TY - THES A1 - Glaser, Ronny T1 - Zum Kurz- und Langzeitverhalten von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen T1 - About the short- and long-term behaviour from timber-concrete composite structures N2 - Die Holz-Beton-Verbundbauweise kam bislang bei Rad- und Fußwegbrücken kaum zum Einsatz. Eine Ursache dafür ist die Tatsache, dass das Trag- und Verformungsverhalten der wenigen für die Übertragung der hohen Schubkräfte zwischen Holz und Beton geeigneten Schubverbindungsmittel bisher nur unzureichend experimentell untersucht wurden und somit dem planenden Ingenieur keine statistisch gesicherten Bruchlasten und Verschiebungsmoduln zur Verfügung stehen. In der vorliegenden Arbeit ist das Trag- und Verformungsverhalten von zwei neu entwickelten Schubverbindungsmitteln, der Polymerbeton- sowie der Konsol-Nocke, mit Hilfe von Bauteilversuchen umfangreich analysiert worden. Auf der Grundlage von Kurzzeit-Scherversuchen wurden für beide Schubverbindungsmittel Nachweisverfahren erarbeitet, die eine Bemessung im Grenzzustand der Tragfähigkeit ermöglichen. Mit Hilfe von Langzeit-Scher- und -Biegeversuchen wurde neben dem zeitabhängigen Verhalten der gesamten Verbundkonstruktion auch das Kriechverhalten der Schubverbindungsmittel experimentell untersucht. Das beobachtete Langzeitverhalten der experimentell untersuchten Verbundträger konnte mit Hilfe eines einfachen numerischen Simulationsprogramms, das im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde, hinreichend genau beschrieben werden. Da numerische Verfahren für die praktische Anwendung nur bedingt geeignet sind, wurde ein Näherungsverfahren abgeleitet, mit dem das Langzeitverhalten von Verbundkonstruktionen aus Holz und Beton vorherbestimmt werden kann. Dieses vereinfachte Nachweisverfahren berücksichtigt neben dem unterschiedlichen Kriechverhalten von Holz und Beton erstmalig auch das Schwinden bzw. Quellen dieser Baustoffe sowie das zeitabhängige Verhalten der Schubverbindungsmittel. N2 - Up to now, few bicycle and pedestrian bridges are constructed as timber-concrete composite structures. The primary reason is the lacking experience with connectors that can resist the high shear forces between concrete decks and timber beams. There are little experimental data on load-bearing capabilities and deformation behaviour of suitable shear connectors and, therefore, no reliable design values. In this work, the load carrying behaviour and the deformation behaviour of two newly developed shear connectors - the concrete polymer and pure concrete cams - are analysed. For both of them, design rules for the limit state design were developed on the basis of destructive shear tests. The long-term behaviour of timber-concrete composite structures and, simultaneously, creeping of the shear connectors was investigated experimentally using shear and bending tests. The experimental long-term behaviour is described by a numerical simulation program which was developed within the scope of this thesis. For practical reasons, this program was condensed to a simplified procedure. This procedure considers creeping of timber and concrete and, for the first time, swelling and shrinkage of these materials as well as the long-term behaviour of the shear connectors. T3 - Schriftenreihe Massivbau (ehemals) - 8 KW - Holz KW - Beton KW - Verbundträger KW - Nocken KW - Tragverhalten KW - Langzeitverhalten KW - Holz-Beton-Verbund KW - Langzeitverhalten KW - Kriechen KW - Schwinden Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000699 SN - 1436-9532 ER - TY - THES A1 - Zhang, Yangwen T1 - Self-sufficient semi-active vibration control of high-rise buildings under wind excitation by moveable double-skin facades T1 - Autarke semi-aktive Schwingungskontrolle von Hochhäusern unter Windanregung durch bewegliche Doppelfassaden N2 - The accelerated urbanization has led to increasing tension on urban land use. In this context, more and more slender high-rise buildings are being built worldwide in pursuit of better economic benefits. However, these structures are susceptible to wind excitation due to their lower first natural frequency. Different passive, semi-active, and active damping systems have been developed to reduce wind-induced structural vibration. Among them, the tuned mass dampers are widely used and proved as a very effective method in practice. However, this system requires a large additional damping mass. This also causes additional reinforcement, which increases the cost and carbon footprint. A huge space near the top story of the building is needed for the installation. In this research, a novel system named distributed-Multiple Tuned Facade Damping (d-MTFD) system is proposed by using specially designed parallel moveable Double-Skin Facade (DSF) outer skin as damping mass. These moveable facade elements can be installed on the upper stories of the high-rise building. Smooth-running guide rail systems are used to achieve the parallel moveability. Multi-objective optimization based on the Genetic Algorithm (GA) is applied to reduce the maximum top floor acceleration (Objective I) and to reduce the maximum facade relative displacement (Objective II) simultaneously. The optimization results for the passive and semi-active systems are presented in the form of the Pareto front. The trade-off between these selected two competing optimization objectives is observed. This approach was first validated in a simulation using a 306 m tall reference building for a wind speed of 13.5 m/s at 10 m above ground level with a return period of 10 years. Acceptable peak accelerations at the top story for hotel use and a maximum facade relative displacement of less than ±0.5 m could be achieved for the benchmark building with the d-MTFD system. For semi-active control, the variable damping coefficient can be achieved by using stepper motors in generator mode. The electrical damping coefficient can be continuously adjusted by the developed power electronics. In addition, electrical energy can be generated and stored in a battery. A full-scale prototype with one parallel moveable facade element was built. Based on the prototype, the functionality of the semi-active control using a stepper motor and its energy harvesting performance was tested by applying Hardware-in-the-Loop (HiL) simulations. Greybox system identification was used to estimate some parameters (spring stiffness, friction, etc.) in the connection. The accurate system identification results ensure further validation using HiL simulations. The HiL simulations successfully demonstrated the feasibility of a self-powered semi-active d-MTFD system. N2 - In Metropolen ist die Flächennutzung aufgrund der Urbanisierung eingeschränkt, was den Bau von schlanken Hochhäusern weltweit gefördert hat. Jedoch sind sie anfällig für dynamische Windlasten. Um dies zu bekämpfen, wurden passive, semi-aktive und aktive Dämpfungssysteme entwickelt, wobei sich abgestimmte Massendämpfer als sehr wirksam erwiesen haben. Dieses System erfordert jedoch eine große zusätzliche Dämpfungsmasse. Dies führt auch zu einer zusätzlichen Verstärkung des Tragwerks, was die Kosten und den CO2-Fußabdruck erhöht. Für die Installation wird ein großer Raum in den obersten Stockwerken des Gebäudes benötigt. In dieser Arbeit wird ein innovatives System mit der Bezeichnung "distributed-Multiple Tuned Facade Damping (d-MTFD) System" vorgestellt, bei dem eine speziell entwickelte, parallel bewegliche Außenhaut der Doppelfassade (DSF) als Dämpfungsmasse verwendet wird. Diese beweglichen Fassadenelemente können in den oberen Stockwerken des Hochhauses installiert werden. Um die parallele Verschiebbarkeit zu erreichen, werden leichtgängige Führungsschienensysteme eingesetzt. Eine multikriterielle Optimierung mittels des genetischen Algorithmus (GA) wird angewandt, um gleichzeitig die maximale Beschleunigung im obersten Stockwerk (Ziel I) und die maximale Verschiebung zwischen der Primarstruktur und der beweglichen Außenhaut (Ziel II) zu reduzieren. Die Optimierungsergebnisse für die passiven und semiaktiven Systeme werden in Form der Pareto- Front dargestellt. Der Kompromiss zwischen diesen beiden ausgewählten konkurrierenden Optimierungszielen wird beobachtet. Dieser Ansatz wurde zunächst in einer Simulation mit einem 306 m hohen Referenzgebäude für eine Windgeschwindigkeit von 13,5 m/s in 10 m Höhe über Grund mit einer Wiederkehrperiode von 10 Jahren validiert. Mit dem d-MTFD System konnten für das Referenzgebäude akzeptable Spitzenbeschleunigungen im obersten Stockwerk für die Hotelnutzung und eine maximale Fassaden-Relativverschiebung von weniger als ±0, 5 m erreicht werden. Bei der semiaktiven Regelung kann der variable Dämpfungskoeffizient durch den Einsatz von Schrittmotoren im Generatorbetrieb erreicht werden. Der elektrische Dämpfungskoeffizient kann durch die entwickelte Leistungselektronik stufenlos eingestellt werden. Darüber hinaus kann elektrische Energie erzeugt und in einer Batterie gespeichert werden. Ein maßstäblicher Prototyp mit einem parallel beweglichen Fassadenelement wurde gebaut. Anhand des Prototyps wurden die Funktionalität der semiaktiven Regelung unter Verwendung eines Schrittmotors und die Leistung der Energiegewinnung mittels Hardware-in-the-Loop (HiL)-Simulationen getestet. Die Grey-Box-Systemidentifikation wird zur Schätzung der Parameter (Federsteifigkeit, Reibung, usw.) in der Verbindung verwendet. Die genauen Ergebnisse eine weitere Validierung durch HiL-Simulationen. Die HiL-Simulationen haben erfolgreich die Machbarkeit eines autarken semiaktiven d-MTFD Systems demonstriert. T3 - Schriftenreihe Hybride Konstruktionen - Massivbau - 15 KW - Energy harvesting KW - Energiegewinnung KW - Distributed-Multiple Tuned Facade Damping system KW - d-MTFD KW - Hardware-in-the-Loop simulation KW - HiL KW - System identification KW - Systemidentifikation KW - Semi-active vibration control KW - Semi-aktive Schwingungskontrolle KW - Hochhaus KW - Schlankes Bauwerk KW - Doppelte Fassade KW - Schwingungsdämpfung KW - Windlast KW - Mehrkriterielle Optimierung KW - Hardware-in-the-loop KW - Genetischer Algorithmus KW - Energieerzeugung KW - Prototyp Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63811 SN - 2569-2798 ER - TY - THES A1 - Wille, Frank T1 - Charakteristik und Modellbildung des Verbundtragverhaltens von einlagigen Rundlitzenseilen in Beton T1 - Characteristic and modeling of bond of one-layered round strand ropes in concrete N2 - Die vorliegende Arbeit beschreibt das Verbundverhalten von einbetonierten einlagigen Rundlitzenseilen 6 x 19 Standard. Die Grundlage für die Modellbildungen stellen experimentelle Untersuchungen von einbetonierten Drahtseilen dar. Es ist unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften der Drahtseile ein modifizierter RILEM-Pull-Out Test entwickelt worden. Die Ergebnisse einer zweiten Versuchsreihe zeigen das bisher unbekannte Verhalten des betondurchdrungenen Drahtseils. Die Erfassung des Dehnverhaltens des Seils ist somit möglich. Die Modellbildung beschreibt das Verbundverhalten durch eine Definition der Verbundspannungs-Verschiebungs-Beziehung. Das nichtlineare Materialverhalten der einbetonierten Drahtseile wurde durch die Entwicklung einer Gleichung zur Bestimmung des Tangentenseilelastizitätsmoduls berücksichtigt. Hiermit ist die Möglichkeit geschaffen, das Verbundverhalten über eine bestimmte Einbettungslänge mit Hilfe einer adaptierten Differentialgleichung des verschieblichen Verbundes und der Methode der Finiten Elemente auszuwerten. N2 - This work describes the bond behaviour of one-layered in concrete embedded round strand ropes 6 x 19 Standard. The basis of the model are experimental investigations of the behaviour of steel wire ropes embedded in concrete. The global bond behaviour was analysed by RILEM-Pull-Out tests. Another testing series showed the material behaviour of the concrete penetrated wire rope. Based on these tests, it is possible to describe the strain behaviour of the rope. The modeling describes the bond behaviour as a function of the bond stress-slip relation. The nonlinear material behaviour of the “concrete wire rope” is realized by an equation defining its tangent modulus of elasticity. Thus, it is possible to calculate and analyse the bond behaviour along a defined embedded length by adapted differential equations and, therefore, by the method of finite elements. T3 - Schriftenreihe Massivbau (ehemals) - 6 KW - Stahlbeton KW - Bewehrung KW - Rundlitzenseil KW - Verbundverhalten KW - Tragverhalten KW - Drahtseil KW - Verbund KW - Beton KW - Materialgesetz Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000583 SN - 1436-9532 ER - TY - THES A1 - Allgöwer, Günther T1 - Bemessung von Stahlbetondruckgliedern unter zweiachsiger Biegung mit Interaktionsdiagrammen nach Theorie II. Ordnung N2 - Das Ergebnis der vorliegenden Arbeit sind grafische Bemessungshilfen in Form von Interaktionsdiagrammen für Stahlbetondruckglieder mit zweiachsiger Biegung. Bei der Anwendung der Diagramme wird die bisherige Einschränkung auf den ebenen Fall aufgehoben. Es stellt sich somit der ebene Fall lediglich als Sonderfall des räumlichen Zustandes dar. Grundlage für das verwendete Rechenverfahren nach Theorie II. Ordnung ist eine von der Ebene auf den Raum erweiterte Modellstütze. Diese virtuelle Kragstütze mit gleichen oder unterschiedlichen Ersatzlängen in den beiden Achsrichtungen dient als statisches System, an welchem alle Berechnungen durchgeführt werden. Es zeigte sich, dass die Verwendung der Betonarbeitslinie die ursprünglich nur für die Querschnittsbemessung vorgesehen ist, auch bei Anwendung in der Traglastberechnung zu einer guten Übereinstimmung zwischen rechnerischen und experimentellen Ergebnissen führt. Die Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen ("Tension-stiffening"-Effekt) sollte beim Tragfähigkeitsnachweis nicht angesetzt werden, da dadurch die Traglasten teilweise erheblich überschätzt werden. N2 - The result of this work are design charts in the form of interaction diagrams for reinforced concrete compression members with biaxial bending. In the usage of these diagrams the existing restriction to planar design is abolished. Consequently the planar case is merely a special case of the general spacial condition. The calculations according to the 2nd-order theory are based on a model column that is expanded from plane to space. It is principally a virtual cantilever column with equal or different buckling lengths in the two directions of the axes. All calculations are done at this static system. The calculated results evince a good accord with the experimental ones. Even when they are performed with the stress-strain-curve that is originally provided only for designing the cross section. At the verification of maximum load, the concurrence of concrete in tensile stress between the cracks ("tension-stiffening"-effect) should not be considered, because the calculated loads will be partially considerably overrated. T3 - Schriftenreihe Massivbau (ehemals) - 5 KW - Druckglied KW - Stahlbeton KW - Tragverhalten KW - Biegung KW - Bemessung KW - Stahlbeton KW - Druckglied KW - Bemessung Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000160 SN - 1436-9532 ER - TY - THES A1 - Schwuchow, Ronald T1 - Probabilistische Zuverlässigkeits- und Sensitivitätsanalysen für schlanke Stahlbetonstützen auf Basis der Quasi-Monte Carlo Methode T1 - Probabilistic reliability- and sensitivity analyses of slender reinforced concrete columns using Quasi-Monte Carlo Method N2 - Auf Grundlage der Wahrscheinlichkeitstheorie werden in dieser Arbeit zuverlässigkeitstheoretische Untersuchungen von schlanken bi-axial beanspruchten Stahlbetonstützen durchgeführt. Die Wahrscheinlichkeitstheorie beschreibt und analysiert dabei Situationen, bei denen Zufall und insbesondere Unsicherheiten vorhanden sind. Die Untersuchungen des Zuverlässigkeitsproblems erfordern die Entwicklung und Implementierung eines komplexen probabilistischen Modells. Neben der deterministischen strukturmechanischen Grundlösung erfolgt zur Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit die Erfassung von Unsicherheiten in einem stochastischen Modell. Als strukturmechanische Grundlösung wird ein deterministisches Berechnungsmodell auf Basis der Finiten Elemente Methode entwickelt. Das dafür genutzte Bernoulli-Navier-Balkenelement erlaubt die geometrisch und physikalisch nichtlineare Auswertung der notwendigen impliziten Grenzzustandsfunktion. Die Brauchbarkeit des numerischen Modells zur Abbildung des Tragverhaltens wird im Zuge der Validierung und der Bestimmung der Modellunsicherheiten bestätigt. Ergänzend werden Vergleichsstudien anhand von ausgewählten Experimenten durchgeführt. Aufgrund komplexer Grenzzustandsfunktionen kommen Monte Carlo Methoden zur Anwendung. Dabei ist es wegen der geringen Zielwahrscheinlichkeit im Bauwesen von ca. 10−6 notwendig, die Varianz der Schätzfunktion zu vermindern, um den numerischen Aufwand auf ein effizientes Maß zu reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu die Quasi-Monte Carlo Methode auf strukturmechanische Fragestellungen adaptiert. Es werden im Unterschied zur klassischen Monte Carlo Simulation quasi-Zufallszahlen aus mathematischen Folgen kleiner Diskrepanz generiert. Für stochastische Zustandsgrößen und Verteilungsfunktionen werden wichtige Parameter zur Beschreibung von Material-, Geometrie- und Lastgrößen bereitgestellt. Auf Basis des entwickelten probabilistischen Modells werden systematische Untersuchungen von schlanken Stahlbetonstützen vorgestellt. Dabei werden das Sicherheitskonzept des Eurocode 2 sowie das Sicherheitsniveau des Modellstützenverfahrens nach Model Code 1990 genauer untersucht. Neben der Berechnung des Zuverlässigkeitsniveaus wird der Einfluss einzelner Parameter im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse bestimmt. N2 - Within the framework of this study, probability theory is applied to the reliability analysis of slender reinforced concrete columns. Probability theory is a mathematical background to describe and analyze situations where randomness or uncertainties are present. Therefore a probabilistic model is developed to approximate the complex nature of the system. The probabilistic model is based on the structural deterministic solution of the bearing behaviour with added statistical methods to calculate the probability of failure. Finite element method is the base of the deterministic approach to calculate the nonlinear and implicit limit state function. The implemented Bernoulli-Navier beam element is applied in geometrically and materially nonlinear analyses of concrete columns. The confidence in the numerical finite element model is evaluated during determination of model uncertainties. During the verification process the model is validated by means of comparative analyses of experimental results. Due to complex implicit performance functions Monte Carlo method is used. Because of very low target probabilities of 10−6 accepted in structural design, there are high requirements on the sampling method. In order to increase statistically efficiency of the simulation or to obtain smaller confidence intervals of the results, variance reduction techniques can be used. In the context of this work the Quasi-Monte Carlo method is applied to structural problems. In contrast to the ordinary Monte Carlo simulation, quasi-random numbers are generated from low-discrepancy sequences. Necessary parameters and probability density functions are provided for statistical description of material, geometry and load values. On the basis of the developed probabilistic model, systematic investigations of slender reinforced concrete columns are presented. The design concept of Eurocode 2 as well as the safety level of model column procedure of the Model Code 1990 is examined more exactly. The reliability level as well as its sensitivity behaviour to individual parameters is calculated and analyzed. T3 - Schriftenreihe Massivbau (ehemals) - 10 KW - Stütze KW - Stahlbeton KW - Schlankes Bauteil KW - Monte-Carlo-Simulation KW - Tragverhalten KW - Probabilistik KW - Quasi-Monte Carlo Methode KW - Stahlbetonstützen KW - Sensitivitätsanalyse KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Probability KW - Quasi-Monte Carlo Method KW - Reinforced Concrete Columns KW - Sensitivity Analysis KW - Reliability Analysis Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-17589 SN - 1436-9532 ER - TY - BOOK ED - Bleicher, Achim T1 - Ressourcen- und energieeffiziente Konstruktionen : 28. Brandenburgischer Bauingenieurtag BBIT 2024 T1 - Resource- and energy-efficient structures : 28th Brandenburgische Bauingenieurtag BBIT 2024 N2 - Der 28. Brandenburgische Bauingenieurtag 2024 an der BTU Cottbus-Senftenberg widmet sich den angestrebten Zielen einer Ressourcen- und Klimaneutralität. Möglich wird dies durch innovative Ansätze und interdisziplinäre Planungs-, Bau- und Betriebsprozesse. Die Referenten zeigen Herausforderungen und Lösungen bei der Entwicklung klimaneutraler Baustoffe und Bauteile sowie deren Weiterverwendung und Kreislauffähigkeit. Darüber hinaus werden Erkenntnisse zur Ertüchtigung und Erhaltung vorhandener Bausubstanz sowie zu leichten, hybriden und adaptiven Konstruktionsansätzen vorgestellt. N2 - The 28th "Brandenburgische Bauingenieurtag" 2024 at BTU Cottbus-Senftenberg is dedicated to the goals of resource and climate neutrality. This is made possible by innovative approaches and interdisciplinary planning, construction and operating processes. The speakers will present challenges and solutions in the development of climate-neutral building materials and components as well as their reuse and recyclability. In addition, findings on the upgrading and preservation of existing buildings and on lightweight, hybrid and adaptive design approaches will be presented. T3 - Schriftenreihe Hybride Konstruktionen - Massivbau - 16 KW - Dekarbonisierung KW - Ressourceneffizienz KW - Kreislaufwirtschaft KW - Leichtbau KW - Holzbetonverbunddecken KW - Decarbonization KW - Resource efficiency KW - Circular economy KW - Timber-concrete composite ceilings KW - Lightweight design KW - Bauwerk KW - Baustoff KW - Kreislaufwirtschaft KW - Energiebewußtes Bauen KW - Bauökologie KW - Klimaschutz KW - Verbundbau Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66892 SN - 978-3-940471-77-2 SN - 2569-2798 ER -