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WinConFat - Materialermüdung von On- und Offshore Windenergieanlagen aus Stahlbeton und Spannbeton unter hochzyklischer Beanspruchung, Teilvorhaben: Verbund bei Zugschwellbeanspruchung

Das geplante Gesamtvorhaben soll sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung und der versuchstechnischen Ermittlung des Ermüdungsverhaltens von Beton, Betonstahl und deren Verbund im Bereich sehr hoher Lastwechselzahlen bis N = 10^7 befassen. Das Institut für Massivbau wird schwerpunktmäßig das Verbundverhalten von Beton und Betonstahl im Bereich von sehr hohen Lastwechselzahlen bis N = 10^7 unter Zugschwellbeanspruchung untersuchen und dabei analysieren, wie sich die Verbundspannungs-Schlupf-Beziehung von Betonen verschiedener Festigkeitsklassen auf Grund der hohen und sehr hohen Lastwechselzahlen verändern. Des Weiteren wird der Einfluss der Belastungsfrequenz und -geschwindigkeit auf das Verbundverhalten zwischen Beton und Betonstahl im Bereich der sehr hohen Lastwechselzahlen Gegenstand der Untersuchungen sein.

Bauteilverhalten unter stoßartiger Beanspruchung durch aufprallende Behälter (Flugzeugtanks) - Phase 1B: Quantifizierung der Schädigungen des Betongefüges; Teilprojekt: Schädigungsermittlung mittels bildgebender Verfahren

Wesentliche Ziele sind die Erfassung, modellhafte Beschreibung und Quantifizierung der inneren Schädigung des Betongefüges infolge Stoßbeanspruchung mittels bildgebender Verfahren (Planartomographie). Die Erfassung der internen Rissverläufe einschließlich einer quantitativen Aussage zum Schadensausmaß unter einem definierten Impakt bildet eine unverzichtbare Grundlage für die Untersuchung des Eindringverhaltens von Flüssigkeiten (Treibstoff) im Falle eines Tankaufpralls und damit möglicher sekundärer Schädigungsmechanismen. Darüber hinaus können die Rissbilder der Validierung einer numerischen Modellierung des Material- und Bauteilverhaltens dienen. In dem gemeinsamen Forschungsprojekt bündeln die TU Dresden und die BAM Berlin ihre Kompetenzen und technischen Möglichkeiten, um in möglichst kurzer Zeit neue Erkenntnisse zum Bauteilverhalten unter Tankaufprall zu gewinnen. Die wesentlichen Arbeitsziele in der hier beantragten Projektphase 1B sind: (1) Durchführung von Versuchen im Fallturm des Verbundpartners TU Dresden (siehe separaten Finanzierungsantrag) (2) Untersuchung Impakt-geschädigter Betonplatten mit Planartomographie einschl. Entwicklung von Auswertungsroutinen (BAM) (3) Auswertung und Modellierung der Bauteilschädigungen (BAM) (4) Bestimmung der Resttragfähigkeit der vorgeschädigten Platten (BAM) (5) Tests zum Eindringen von Flüssigkeiten in impaktgeschädigte Bauteile unter Druckbeanspruchung (Entwurf einer Prüfeinrichtung, Versuche) (BAM) (6) Dokumentation (TUDD, BAM).

Wechselwirkungen des gekoppelten Systems 'Bauwerk - Befestigung (Dübel-Konstruktion) - Rohrleitung' bei Erdbebenbeanspruchung (Phase II)

Das gekoppelte Systemverhalten von Rohrleitung und Befestigungskonstruktion wurde bisher nicht in Kombination mit strukturdynamischen Systemparametern untersucht. Dass und wie sich eine Rohrleitungshalterung mittels Dübelkonstruktion während eines Erdbebens hinsichtlich Steifigkeit und Tragverhalten durch das Rissöffnungs- und -schließverhalten des Betons ändert, bleibt dabei unberücksichtigt. In bisherigen Untersuchungen wurden Befestigungspunkt und Komponente getrennt voneinander untersucht. Hier sollen nun die Interaktion beider Systeme, d.h. die einhergehende Änderung des Tragverhaltens der Rohrleitung, und die fortschreitende Schädigung im Bereich der Befestigung untersucht werden. In den Versuchen sollen darüber hinaus auch die Tragreserven durch Laststeigerung ermittelt werden. AP1- Forts. Literaturrecherche, AP2- Numerische Untersuchungen (Entwicklung eines Rechenmodells für das gekoppelte Tragverhalten), AP3- Auslegung und Planung der Versuche, AP4- Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Interaktion von Befestigung und Komponente. Wichtige Versuche der Phase II: Erdbebenähnliche vertikale Beanspruchung einer Rohrleitung, die mittels Dübelplatte und Dübeln an einem Betonköper, der zyklisches Rissöffnen und -schließen erfährt, befestigt ist, AP5 - Verifikationsversuche mit einem großen Stahlbetonträger, AP6 Systemidentifikation (exp. Modalanalyse und Model-updating), AP7- Ausführlicher Bericht.

Bauteilverhalten unter stoßartiger Beanspruchung durch aufprallende Behälter (Flugzeugtanks) - Phase 1B: Quantifizierung der Schädigungen des Betongefüges; Teilprojekt: Fallturmversuche

Wesentliche Ziele sind die Erfassung, modellhafte Beschreibung und Quantifizierung der inneren Schädigung des Betongefüges infolge Stoßbeanspruchung mittels bildgebender Verfahren (Planartomographie). Die Erfassung der internen Rissverläufe einschließlich einer quantitativen Aussage zum Schadensausmaß unter einem definierten Impakt bildet eine unverzichtbare Grundlage für die Untersuchung des Eindringverhaltens von Flüssigkeiten (Treibstoff) im Falle eines Tankaufpralls und damit möglicher sekundärer Schädigungsmechanismen. Darüber hinaus können die Rissbilder der Validierung einer numerischen Modellierung des Material- und Bauteilverhaltens dienen. In dem gemeinsamen Forschungsprojekt bündeln die TU Dresden und die BAM Berlin ihre Kompetenzen und technischen Möglichkeiten, um in möglichst kurzer Zeit neue Erkenntnisse zum Bauteilverhalten unter Tankaufprall zu gewinnen.

Erweiterung der Datenbasis für bruchmechanische Kennwerte bestrahlter deutscher RDB-Werkstoffe - Anwendung des Master-Curve-Konzeptes für Neutronenfluenzen im abdeckenden Bereich (CARINA)

Sollbruchstellen in der Doppelhülle von Seeschiffen, Durchführung von Kollisionsversuchen zur Validierung von FEM-Berechnungen

Grundlagen für plasmatechnische Dünschichttechnologien wie Magnetronsputtern und ICP-Ätzen zu schaffen, um auf dieser Grundlage weitere Entwicklungen für serientaugliche Anlagentechnik zur Prozessierung von ultradünnen Wafern anzuschließen, Entwicklung und Optimierung des Handlings dünner Wafer und Zellen

IKT-Warentest: Reparaturverfahren für Hauptkanäle (DN 200-DN 600)

Laut einer DWA-Umfrage aus dem Jahr 2004 sind ca. 20 Prozent des deutschen Kanalisationsnetzes kurz- bis mittelfristig zu sanieren. Weitere 21,5 Prozent weisen geringfügige Schäden auf und müssen langfristig saniert werden. Rund 25 Prozent der Schäden werden mit Reparaturverfahren behoben, die entsprechend der Erhebung mit durchschnittlichen Kosten von 112 €/m beziffert werden. Ausgehend von ca. 87.600 km öffentlichem Kanal in Nordrhein-Westfalen bzw. ca. 65.000 km in Baden-Württemberg ergibt sich somit allein für die kurz- bis mittelfristig auszuführenden Reparaturarbeiten ein Investitionsbedarf in Höhe von rund 490 Mio. € bzw. 360 Mio. €. Seitens der Netzbetreiber bestehen jedoch zum Teil erhebliche Unsicherheiten, was Reparaturverfahren tatsächlich leisten können, welche Qualität erreichbar ist und welche Faktoren bei der Ausschreibung, Vergabe und Bauüberwachung berücksichtigt werden müssen. Vor diesem Hintergrund wurden im IKT-Warentest 'Reparaturverfahren für Hauptkanäle' zwölf verschiedene Verfahren aus den drei Verfahrensgruppen Injektions- bzw. Spachtel-/ Verpressverfahren', 'Kurzliner' und 'Innenmanschetten' vergleichend unter definierten und reproduzierbaren Randbedingungen getestet. Ziel des IKT-Warentests ist es, die Qualität von am Markt angebotenen Produkten und Verfahren vergleichend zu bewerten, Verbesserungspotentiale aufzuzeigen und gleichzeitig einen entsprechenden Marktdruck aufzubauen, damit diese Potentiale von den Anbietern genutzt werden. Der Kanalnetzbetreiber als Kunde gibt vor, welche Qualitätsanforderungen an die Produkte gestellt werden und wie die Produkte vor diesem Hintergrund zu bewerten sind. Der IKT-Warentest 'Reparaturverfahren für Hauptkanäle' wurde von den folgenden 24 Kanalnetzbetreibern getragen und auch inhaltlich intensiv begleitet: Abwasserbetrieb der Stadt Dortmund, Abwasserbetrieb der Stadt Willich, Abwasserbetrieb Troisdorf AöR, Abwasserwerk Bergisch Gladbach, Abwasserwerk der Stadt Bad Honnef, EUV Stadtbetrieb Castrop-Rauxel AöR, Göttinger Entsorgungsbetriebe, InfraStruktur Neuss AöR, Münchener Stadtentwässerung, Stadt Iserlohn, Stadt Oberhausen und WBO Wirtschaftsbetriebe Oberhausen GmbH, Stadt Plettenberg, Stadtentwässerung Düsseldorf, Stadtentwässerung Frankfurt am Main, Stadtentwässerung Hagen (SEH), Stadtentwässerung Kamen, Stadtentwässerung Reutlingen (SER), Stadtentwässerungsbetriebe Köln AöR, Städtische Betriebe Minden, Stadtwerke Espelkamp AöR, Stadtwerke Essen AG, Technische Werke Burscheid AöR, Technische Werke Emmerich am Rhein GmbH, Zentraler Betriebshof der Stadt Marl. Der vorliegende Kurzbericht fasst das Prüfprogramm sowie die Prüfungs- und Bewertungsergebnisse zusammen. Detaillierte Ausführungen zur Anwendung der eingesetzten Verfahren und den ergänzenden Untersuchungen können der Langfassung entnommen werden.

Sollbruchstellen in der Doppelhülle von Seeschiffen, Untersuchungen zur Umsetzbarkeit des Prinzips auf die Großausführung

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird eine neuartige Konstruktion von Seeschiffen mit Doppelhülle untersucht. Diese sieht in den Verbindungselementen zwischen Außen- und Innenhülle Sollbruchstellen vor. Im Kollisionsfall kommt es durch diese Perforation zum Ablösen der Innenhülle von der umgebenden Struktur. In der Folge kann deutlich mehr Kollisionsenergie als bei konventionellen Bauweisen aufgenommen werden ohne dass es zum Versagen der Innenhülle kommt. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung eines belastbaren Nachweises der technischen Machbarkeit dieses Prinzips. Die Technische Universität Hamburg Harburg wird verschiedene Kollisionsversuche durchführen, deren Ergebnisse von der LINDENAU GmbH für die numerische Simulation verschiedener Kollisionsszenarien der Großausführung verwertet werden. Die Untersuchung aller materialtechnischer Fragestellungen ist die Aufgabe der Fachhochschule Kiel. Der Germanische Lloyd untersucht im Unterauftrag die Betriebsfestigkeit der Konstruktion. Bei erfolgreichem Vorhabensabschluss können die Ergebnisse in zukünftigen Bauaufträgen verwertet werde. Es ist weiterhin geplant die Ergebnisse in die aktuelle IMO Diskussion mit einfließen zu lassen.

Applikation neuer Materialverbunde auf der Basis nachwachsender Rohstoffe für stark belastbare Funktionsbauteile

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel ist es, das Festigkeits- und Steifigkeitspotential der Materialkombination Pressspan mit Polycarbonsäure exakt zu bestimmen. Daraus abgeleitet soll eine geeignete Rezeptur entwickelt werden, die den Anforderungen eines Filtermantels gerecht wird, um somit die Voraussetzung für die Herstellung von Einstofffiltern zu schaffen. Gegenwärtig wird der Weißblechanteil des Zapfsäulenfilters (äußeres und inneres Stützgitter) am Ende des Lebenszeitzyklusses verbrannt. Diese Technologie ist ökonomisch und ökologisch höchst bedenklich. Voruntersuchungen zeigten, dass es möglich sein könnte, sowohl den Außenmantel als auch den inneren Stützzylinder aus dem gleichen Verbundwerkstoff wie dem der Filterdeckel herzustellen Fazit Mittels Modifizierung von Pressspan mit Polycarbonsäure Acrodur® wurde ein Verbundwerkstoff mit guten Festigkeitseigenschaften und Medienbeständigkeit geschaffen, der diesen zum Einsatz als Konstruktionswerkstoff für hochbelastete Filtermäntel qualifiziert. Mit der Substitution der bisher eingesetzten Weißblechanteile durch den modifizierten Pressspanverbund konnte ein Einstofffilterkonzept mit innovativen ökologischen Nachhaltigkeitsaspekten realisiert werden. Der FuE-Nachweis wurde mit Mustern erbracht und die Eignung in Belastungstest und Modellberechnungen bestätigt.

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