Schwingungsmessungen und der Finite-Elemente Methode in Verbindung mit Optimierungsstrategien. Nach einer ausführlichen Recherche zum Stand der Technik wurden im Rahmen der Forschungsarbeit numerische und experimentelle Untersuchungen an fachwerkartigen Tragstrukturen durchgeführt. In den Untersuchungen wurden mehrere Aspekte betrachtet. Neben dem Einfluss der äußeren Belastung auf das dynamische Verhalten der Konstruktion werden in dem Analyseverfahren die Modellierung der Knotenverbindungen, die Zuordnung der Eigenschwingformen, die Auswahl und Festlegung von Kalibrierungsparametern, die Definition von Zielfunktionen, sowie die verschiedenen Optimierungsmethoden untersucht. Für die Bestimmung der Stabnormalkräfte in fachwerkartigen Tragwerken und zur Abschätzung der Rotationsfedersteifigkeit in den Knotenverbindungen wird ein zweistufiges Modellkalibrierungsverfahren vorgeschlagen. Im ersten Schritt werden als Validierungskriterium die experimentell ermittelten globalen Eigenfrequenzen und Eigenformen der fachwerkartigen Tragstrukturen verwendet. Ergänzend können die Stabnormalkräfte in ausgewählten Zuggliedern aus Einzelstabuntersuchungen heranzugezogen werden. Basierend auf den Ergebnissen der identifizierten Stabnormalkräfte kann ein zweiter Optimierungsprozess zur Bestimmung der Rotationsfedersteifigkeit in den Knotenverbindungen durchgeführt werden. Hierzu werden ausschließlich die modalen Parameter der globalen Eigenfrequenzen und -formen der gesamten fachwerkartigen Konstruktionen herangezogen. Die Ergebnisse der experimentell getesteten Tragsysteme weisen für verschieden hohe Beanspruchungen eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den im Versuch aufgebrachten und den mit Hilfe des entwickelten Verfahrens identifizierten Stabnormalkräften auf. Des Weiteren wurde in der Arbeit eine Leitlinie für die Erstellung von Messkonzepten erarbeitet. Ferner gibt die Arbeit Hilfestellungen bei der Entwicklung von Bemessungsstrategien für die in-situ Untersuchung und Spannungsbeurteilung von fachwerkartigen Eisen- und Stahlkonstruktionen. KW - State of stress KW - Truss structures KW - Vibration measurements KW - Finite element model updating KW - Optimization techniques KW - Finite-Elemente-Modellkalibrierung KW - Optimierungsmethoden KW - Fachwerk KW - Stahl KW - Tragfähigkeit KW - Normalkraft KW - Finite-Elemente-Methode KW - Fachwerkbau KW - Tragwerk KW - Kalibrieren KW - Beanspruchungszustand KW - Fachwerkartige Stahltragwerke KW - Schwingungsmessungen Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44142 SN - 1610-7381 ER - TY - THES A1 - Wetzk, Volker T1 - Brückenlager.1850-1950 T1 - Bridge Bearings.1850-1950 N2 - Mit der Zunahme von Sanierungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen an bestehenden Brückentragwerken rücken auch die historischen gusseisernen und stählernen Brückenlager wieder in den Fokus der Ingenieure. Das Fehlen verlässlicher Grundlagen für eine statisch-konstruktive Bewertung dieser Lager gab Anlass für die vorliegende Dissertation, die im Wesentlichen drei Punkte bearbeitet: In einem ersten Schritt wird die Geschichte der Brückenlager unter genealogischen Gesichtspunkten von den Anfängen bis zur Gegenwart aufgearbeitet. Aus den Ursachen, die zur Einführung wie auch zur Ablösung der gusseisernen und stählernen Brückenlager führten, werden deren spezifische Vor- und Nachteile abgeleitet. Im zweiten und dritten Schritt der Arbeit stehen ausschließlich die gusseisernen und stählernen Brückenlager im Mittelpunkt, die zwischen 1850 und 1950 wichtiger Bestandteil eines jeden größeren Brückenbauwerks waren. Diese einhundert Jahre bilden prinzipiell den Untersuchungszeitraum der vorliegenden Arbeit. Da die Impulse bei der Entwicklung der gusseisernen und stählernen Brückenlagertechnik vornehmlich aus Deutschland kamen, konnten sich die Untersuchungen auf den deutschsprachigen Raum konzentrieren, ohne jedoch den Blick für entsprechende Arbeiten im Ausland zu verlieren. Auf den Erkenntnissen zur Entwicklungsgeschichte der Brückenlagertechnik aufbauend, werden die gusseisernen und stählernen Brückenlager zunächst typologisch erfasst. Im Anschluss wird der bauaufsichtliche und technikgeschichtliche Hintergrund der Lagerherstellung innerhalb des Untersuchungszeitraumes erläutert. Abschließend fokussiert die Arbeit die hauptsächlichen Problembereiche der historischen gusseisernen und stählernen Brückenlager, die aus der für Brückenlager geforderten Kinematik an den beweglichen Lagern resultierten. Kern der Untersuchungen bilden die zur Sicherstellung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit der Lager entwickelten Bemessungsansätze bzw. die in diesem Zusammenhang veranlassten Versuche. Die genannten Punkte werden im Wesentlichen durch Auswertung historischer Literatur sowie ausgewählter Archivmaterialien erarbeitet. Ein der Arbeit beiliegender Katalog fungierte dabei als Hilfsmittel, um bei der Auswertung des umfassenden Quellenmaterials die für diese Arbeit relevanten Inhalte nach spezifischen Kriterien ordnen zu können. N2 - We can observe a growing demand for the refurbishment or the retrofitting of the load-bearing structures in numerous historical bridges. Thus their bearings made from either cast iron or steel are finally re-entering the focus of the structural engineers. The absence of reliable data for the structural assessment of these core-elements forms the point of departure for the following thesis, which elaborates three related themes. In a first step the history of the bearings from their humble beginnings to the present will be outlined in a genealogical perspective. The reasons which led to the development of cast-iron and steel bridge bearings as well as those factors which caused them to be superseded by bearings made from other materials will feed our discussion of both their relative merits and their disadvantages. Parts two and three will again restrict the focus on cast-iron and steel bridge bearings. They were integral to virtually every major bridge between 1850 and 1950, the main period for this investigation. Since the major advances and developments of bridge bearings from these materials took place in Germany, the following will concentrate on their evolution in the German spoken countries of Central Europe. Achievements in other countries, if pertinent to the development of the bearings, however, will be taken into account. Based on the findings regarding their evolution a typological categorisation of the bearings will be introduced. Secondly we will analyse the contexts of their technological development as well as the way in which the nascent building supervision authorities influenced these processes. Finally the thesis will describe the main areas where the bridge bearings made from either cast-iron or steel nowadays are facing problems resulting from their moveable parts. The material for this discussion will be provided by those rules and formulas the engineers arrived at either based on calculations or with the help of experiments to warrant suitable load-carrying capacity and the serviceability of the bearings. The analysis of these points will be mainly based upon an evaluation of the historical literature tackling questions of the bearings and selected sources from selected archives. A catalogue added to this thesis worked as a tool to organize the body of these sources according to specific criteria relevant for our purposes. KW - Brückenlager KW - Geschichte KW - Gusseisen KW - Stahl KW - Holz KW - Brückenlager KW - Lager KW - Geschichte KW - Bridge bearings KW - Bearings KW - History Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20692 ER - TY - THES A1 - Fischer, Michael T1 - Steineisendecken im Deutschen Reich 1892-1925 T1 - Reinforced brick floors in the German Empire between 1892 and 1925 N2 - Im frühen 20. Jahrhundert prägten Steineisendecken als einfach zu erstellende und preiswerte Lösungen maßgeblich den Stockwerksbau. Sie übertrafen hinsichtlich Vielfalt und Verbreitung viele Jahre lang die etwa zeitgleich entwickelten Eisenbetondecken und erlangten vor allem in Verbindung mit Skeletttragwerken weltweit Bedeutung. Der Bedeutung der Steineisendecken steht die weitgehende Unkenntnis über die Geschichte und ihre zeitgenössische Berechnung gegenüber. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den heutigen Umgang mit historischen Steineisendecken. Aktuelle statische Nachweise sind von unscharfen Randbedingungen geprägt. Ein Ausweg wird häufig in Probebelastungen oder der Verstärkung der Deckenfelder gesucht. Beides ist kostenintensiv, oft resultiert aus der Unkenntnis der noch teurere bauliche Ersatz. Die vorliegende Dissertation untersucht die historisch-konstruktive Entwicklung der Steineisendecken. Erstmals wird eine umfassende Entwicklungsgeschichte erarbeitet, dokumentiert und bewertet. Band 1 der Dissertation wird durch ein Kapitel zur Genealogie der Hohlkörper-Deckentragwerke eingeleitet, welches die Entwicklung der Steineisendecke im technisch-historischen Kontext verortet. Eine anschließende Chronologie der Steineisendecken im Deutschen Reich zeigt deren Herausbildung, Verbreitung und Differenzierung sowie die nachlassende Anwendung bei damit einhergehender Stagnation neuer Entwicklungen auf. Aufbauend auf den gemeinsamen Eigenschaften der Deckensysteme wird eine Typologie erarbeitet, die die Einteilung der Steineisendecken in verschiedene Typen sowie die Charakterisierung der einzelnen Deckensysteme ermöglicht. Im Weiteren werden die zur Herstellung der Steineisendecken verwendeten Baustoffe, die baupolizeiliche Zulassung und das historische Bemessungsverfahren behandelt. Eine Zusammenstellung der ursprünglichen Bemessungsmethoden und -regelungen dient der Bewertung der damaligen Vorgehensweise zur Bemessung von Steineisendecken. Da es im Rahmen heutiger Nachbemessungen üblich ist, auf das n-Verfahren zurückzugreifen und die historischen Steineisendecken nach den zur Erbauungszeit gültigen baupolizeilichen Regelungen zu bemessen, werden erste Vorschläge für die Korrektur der Bemessungsparameter unterbreitet. Die Beschreibung möglicher die Tragfähigkeit der historischen Steineisendecken beeinflussende Befunde bildet den Abschluss des ersten Teils dieser Arbeit. Im 2. Band werden die zahlreichen historischen Steineisendeckensysteme zu einem Katalog aufbereitet. In diesem sind nach Kenntnisstand des Verfassers alle in der historischen Fachliteratur beschriebenen Steineisendecken unabhängig von der Existenz einer Patent- oder Gebrauchsmusterschrift sowie der Anwendung der Decke in der Praxis dokumentiert und zeichnerisch in einheitlichem Maßstab dargestellt. Darüber hinaus wird der zweite Band durch die ausführliche Abhandlung der für die Herstellung jedes Deckensystems nötigen Arbeitsschritte ergänzt. Im 3. Band werden eine repräsentative Auswahl historischer Erlasse und Verfügungen sowie zahlreiche Illustrationen zur Erläuterung von Band 1 und Band 2 zusammengestellt. N2 - At the beginning of the twentieth century, reinforced brick floors influenced high-rise construction as they were very frequently used because of their cost-effectiveness, variety and simplicity of erection. They prevailed for many years over the contemporaneously developed reinforced concrete slabs and gained worldwide importance especially in connection with frame structures. Despite the importance of reinforced brick floors, their history and the contemporary methods of design remain mostly unknown. This has significant impacts on how historic reinforced brick floor structures are treated nowadays. Current structural evaluations are marked by unclear boundary conditions. As an alternative, load tests of the floor slabs are performed or they are strengthened. Both methods are expensive but the lack of knowledge often results in an even more costly replacement of the floors. This dissertation examines the historical and structural development of reinforced brick floors. For the first time a comprehensive development history is presented, documented and evaluated. Volume 1 of the dissertation begins with a chapter on the genealogy of hollow floor slab structures which seeks to place the development of the reinforced brick floor in a historical and technological context. A chronology of the reinforced brick floor in the German Empire shows the initial development, propagation and differentiation as well as its decreasing use and associated stagnation of new developments. Based on the common properties of the floor systems, a typology is developed which allows the classification of reinforced brick floors into different types as well as the characterization of the various floor systems. This is followed by a discussion of the construction materials used in the erection of reinforced brick floors, the associated building certification and the historic design methods. A compilation of the original design methods and rules serves to assess the design concepts of reinforced brick floors at that time. Since it is common nowadays to use the n-Verfahren for structural evaluations of these historic floor systems based on building codes used at the time of construction, some proposals are made for correcting the design parameters. Finally, the first volume of this work concludes with a description of the possible effects of the discoveries made on the loading capacity of historic reinforced brick floor structures. A catalogue of numerous historic reinforced brick floor systems is presented in volume 2. All relevant systems described in historic technical literature – independent of whether patents or utility models exist, or of their practical application – are documented and graphically represented at the same scale. The second volume is completed by a comprehensive treatise of every step required in the erection of every floor system listed. A representative selection of historic decrees and ordinances as well as numerous illustrations serving to elucidate volumes 1 and 2 are presented in volume 3. KW - Deutschland KW - Decke KW - Stahlbeton KW - Geschichte KW - Steineisendecke KW - Hohlziegeldecke KW - Ziegeldecke KW - Stahlsteindecke KW - Eisenbetondecke KW - Reinforced brick floor KW - Hollow block floor KW - Clay brick floor KW - Reinforced block floor KW - Reinforced concrete slab Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7812 ER - TY - THES A1 - Kaiser, Christiane T1 - Die Fleischbrücke in Nürnberg 1596-1598 N2 - Die seit 1974 unter Denkmalschutz stehende Fleischbrücke in Nürnberg (erbaut 1596-1598) gilt als das bedeutendste Brückenbauwerk der Spätrenaissance in Deutschland. In der dreibändigen Monographie wird die Fleischbrücke erstmalig mit den Methoden der Bauforschung im historischen Kontext untersucht. Baugeschichte, Bauaufnahme, eine historisch akzentuierte statisch-konstruktive Analyse sowie Modellversuche im Maßstab 1:10 wurden herangezogen (Bd. 1). Den zahlreichen Entwurfsplänen kam besondere Bedeutung zu, weil sie qualitative statisch-konstruktive Überlegungen visualisieren. Die ca. 100 Pläne – über Archive und Einrichtungen vorwiegend der Stadt Nürnberg verstreut – wurden erstmals systematisch erfasst und im „Katalog der Entwurfs- und Konstruktionspläne“ (Bd. 2) aufbereitet. Zum Denkmal gehörende Überlieferungen in Wort und Bild, die dessen Zeugniswert und öffentliche Bedeutung dokumentieren, finden sich als repräsentative Auswahl in der „Materialsammlung“ (Bd. 3). Die Monographie der Fleischbrücke entstand parallel zu Planungsarbeiten für eine konstruktive Instandsetzung seitens des Tiefbauamtes Nürnberg (Realisierung 2004/05). N2 - The "Fleischbrücke" bridge in Nuremberg (built 1596-1598), protected as a historic monument since 1974, has a reputation as the most significant bridge structure of the Late Renaissance in Germany. This three-volume monograph provides the first analysis of the bridge using construction research techniques including construction history, building surveying and structural analysis. Scale model studies based on a scale of 1:10 were also used (Vol. 1). Numerous design drawings are in existence. They visualise qualitative structural considerations and are therefore of special importance. Approximately 100 drawings – scattered across different archives and facilities of the City of Nuremberg – were systematically recorded for the first time in a "Catalogue of design and construction drawings" (Vol. 2). The "Documentation" volume (Vol. 3) contains a selection of written and visual records relating to the bridge that demonstrate its historical value and public significance. The "Fleischbrücke" bridge monograph was prepared in parallel with design work for a structural restoration of the bridge by the City’s civil engineering department (the work was carried out in 2004/05). KW - Nürnberg KW - Brückenbau KW - Bauforschung KW - Bauaufnahme KW - Steinbrücke KW - Konstruktive Analyse KW - Modellversuche KW - Entwurfspläne KW - Konstruktionspläne Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000942 ER -