Einstufung von Recycling- Beton im Vergleich zu Beton aus natürlichen Zuschlägen nach DIN 4226 im Hinblick auf seine mechanischen Eigenschaften. Untersuchung des Tragverhaltens von Bauteilen aus Recycling- Betonen an verschiedenen Querschnitten und Systemen. Überprüfung der Anwendbarkeit der Bemessungs- und Konstruktionsvorschriften gemäß EC2 / DIN 1045 auf Recycling-Betone nach sicherheitstheoretischen Gesichtspunkten.
Im Rahmen des Gesamtprojekts 'Bauwerkssicherheit für Bevölkerungsschutz und kritische Infrastrukturen' des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) werden die möglichen Auswirkungen von Überflutungen infolge Starkregens auf Gebäude und kritische Infrastrukturen untersucht. Der Fokus liegt dabei auf den potenziell betroffenen, städtebaulichen Agglomerationen in Hang- und Tallagen, die weder an Fluss- noch Bachläufen liegen, sondern durch Oberflächenabfluss von Hängen, auf Straßen und austretendes Wasser aus Kanalsystemen gefährdet werden. In den letzten Jahren sind zwar einige Untersuchungen zur Erfassung und Abbildung dieses Gefahrenprozesses durchgeführt worden, die Entwicklung von geeigneten Methoden der Risikoanalyse, der Risikodarstellung in Karten und Medien sowie des Umgangs mit den Risikofolgen befindet sich aber noch in den Anfängen. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist, das Verständnis für die auftretenden Prozesse zu verbessern und allgemein anwendbare Untersuchungsmethoden für diese Naturgefahr zu entwickeln bzw. auf Eignung und Übertragbarkeit zu testen. Weiterhin sollen verbesserte Erkenntnisse zu den schädigenden Einflüssen der Überflutungen auf die vorhandenen Gebäude und die Infrastruktur gewonnen werden. Entsprechende Vorgehensweisen zur Erfassung und Bewertung dieser Einflüsse und Schäden sind zu entwickeln und anzuwenden. In der Untersuchung werden die Niederschlags-, Strömungs- und Abflussvorgänge am Beispiel der Gemeinde Wachtberg und der Stadt Bonn im Einzugsgebiet des Mehlemer Bachs untersucht und die Auswirkungen auf die Bebauung detailliert abgebildet. Dieses Gebiet wurde am 03.07.2010 von einem heftigen Unwetterereignis mit Starkregen betroffen. Bei Erörterung der Zwischenergebnisse zu dieser Sachverständigenstudie mit anderen Behörden zeigte sich, dass die Frage der Berücksichtigung der örtlichen Kanalisationsdaten bei Starkregenuntersuchungen als sehr wichtig angesehen wird. Denn dieses relativ neue Thema der ausreichenden Kanaldimensionierung in der Siedlungswasserwirtschaft hat in den letzten Jahren aufgrund von Extremwetterereignissen und den damit verbundenen Schäden an Bedeutung zugenommen. So soll auch die Fragestellung untersucht werden, ob und wann bei Starkregen die örtliche Kanalisation überlastet wird und inwiefern dies mit dem Oberflächenabfluss zusammenwirkt.
Kombination von Berechnungsverfahren und -programmen aus der Meerestechnik und der Windenergietechnik mit dem Entwicklungsziel einer Entwurfsmethodik für die Optimierung von Fachwerk- oder Dreibein-Tragstrukturen im Wassertiefenbereich über 25 m, wie sie für die Erschließung des deutschen Offshore-Windenergiepotenzials entscheidend sind.
Beim Entwurf von Siedlungsabfalldeponien muessen die Standsicherheit der Deponie, die Verschiebungen in Muellkoerper und Untergrund sowie die auf die Abdichtung wirkenden Belastungen untersucht werden. Dazu bieten sich numerische Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode an, die es ermoeglichen, den Einfluss der Muelleigenschaften, der Deponiegeometrie sowie des Aufbaus Dichtungselemente, der Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Abdichtung sowie des Untergrundes zu beruecksichtigen. Siedlungsabfaelle unterscheiden sich in ihrem Spannungs-Verformungsverhalten stark von Lockergesteinen. In diesem Forschungsprojekt werden deshalb verschiedene bodenmechanische Stoffgesetze auf ihre Eignung zur Beschreibung des Spannungdehnungsverhaltens von Siedlungsabfaellen untersucht und neue Ansaetze zu einer verbesserten Beschreibung der inneren Lastabtragung entwickelt. Auf der Basis dieser Stoffgesetze werden in Finite-Elemente- Berechnungen die in Deponiekoerper und Abdichtung entstehenden Spannungen und Verformungen untersucht.
Mittels hydraulisch-sedimentologischer Modellversuche werden verschiedene Einflussfaktoren auf die Erosionstiefen an in Strömungen stehenden Brückenpfeilern untersucht, insbesondere der Einfluss hoher Fließgeschwindigkeit.
Die im vorliegenden Teilprojekt 6 vorgesehene Methodik der fernerkundlichen Überwachung eines Staudamms ergänzt in synergistischer Weise die in den anderen Teilprojekten lokal erhobenen Messdaten. Die eingesetzte Fernerkundungstechnik ist eine Form der SAR-interferometrie (InSAR) und erlaub die Ableitung von Oberflächendeformationen im Millimeter-Bereich mit einer hoher räumlichen Auflösung. Synergistisch ist der Ansatz einerseits in räumlicher Hinsicht, da die fernerkundliche Datenerhebung ein sehr dichtes Messpunktnetz auf dem Staudamm, sowie des umgebenden Geländes liefern kann. Die tatsächliche Messpunktdichte hängt von lokalen Gegebenheiten (z.B. Vorhandensein von Vegetation) sowie den zur Verfügung stehenden Satellitendaten ab. Typischerweise kann aber eine durchschnittliche Messpunktdichte von einigen tausend Messpunkten pro Quadratkilometer erwartet werden. Der Ansatz eignet sich daher ideal dafür, potentielle räumliche Deformationsunterschiede auf dem Bauwerk zu identifizieren, sowie den möglichen Einfluss der Umgebung hinsichtlich der Staudammstabilität einzuschätzen. Synergistisch ist der Ansatz der InSAR-Überwachung zudem im Sinne der zeitlichen Auflösung der verschiedenen Messverfahren. Während lokal installierte Sensoren fast kontinuierlich beziehungsweise in hoher Frequenz Messdaten am Bauwerk erzeugen können, ist die fernerkundliche Überwachung auf Überflüge von Satelliten angewiesen. Im vorliegenden Teilprojekt sollen Daten des deutschen Satelliten TerraSAR-X herangezogen werden. Dieser weist eine Wiederholrate von 11 Tagen auf, welche zugleich das kleinstmögliche zeitliche Auflösungsintervall darstellt. Es werden somit über einen langen Zeitraum (theoretisch viele Jahre) langzeitliche Trends mit hoher Genauigkeit und mit einer hohen räumlichen Abtastrate gemessen.
Substrukturen für Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) werden derzeit bei zunehmenden Wassertiefen vornehmlich in Form von aufgelösten, geschweißten Stahlkonstruktionen ausgeführt. Die Stahlbauweise weist jedoch gegenüber der Betonbauweise große Nachteile hinsichtlich der Herstellungs- und Instandhaltungskosten, der Errichtungszeit, der Abhängigkeit von der Weltmarktpreisentwicklung sowie auch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit auf. Andererseits sind der Stahlbau und insbesondere Gussbauteile der Betonbauweise in der Ausbildung mehraxial hoch belasteter Knotenstrukturen überlegen. Die Kombination dieser beiden Bauweisen ist deshalb der Schlüssel zu extrem wirtschaftlichen und dauerhaften Substrukturen. Das Gesamtziel des beantragten Vorhabens ist die Beurteilung der Machbarkeit, der Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen sowie die Schaffung der erforderlichen Grundlagen für die Planung, Bemessung und Errichtung von hybriden Substrukturen aus Beton- und Gussbauteilen unter Beachtung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Für die Substruktur werden Transport- und Installationskonzepte entwickelt. Die Gefahr der Kolkbildung der am Meeresgrund installierten Substruktur wird analysiert und das Tragverhalten der installierten Bauteile und Verbindungen wird anhand von numerischen Modellen in unterschiedlichen Detailierungsstufen untersucht, die anhand von Bauteilversuchen zu entwickeln und zu implementieren sind.
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