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BETON aus Leidenschaft und Profession

Archive for the ‘Downloads’ Category

Beton-Magazin “Concrete Quarterly” 1947-2010

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Concrete Quarterly (CQ)
Design guidance and aspiration, inspiration, vision and latest projects.

Das vollständige Archiv des Beton-Magazins → “Concrete Quarterly” (kurz CQ)
von 1947 bis 2010.

First published in 1947, CQ continues to champion iconic concrete projects.

In addition to covering concrete projects, large and small but always innovative and interesting, CQ provides a regular update of industry news and viewpoints from recognised industry figures.

CQ is available as a supplement insert to the Building Design magazine and you can download the pdfs from this site.

>>Concrete Quartely

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Written by bauinformant

24. Mai 2010 at 14:22

Veröffentlicht in Beton, Downloads

Betonkonstruktionen – Simulierte Alterung

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Referenzbauwerk „Straßenbrücke“ präzisiert Lebensdauerprognose
für ein bautechnisches Alterungs-Management

Mark Alexander Ahrens
Friedhelm Stangenberg

Textauszug:

Simulierte Alterung
Als einzige Bauwerke in Deutschland unterliegen Brücken einer regelmäßigen verbindlichen Kontrolle. Doch auch ein Prüfingenieur kann nur die Schäden beurteilen, die er überhaupt wahrnehmen kann. Der Idealfall wäre, wenn sich der „Gesundheitszustand“ eines Bauwerks täglich abrufen ließe. Grundlage dafür ist ein möglichst realistisches Lebensdauermodell. Ingenieure nutzen die Gelegenheit – den Abbau der fünfzig Jahre alten Hünxer Kanalbrücke – und vergleichen die tatsächlichen Alterungsschäden dieses Referenzbauwerks mit dem simulierten Endzustand.

Auf rund 80 Mrd. Euro schätzen Experten den jährlich erforderlichen Aufwand für die Instandsetzung und Erhaltung der Bausubstanz in Deutschland. Diese Summe wurde in den letzten Jahren allerdings nicht annähernd aufgebracht. Tragische Konsequenzen von Schadensfällen an Ingenieurbauwerken der letzen Jahre sind allen in Erinnerung, sei es in Deutschland der Einsturz der Eissporthalle in Bad Reichenhall, 2006, oder der Mississippi-Brücke in Minneapolis in den USA, 2007 . Wie ist es um den Zustand unserer Bauwerke wirklich bestellt? Was können wir unternehmen, um solche Schadensfälle zu vermeiden? […]

Volltext als pdf-Dokument, 8 Seiten, externer Link

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Sichtbeton-Bewertung – Beurteilung von Sichtbetonmängeln

with one comment

Textausschnitt:
Die Bewertung, ob z. B. die Sichtbetonart „üblich“ ist und ob die Ausführung der
Leistung entspricht, die der Auftraggeber „erwarten“ kann, bedarf eines erfahrenen Beton-Sachverständigen.

Begriffe, wie „Gebrauchstauglichkeit, Wert und zugesicherte Eigenschaften“, werden nicht mehr verwendet. Nach der VOB wird nach der „vereinbarten Beschaffenheit“ und der „vorauszusetzenden Verwendungseignung“ bewertet. Die Anforderung an eine „eindeutige und erschöpfende“ Beschreibung der zu erwartenden Bauleistung noch wichtiger, um gegebenenfalls über einen SOLL-IST-Vergleich eventuelle Mängel begründen zu können. […]

Volltext als Pdf-Dokument, 10 Seiten

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Written by bauinformant

12. Mai 2010 at 10:51

Veröffentlicht in Downloads, Sichtbeton

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Luftgekoppeltes Ultraschallecho-Verfahren für Betonbauteile

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BAM-Dissertationsreihe, Band 41
Dipl.-Ing. Boris Gräfe
Luftgekoppeltes Ultraschallecho-Verfahren für Betonbauteile
2009, ISBN 978-3-9812354-4-9
Abstract: BAM-Dissertationsreihe, Band 41
Dipl.-Ing. Boris Gräfe
ISBN 978-3-9812354-4-9

Luftgekoppeltes Ultraschallecho-Verfahren für Betonbauteile

Die Notwendigkeit und Nachfrage von zerstörungsfreien Prüfverfahren für Beton, die schnell scannend automatisiert große Messflächen abtasten können, wird zunehmend größer.

Ein großes Potential bietet das Ultraschallecho-Verfahren, mit dem sich eine Vielzahl von baupraktischen Fragestellungen bei der Überprüfung des Bauwerkszustandes beantworten lassen. Durch Verwendung luftgekoppelter Ultraschallprüfköpfe (ACU-Prüfköpfen), die berührungslos über das zu untersuchende Betonbauteil geführt werden, könnte dieses Ziel erreicht werden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Machbarkeit von luftgekoppeltem Ultraschallecho (ACU-Echo) an Betonbauteilen von 20 cm Dicke gezeigt. Um den Einfluss der Parameter auf die Wellenausbreitung zu studieren, werden experimentelle Untersuchungen von ACU-Echo an speziellen Plexiglas- und Betonprobekörpern durchgeführt. Dabei kommt auf der Empfangsseite auch ein Laservibrometer zum Einsatz. Mit dessen Hilfe wird die Wellenausbreitung des eingetragenen Luftultraschalls im Beton visualisiert. Durch eine besondere digitale Signalbearbeitung können verschiedene Wellenarten voneinander getrennt und interpretiert werden.

Mit den gewonnenen Ergebnissen wird ein Scanner für ACU-Echo-Messungen aufgebaut, mit dem weitere wesentliche Erkenntnisse gewonnen werden und ein erstes praxisorientiertes Anwendungsbeispiel demonstriert wird.

Volltext als PDF, 4.5 MB

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Aspekte der kohäsiven und adhäsiven Eigenschaften von PCC

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Autor: Kay Andre Bode

Institut: Juniorprofessur Polymere Bindemittel und Baustoffe im Bauwesen
Fakultät: Fakultät Bauingenieurwesen
Dokumentart: Dissertation
Betreuer/Doktorvater: Dimmig-Osburg, Andrea (Prof. Dr.-Ing.)
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 13.05.2009

Die Abkürzung PCC bezieht sie sich hier auf Polymer modified Cement Concrete, also mit Kunststoffen modifizierte Mörtel und Betone. Hierfür hat sich diese Abkürzung auch international durchgesetzt. Sie bezeichnet Baustoffe, die neben dem mineralischen Bindemittel Zement auch Kunststoffe enthalten. Zement und Kunststoff erzielen im späteren Mörtel bzw. Beton eine gemeinschaftliche Bindemittelwirkung.
Wiederholter Gegenstand von Schadensfällen ist das Versagen des Haftverbundes zu anderer Bausubstanz. Da PCC häufig als dünne Schutzschicht auf vorhandenen Beton aufgetragen werden, führt ein Versagen der Adhäsion früher oder später auch zu einem Versagen dieser Schutzfunktion. Umgekehrt kann ein Versagen des Schutzes infolge von Rissen im PCC auch im Nachhinein zum Ablösen der Beschichtung führen. Ursächlich für dieses kohäsive Versagen sind dabei i. d. R. die Auswahl falscher bzw. nicht aufeinander abgestimmter Baustoffsysteme oder schlicht Verarbeitungsfehler.
Das Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welchen Einfluss die kohäsiven und adhäsiven Eigenschaften von PCC auf deren Dauerhaftigkeit, insbesondere bei der Anwendung als Beschichtungsmaterial, haben. Dazu wurden vier maßgebliche Schwerpunkte bearbeitet.
Eine zentrale Rolle für die Dauerhaftigkeit eines Beschichtungsmaterials spielt dessen Längenänderungsverhalten. Der Betrag der positiven und negativen Längenänderungen ist bestimmend für die Spannungen, die im Beschichtungsmaterial entstehen können. Sind die auftretenden Spannungen höher als die Zugfestigkeit des PCC erfolgt der Spannungsabbau durch Risse. Es kommt also zum Kohäsionsversagen im Mörtel. Wird der PCC als Beschichtungsmaterial genutzt, werden die Spannungen im Idealfall über die Verbundebene zum Beschichtungsuntergrund übertragen. Übersteigen dabei diese Spannungen die maximal aufnehmbaren Verbundspannungen, kommt es zum Adhäsionsversagen zwischen Beschichtung und Untergrund.
In Modellversuchen werden die Effekte des Längenänderungsverhaltens kunststoffmodifizierter Zementsteine auf den Haftverbund zu einer Gesteinskörnung untersucht. Dadurch werden Rückschlüsse auf die Kohäsion innerhalb der PCC durch die Beschreibung des adhäsiven Verbundes zwischen Zementsteinmatrix und Gesteinskörnung gezogen.
Neben der Längenänderung sind auch die Festigkeitseigenschaften der PCC bedeutsam für deren Dauerhaftigkeit. Es werden die Festigkeitseigenschaften kunststoffmodifizierter Mörtel und Betone nicht nur von der mechanischen Seite betrachtet. Der Focus liegt vielmehr auf der Beschreibung der durch die Kunststoffe beeinflussten kohäsiven Eigenschaften bei mechanischer Belastung. Es wird das Verhalten der polymeren Matrix nach einer Kurzzeitbelastung untersucht. Damit werden die Vorgänge, die letztlich zu einer Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften führen, dargestellt. In diesem Zusammenhang wird auch der Einfluss der Temperatur auf die Festigkeit der PCC betrachtet.
Die Untersuchung des Frost-Taumittel-Widerstandes mittels CDF- bzw. CIF-Verfahrens ist eine gute Möglichkeit, neben der Beurteilung der Dauerhaftigkeit auch Rückschlüsse auf die kohäsiven als auch, im mikroskopischen Maßstab betrachtet, die adhäsiven Eigenschaften der PCC zu ziehen. Damit ist gemeint, dass die Kohäsion von PCC durch deren adhäsive Eigenschaften zwischen kunststoffmodifizierter Zementsteinmatrix und Gesteinskörnern maßgeblich bestimmt wird. Einerseits kann bei starkem Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von einer geringeren Kohäsion des PCC ausgegangen werden. Dies würde dann bei einem Mörtel eher zu Rissen führen, über die wiederum betonaggressive Medien eindringen können. Im Gegensatz dazu deutet ein konstant bleibender relativer dynamischer E-Modul auf eine hohe Kohäsion und damit, bei Anwendung des PCC als Beschichtungsmaterial, auf ein höheres adhäsives Versagensrisiko der Beschichtung hin. Andererseits stellt eine höhere Abwitterung, also sozusagen das schichtenweise kohäsive Versagen, eine Gefahr bei dünnen Beschichtungen dar. Dies könnte noch durch die Anwendung anderer Taumittel (z. B. organischer) verstärkt werden. Unter diesen Gesichtspunkten wurden Untersuchungen auf der Basis des CDF-Testes sowie zur Lösungsaufnahmefähigkeit der PCC durchgeführt.
Der adhäsive Verbund von PCC zu Beton ist von vielen Faktoren abhängig. Bisher kaum betrachtet wurde die Art des Aufbringens oder der Einfluss der Probengeometrie bei Laborversuchen. Diese sowie der Einfluss einer Salzbelastung des Untergrundes bzw. der Beschichtung wurden untersucht.
Ein Teil der durchgeführten Untersuchungen wurde im Rahmen des Teilprojektes B3 „Dauerhaftigkeit polymermodifizierter Mörtel und Betone“ des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereiches 524 „Werkstoffe und Konstruktionen für die Revitalisierung von Bau-werken“ realisiert.

Quelle Abstract: Uni Weimar

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Neural networks in a multiscale approach for concrete

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von: Jörg F. Unger
Institut: Institut für Strukturmechanik
Fakultät: Fakultät Bauingenieurwesen
Dokumentart: Dissertation
Betreuer/Doktorvater: Könke, Carsten, Prof. Dr.-Ing. habil.
Sprache: Englisch
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 26.06.2009

Kurzfassung in Englisch:

From a macroscopic point of view, failure within concrete structures is characterized by the initiation and propagation of cracks. In the first part of the thesis, a methodology for macroscopic crack growth simulations for concrete structures using a cohesive discrete crack approach based on the extended finite element method is introduced. Particular attention is turned to the investigation of criteria for crack initiation and crack growth.

A drawback of the macroscopic simulation is that the real physical phenomena leading to the nonlinear behavior are only modeled phenomenologically. For concrete, the nonlinear behavior is characterized by the initiation of microcracks which coalesce into macroscopic cracks. In order to obtain a higher resolution of this failure zones, a mesoscale model for concrete is developed that models particles, mortar matrix and the interfacial transition zone (ITZ) explicitly. The essential features are a representation of particles using a prescribed grading curve, a material formulation based on a cohesive approach for the ITZ and a combined model with damage and plasticity for the mortar matrix.

Compared to numerical simulations, the response of real structures exhibits a stochastic scatter. This is e.g. due to the intrinsic heterogeneities of the structure. For mesoscale models, these intrinsic heterogeneities are simulated by using a random distribution of particles and by a simulation of spatially variable material parameters using random fields.

There are two major problems related to numerical simulations on the mesoscale. First of all, the material parameters for the constitutive description of the materials are often difficult to measure directly. In order to estimate material parameters from macroscopic experiments, a parameter identification procedure based on Bayesian neural networks is developed which is universally applicable to any parameter identification problem in numerical simulations based on experimental results. This approach offers information about the most probable set of material parameters based on experimental data and information about the accuracy of the estimate. Consequently, this approach can be used a priori to determine a set of experiments to be carried out in order to fit the parameters of a numerical model to experimental data.

The second problem is the computational effort required for mesoscale simulations of a full macroscopic structure.
For this purpose, a coupling between mesoscale and macroscale model is developed. Representative mesoscale simulations are used to train a metamodel that is finally used as a constitutive model in a macroscopic simulation. Special focus is placed on the ability of appropriately simulating unloading.

Quelle Abstract: Uni Weimar, externer Link

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Untersuchungen zur Querkrafttragfähigkeit von querkraftbewehrten Elementen aus Porenbeton

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Publikationsdatum: 10.03.2004
Autor: Gunther Wehr
Institut: Professur Massivbau I
Fakultät: Fakultät Bauingenieurwesen, Uni Weimar

Für querkraftbewehrte Elemente aus Porenbeton kann hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit ein gegenüber vergleichbaren Bauteilen aus Normal- oder üblichen Leichtbetonen abweichendes Trag-, Verformungs- und
Bruchverhalten festgestellt werden. Bedingt wird dieses Verhalten durch die Interaktion der an der Verbundkonstruktion beteiligten Materialien.
Experimentelle Untersuchungen an querkraftbewehrten Elementen aus Porenbeton zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit durch ein lokales Versagen der Verankerungszone der Querkraftbewehrung bedingt wird. Aufgrund der geringen Festigkeit und des spröden Materialverhaltens von Porenbeton ist es nicht möglich, die Querkraftbewehrung durch die Wirkung des kontinuierlichen Verbunds zu realisieren. Ergänzend wird Längs- und Querkraftbewehrung verschweißt.
Die Querkrafttragfähigkeit von querkraftbewehrten Elementen aus Porenbeton kann durch Fachwerkmodelle unter Berücksichtigung von Energie- und Deformationsbedingungen abgeleitet werden.

Quelle Abstract: Uni Weimar

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