FB3 Bauingenieurwesen
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In geotechnical engineering, the heterogeneity and variability of soil properties can pose a significant challenge for the design and construction of structures. This often-complex subsurface environment is generally represented by simplified homogeneous subsoil models derived from in-situ soundings and boreholes. However, these models do not consider the natural variability of the subsoil and the related uncertainties and, as such, disregard their influence on the design of geotechnical structures. Geostatistical models can be used to capture the inherent spatial subsoil variability by generating random fields (equiprobable realizations). The Random Finite Element Method (RFEM) is an approach that can be used to investigate the influence of soil variability (random fields) on the design of geotechnical structures. In this study, the technical implementation of the RFEM and its application for a twin tunnel case study in Munich (Germany) were examined. The influence of unexpected geological conditions was conducted within a probabilistic framework with the aim of comparing the results with the deterministic approach (idealized subsoil model). A conventional sensitivity analysis of soil variability was also performed. The results of this study demonstrate that deterministic approaches alone cannot adequately characterize tunneling-induced ground and foundation responses in heterogeneous subsoil conditions. Incorporating subsoil variability through RFEM provides a more realistic assessment, enabling engineers to better quantify risk, identify critical settlement zones, and ultimately improve the reliability of tunnel design.
Introduced to construction about 20 years ago, the composite dowels shear connection is now used more and more widely in engineering, mostly in bridge construction. During this time, production and construction technologies were refined, design guidelines were developed, and finally a new Technical Specification CEN/TS 1994-1-102 was established. This paper summarizes the experience and design principles related to the steel part of the connection, focusing on the latest achievements in recent years: technology of production, solutions and design approach.
In this study, we investigate with the Discrete Element Method (DEM) the mechanical behavior of a cohesionless granular material under undrained true triaxial conditions, considering both monotonic and cyclic loading. We link the microstructure evolution within the granular assembly to its macroscopic cyclic response. To capture the mechanical response of our reference material (Karlsruhe fine sand), a rolling resistance linear contact model along with spherical particles is calibrated through a trial-and-error process, adjusting the model parameters to capture the experimentally observed behavior as close as possible. A series of cyclic undrained triaxial tests were simulated to investigate the micromechanical processes underlying liquefaction of sand under cyclic shearing. We analyzed the evolution of various fabric indices, including the redundancy index, contact normal orientations, and fabric anisotropy in relation to the pre- and post-liquefaction responses. The results reveal that a redundancy index below unity provides a unified criterion for the loss of the isostatic condition within the granular assembly, which triggers the onset of liquefaction. Throughout the cyclic loading process, sliding-dominant contact-yielding mechanisms remain prevalent. Additionally, significant changes in contact normal orientation and increasing fabric anisotropy dependent on the induced axial strain occur as the sample undergoes post-liquefaction deformation.
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.