Fakultät Bauingenieurwesen
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Die bodenphysikalischen Eigenschaften bindiger Böden hängen direkt von dem Wassergehalt ab. Daher ist es regelmäßig von Interesse Einfluss auf die Wasserverhältnisse in bindigen Böden zu nehmen. Durch elektrokinetische Prozesse in den Kapillarporen kann der Wasserhaushalt des Bodens verändert werden. Durch neu entwickelte Laborversuche und deren Ergebnisse sollen die Anwendungsmöglichkeiten elektrokinetischer Verfahren in bindigen Böden aufgezeigt werden. So konnte gezeigt werden, dass sich die Konsolidationszeit durch eine starke Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit in einem elektrischen Gleichspannungsfeld beschleunigen lässt. Es wurde zudem untersucht, wie sich der Wassergehalt und die damit verbundene Konsistenz eines Modellbodens an Kathode und Anode verändert.
Durch die elektrische Ladung von Tonmineralien lassen sich diese einerseits beschreiben und andererseits können sie über elektrische Potentialdifferenzen aktiv beeinflusst werden. Im Rahmen dieser Studie wurden elektrische Ströme ein-gesetzt, um Tonmineralien über deren Zeta-Potential zu charakterisieren. Es konnte eine Abhängigkeit zwischen dem elektrischen Potential und der Aktivität eines reaktiven Bentonits aufgezeigt werden. Das Zeta-Potential und gleichermaßen die Fließgrenze wL sowie die Aktivität IA nahmen mit einer erhöhten Salzkonzentration von NaCl und CaCl2 ab. Zum Einfluss elektrischer Potentialdifferenzen auf die Adhäsionsneigung wurden Scher- und Zugwiderstände zwischen Stahloberflächen und bindigen Böden untersucht. Bei niedrigen Gleichstromfeldern wurden signifikante Veränderungen in der Kontaktmechanik beobachtet. Ab einer elektrischen Feldstärke von 36,7 V/m (0,38 A/m²) wurde in einem Rotations-scherversuch eine signifikante Verringerung des Scherwiderstands zwischen der Stahl-oberfläche und dem Boden festgestellt (< 127 Nm/m²). Um den Einfluss elektrischer Ströme auf die Adhäsion zu bewerten, wurden Adhäsionsversuche über einen Zugversuch durchgeführt. Es zeigte sich, dass Tonanhaftungen an der Kathodenoberfläche bei einer Gleichspannung von 1,05 V (35 V/m) vollständig verhindert wurden. Darüber hinaus wurde erstmals nachgewiesen, dass auch die Anodenoberfläche bei einer Gleichspannung von 1,37 V (5 mA) frei von Tonanhaftungen blieb. Es konnte gezeigt werden, dass der für die Adhäsion verantwortliche Unterdruck (-47 kPa) zwischen Boden und Stahl durch Elektrokinetik verändert werden kann (+25 kPa). Die Untersuchungen geben einen Ausblick, wie sich elektrische Potentiale vielseitig in der geotechnischen Anwendung einsetzen lassen.
Stahlbetonkonstruktion 2
(2026)
Aufbauend auf dem ersten Teil „Stahlbetonkonstruktion“ werden in diesem Teil erweiterte Grundlagen der Stahlbetonberechnung erläutert. Neben den Torsionsnachweisen, dem genaueren Verfahren zur Durchbiegeberechnung und den Schnittgrößenumlagerungen werden vor allem besonders häufig vorkommende Stahlbetonbauteile behandelt. Zu diesen Bauteilen zählen Aussteifungssysteme, Bodenplatten, Fundamente, liniengelagerte Platten sowie Elementdecken. Hierbei werden bei diesen Bauteilen, welche nahezu in jedem Bauwerk vorkommen, sowohl die Ermittlung der Schnittgrößen wie auch die Bemessung und konstruktive Durchbildung erklärt. Zusätzlich wird in diesem Lehrbuch auch die Bemessung des Werkstoffes Stahlfaserbeton, welcher insbesondere bei Bodenplatten im Industriebau verwendet wird, erläutert.
Die im Lehrbuch vorgestellten theoretischen Grundlagen werden anhand zahlreicher Abbildungen verdeutlicht. In jedem Kapitel sind zum besseren Verständnis umfangreiche Bemessungsbeispiele mit Praxisbezug enthalten.
Nach der erfolgreichen Lektüre des ersten Bandes der Reihe „Stahlbetonkonstruktion“ wird in diesem zweiten Band das Wissen gefestigt und stark erweitert. Dies ermöglicht dem Lesenden einen sicheren Umgang mit dem Werkstoff Stahlbeton.
Tonanhaftungen an Aushubwerkzeugen stellen im geotechnischen Bauwesen ein zentrales Problem dar. Anhaftungen und hohe Scherfestigkeiten zwischen den Stahloberflächen der Werkzeuge und bindigen Böden führen zu erheblichen Produktivitätsverlusten. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden elektrische Ströme eingesetzt, um die Scher- und Zugfestigkeiten zwischen Stahloberflächen und bindigen Böden zu beeinflussen. Bei niedrigen elektrischen Gleichfeldern wurden signifikante Veränderungen in der Kontaktmechanik beobachtet. Ab einer elektrischen Feldstärke von 36,7 V/m (0,38 A/m²) wurde in einem Rotationsschertest eine signifikante Verringerung der Scherfestigkeit zwischen der Stahloberfläche und dem Boden festgestellt. Um den Einfluss elektrischer Ströme auf die Neigung zur Tonadhäsion zu bewerten, wurden Adhäsionstests über Abziehversuche durchgeführt. Es zeigte sich, dass Tonanhaftungen an der Kathodenoberfläche bei einer Gleichspannung von 1,05 V (35 V/m) vollständig verhindert wurden. Darüber hinaus wurde erstmals nachgewiesen, dass auch die Anodenoberfläche bei einer Gleichspannung von 1,37 V (5 mA) frei von Tonanhaftungen blieb. Es wurde aufgezeigt, dass der für die Verklebungen verantwortliche Porenwasserdruck in der Grenzschicht zwischen Boden und Stahl durch Elektrokinetik verändert werden kann. Es wird eine Untersuchung zum grundlegenden Adhäsionsverhalten zwischen feinkörnigen (teil)gesättigten und Festkörpern vorgestellt und ein Lösungsansatz durch Elektrokinetik vorgestellt.
Stahlbetonkonstruktion 1
(2026)
Die Grundlagen der Berechnung von Stahlbetonbauteilen werden in diesem Lehrbuch anhand der mechanischen Beziehungen erläutert. Ausgehend von den Nachweisen für Biegung und Querkraft werden auch die Berechnungen für die im Hochbau üblichen Stahlbetonbauteile, wie Balken, Platten, Stützen und Flachdecken erarbeitet. Neben den Nachweisen für Trag- und Gebrauchstauglichkeit werden aufbauend auf den Bemessungsergebnissen die Konstruktionsregeln und Bewehrungsführungen umfangreich dargestellt.
Das Lehrbuch ist bereits auf die zweite Eurocodegeneration DIN EN 1992-1-1 (09.2025) + NA umgestellt worden.
Die im Lehrbuch vorgestellten theoretischen Grundlagen werden anhand zahlreicher Abbildungen erläutert. In jedem Kapitel sind zum besseren Verständnis umfangreiche Bemessungsbeispiele mit Praxisbezug enthalten.
Um die LeserInnen für die Baupraxis vorzubereiten, werden auch die Erstellung von statischen Berechnungen, Schalplänen und von Bewehrungsplänen behandelt. Damit wird für den Hochbau eine umfassende Basis des Stahlbetonbaus vermittelt, welche einen erfolgreichen Start ins Berufsleben gewährleistet.
Pflastern 4.0 - WALZ 4.0
(2026)
Abstract
Natural rivers often function as compound channels, comprising main channel and floodplain. Flow dynamics in these systems, particularly during floods, are influenced by factors such as vegetation, and flood intensity. Floodplain vegetation significantly modifies flow structures, affecting hydraulic conveyance and ecological functions. As floodplain forests develop through succession, their composition and hydraulic characteristics evolve, altering the flow in compound channels. This study examines the impact of forest succession, forest management and flood intensity on compound channel hydrodynamics. The forest composition was based on a forest in the Upper Rhine, and was heterogeneously distributed through the experimental flume. Our results revealed that forest aging reduces, due to the reduction in the leaf area index (LAI), velocity differences and shear, narrowing the mixing layer. Consequently, lateral mass exchanges decreased and a hydraulically smoother and more uniform flow was created in the floodplain, with implications for hydraulic modeling. Forest management practices, such as selective vegetation removal, can significantly alter flow hydrodynamics, particularly water depth. Flood intensity influences the peak mean transverse velocity, backwater effect, and lateral discharge distribution. Solute dispersion remains mainly advective in the main channel, with flood intensity exerting limited influence. In contrast, vegetation enhances tracer dispersion within the floodplain and at the channel–floodplain interface. The study highlights the limitations of traditional analytical models and emphasizes the need for approaches that incorporate natural vegetation distribution, such as the one developed here. These findings underscore the importance of integrating forest succession into river management to maintain flood protection and navigability.
Vegetation significantly influences flow and sediment transport dynamics. To represent these processes numerically in openTELEMAC, a biomorphodynamic model has been implemented by [1]. The existing biomorphodynamic model applies a drag force approach for rigid cylinders and the sediment transport adjustment method of [2]. This study presents advancements in the existing biomorphodynamic model so that user- and developer-friendliness is enhanced. In particular, this updated model integrates various vegetation friction approaches, replacing the simplified drag force method. The updated biomorphodynamic model also supports integrating multiple methods for adjusting sediment transport. The validation against prior experiments confirms the model's ability to accurately simulate sediment transport in emergent flow scenarios with rigid vegetation as well as a hypothetical submerged case. This implementation improves user accessibility by eliminating hardcoding requirements and providing flexible options for defining vegetation and sediment transport parameters, such as the ability to adjust for different types of vegetation and varying flow conditions. Thus, this framework allows for more precise and user-friendly simulations of sediment dynamics influenced by vegetation.