FB3 Bauingenieurwesen
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In der diesem Bericht zugrundeliegenden Diplomarbeit wurde das raumklimatische Verhalten der Muschelgrotte im Neuen Garten in Potsdam in Abhängigkeit von verschiedenen Lüftungsszenarien und unter Berücksichtigung der über den Fußboden eindiffundierenden Feuchte untersucht. Bevor das Raumklima untersucht und das hygrothermische Verhalten des Bauwerks mittels Simulationen bewertet wurde, wurden im Rahmen einer Bauaufnahme geotechnische und bauphysikalische Untersuchungen vorgenommen. In den hygrothermischen Gebäudesimulationen wurde der bauphysikalischen Interaktion zwischen dem Raumklima und dem feuchtebelasteten Fußboden besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Abschließend wurden Möglichkeiten zur Reduzierung der Raumluft- und Oberflächenfeuchte sowie feuchtetechnischen Situation des Fußbodens herausgestellt.
Das ECF-Schienenbefestigungssystem wird bei festen Fahrbahnsystemen aus Stahl eingesetzt, bei denen ein Höhenausgleich durch aufgeschweißte und in Vergussmaterial eingebettete Gewindebolzen erfolgt. Unter außerplanmäßig hoher Beanspruchung können Teilabrisse oder Komplettabrisse dieser Bolzen auftreten. Zur Erkennung eines Abrisses unter laufendem Verkehr bedarf es einer robusten Prüfmethode.
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurde eine sensorbasierte, transiente Thermografie zur kontinuierlichen Überwachung der Aufschweißbolzen entwickelt und bewertet. Die Methode basiert auf der gezielten Erwärmung des Bolzenkopfes durch eine Heizpatrone und der Erfassung der resultierenden Wärmeausbreitung in der Grundplatte. Durch schrittweises Einschneiden der Bolzen konnten charakteristische Temperaturgradienten erzeugt werden, die eine differenzierte Identifikation von Teilabrissen und Ablösungen ermöglichen. Die methodische Einfachheit, Robustheit und Kosteneffizienz der eingesetzten Sensorik prädestinieren die Methode für diesen Anwendungsfall, weshalb sie auch aktuell an einer Eisenbahnüberführung eingesetzt wird.
In order to mitigate the risk posed by discharge of untreated wastewater and enhance the quality of wastewater prior to its release or reuse, it is important to adopt nature based treatment technologies. The current study was performed with objective to treat the primary treated sewage collected from a traditional Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) based Sewage treatment plant (STP) by using a two-stage French Type Vertical Flow Constructed Wetland (FVFCW). This pilot-scale study was undertaken in Banaras Hindu University Campus Varanasi, Uttar Pradesh. The wetland unit was a two-stage Vertical Flow Constructed Wetland system (VFCW) filled with two different filter media gravel & sand and planted with two different macrophytes Canna indica and Typha latifolia which was operated for Sustainable treatment of primary sewage. The VFCW was operated at three different Hydraulic loading rate (HLR) i.e. 1800, 2700, 3600 L/day for nine months. The VFCW performed for the treatment of different physicochemical parameters at given loading rates. The maximum removal efficiency of 72.37, 76.47, 100, 87.23, 41.41, 40.77 27.07% was recorded for COD, BOD, Turbidity, TSS, TDS, Phosphate and Ammonia respectively. Most of the Parameters showed maximum removal efficiency at HLR 2700 L/day. The study suggested that Experimental VFCW can be a sustainable solution for wastewater treatment in remote and rural areas of India as well small colonies due to its eco-friendly, cost-effective, low maintenance cost and lack of operational expertise.
Die Zustandsermittlung von Bestandsbauwerken sowie die Qualitätssicherung der Instandsetzung an Betonbauwerken erfolgen durch umfangreiche Prüfungen. Zurzeit sind diese Verfahren meist durch viele zerstörende Prüfungen geprägt. In dem Beitrag soll auf neue Messmethoden eingegangen werden, die in den letzten Jahren entwickelt und teilweise bereits erfolgreich eingesetzt werden. Es werden drei Prüfmethoden vorgestellt, die in der Bauwerksdiagnostik relevant sind. Die Ortung von Spanngliedbrüchen in z. B. Spannbetonbrücken oder weitgespannten Bauteilen kann mittels magnetischem Streufeldverfahren erfolgen. Dadurch ist es möglich, auf eine zerstörende visuelle Prüfung am zu öffnenden Spannglied zu verzichten. Hohlstellen an unzugänglichen und hohen Betonbauteilen können durch thermografische Untersuchungen geortet werden. Dabei können an Bauwerken die Schäden infolge Bewehrungskorrosionen, die visuell noch nicht erkennbar sind, diagnostiziert und der Umfang der Schäden für eine Instandsetzungsmaßnahme ermittelt werden. Die Schichtdickenbestimmung an polymeren Beschichtungssystemen, die häufig im Bodenbereich eingesetzt werden, kann bis jetzt nur zerstörend mittels Bohrkernentnahme erfolgen. In einem Forschungsprojekt wurde ein Gerät entwickelt, das thermografisch die Schichtdicke zerstörungsfrei sehr präzise bestimmen kann. Diese Entwicklung wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.
In conventional constitutive models for granular materials, calibration involves estimating a few parameters within known mathematical expressions. In contrast, data-driven constitutive models couple the model structure and parameters. Addressing this fundamental difference, the development of constitutive models based on Physics-encoded Neural Networks (PeNN) is guided from the perspective of conventional model development, highlighting similarities and differences. The crucial physical information that influences PeNN is explained, and the incorporation of three key state boundary surfaces in pressure-porosity space - critical state, loosest state, and densest state - via physics-informed deep learning is detailed. Physics-informed calibration is performed using the augmented Lagrangian method; then, the calibrated models undergo extensive drained and undrained simulations. Results indicate that using only physical information from state boundary surfaces, without data within these boundaries, fails to calibrate data-driven models; thus, boundary surface information represents partial physical information. While combining partial physical information with reasonably distributed data can improve model development under limited experimental data, adding more partial physical information and data does not necessarily enhance the results. The finding aims to bridge the gap between conventional and data-driven constitutive models, hopefully increasing the reliability and interpretability of data-driven models.
Mit der Anmeldung des Patents DRP Nr. 197773 legte der Großherzogliche Zimmerermeister Otto Hetzer (1849 – 1911) im Jahr 1906 den Grundstein für die Entwicklung von Brettschichtholz wie es heute bekannt ist. Seine innovative Bauweise führte nicht nur zu einer Holzersparnis bei den Konstruktionen, sondern auch zu einer Entwicklung, ohne die der heutige Ingenieurholzbau nicht so leistungs- und konkurrenzfähig wäre. Mangelnde Erkenntnisse über historische Brettschichtholzkonstruktionen führen immer wieder zum Abriss dieser bedeutenden Bauwerke und Zeugnisse ingenieurtechnischer Schaffenskraft. Der vorliegende Beitrag dient zur Erweiterung des Wissenstands über historisches Brettschichtholz sowie naturbasierte Klebstoffe. Gleichfalls wird der Frage nachgegangen, wie historische Brettschichtholzkonstruktionen im Kontext der aktuellen Normung erhalten werden können und auf welche Besonderheiten im Zuge dessen geachtet werden muss.
Versuchsbasierte Entwicklung eines Bemessungskonzeptes zur Risssanierung in Massivlehmbauten (ERiMa)
(2025)
Das ERiMa-Projekt der Fachhochschule Potsdam verfolgt das Ziel, ein praxistaugliches Konzept für die Planung, Bemessung und Ausführung der statisch wirksamen Risssanierung von Massivlehmbauten zu entwickeln. Im Fokus steht die Übertragung des aus dem Mauerwerksbau etablierten Verfahrens der Rissvernadelung auf den Lehmbau, wobei die spezifischen materialtechnischen und baustatischen Eigenschaften von Lehm berücksichtigt werden. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden Auszugsversuche durchgeführt, bei denen verschiedene Kombinationen von Untergründen, Ankerstäben und Mörteltypen untersucht werden. Darüber hinaus sind unter anderem noch Materialanalysen und FEM-Simulationen im Forschungsprogramm vorgesehen. Ziel ist es, die relevanten Einflussfaktoren zu identifizieren, um langfristig einen Tragfähigkeitsnachweis für die Rissvernadelung in Massivlehm unter Berücksichtigung der Stoffvielfalt von Lehmwänden zu entwickeln. Dadurch soll eine belastbare Nachweisführung für instandgesetzte Wandkonstruktionen aus Lehm gewährleistet werden.
In infrastructure planning and construction, modeling the subsoil and its associated uncertainty is a fundamental task of geotechnical engineers. However, probabilistic methods and tools for quantifying and displaying the uncertainty of the subsoil models are rarely used in practice where deterministic interpolation dominates. In digital planning using Building Information Modeling (BIM), the probabilistic approach supports creating a discipline model in which the uncertainties of the spatial layer structure are statistically quantified to evaluate the georisks in the design and execution of civil constructions. This article presents a case study using a combination of Sequential Gaussian Simulation (SGSIM) and Sequential Indicator Simulation (SISIM) to account for uncertainties in soil layer geometry. In a case study at the Munich Town Hall, a geostatistical approach is applied and validated based on 70 bore logs, whereby the probabilities for the occurrence of a particular layer are spatially quantified. The case study illustrates the methodology‘s great potential and benefits compared to the conventional deterministic approach based on interpolation procedures.
Structural Health Monitoring of civil engineering structures is experiencing an increasing progress in the last decades. The present work focuses mainly on static behaviour of a highway bridge due to environmental temperature effects. The first goal is to compare the results of the finite element simulations to the classical geodesy surveying measurements for deformation monitoring of a large, curved highway bridge. The second goal is to test the applicability of artificial intelligence (AI) methods to predict such deformations online without comprehensive computer simulations. In this context, it is also shown how AI can be used to compensate outage of the measurement system and as an element of a monitoring system for system change detection.
A reinforced industrial concrete chimney (height 150 m) was built for a power plant in the Middle East. The author co-produced the structural design of the chimney. During the construction of the windshield, an undesired cold joint was generated at approximately 41 m above ground. The author, at that time working for Constructure GMBH, was asked by the construction company to give an expert opinion on the cold joint construction. It was necessary to determine the extent to which the windshield had possibly been weakened in the area of the cold joint regarding its structural safety and durability, if additional measures were required to strengthen the chimney’s windshield. The relationship with the construction company was especially contentious, as it was both the subject of the investigations and the client commissioning. In the course of the inspections on site, it was revealed - contrary to the assurances of the construction company - that there were significant structural damages in the windshield. This paper, at hand, presents the key chimney investigation, principal findings, and the damage mechanism. As a result of the defects, the actual load-bearing capacity of the structure could hardly be quantified. Given the critical situation, it was suggested to strengthen the newly built chimney.