Newsletter2013/1Fakultät Für Bau- und umweltingenieurwissenschaFten

sehr geehrte leseriN, sehr geehrter leser!

Mit großer Freude habe ich im Januar erfahren, dass unser geschätzter Kollege Herr Prof. em. Dr.-Ing. ha-bil. Dr.-Ing. E.h. Dietrich Hartmann zum Vizepräsi-

dent der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste (AWK) in Düs-seldorf ernannt wurde, womit er auch zugleich neuer Sekretar der Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften der Akademie ist. Be-merkenswert ist, dass die Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften seit Bestehen der Akademie überproportional stark im Bereich der Ingenieurwissenschaften vertreten ist. Nach den mittlerweile verstorbenen Mitgliedern Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Karl-Heinz Roik (Lehrstuhl für Stahlbau) und Prof. Dr.-Ing. Hans Ludwig Jessberger (Lehrstuhl für Grundbau und Boden-mechanik) wurde Prof. Dr. Dietrich Hartmann 1995 als ordentliches Mitglied in die Akademie berufen. Seit 2010 ist auch Prof. Dr. techn. Gün-ther Meschke (Lehrstuhl für Statik und Dyna-mik) ordentliches Mitglied der Akademie.

Für Herrn Prof. Dr. techn. Günther Meschke sicherlich eine persönlich schwierige Entschei-dung, für uns aber umso erfreulicher, war die Ablehnung des Rufes an die TU-Graz (Professur Baustatik). Damit ist uns in Forschung und Leh-re das außergewöhnlich hohe Niveau in der Sta-tik und der Dynamik für die nächsten Jahre ge-sichert. Im Namen aller Mitglieder der Fakultät danke ich Herrn Prof. Dr. techn. Meschke für das Vertrauen in die Ruhr-Universität Bochum.

Der lange geplante Umzug unserer Fakultät in das kernsanierte IC-Gebäude steht nun kurz be-vor. Wir hoffen weiterhin, zum Wintersemester 2013/14 in den neuen Räumen voll einsatzfähig zu

editorial

sein. Nicht zuletzt der doppelte Abiturjahrgang er-fordert einen effektiven und möglichst abgeschlos-senen Umzug in den kommenden Semesterferien. Weiterhin mit sehr großem Engagement, was bei dem bisherigen Verlauf der Planungen nicht im-mer leicht fällt, setzen sich Frau Dr. Ulrike Schulte und Herr Dr. Ulrich Hoppe sowie sehr viele Mit-arbeiterinnen und Mitarbeiter der Lehrstühle für einen konfliktfreien und reibungslosen Umzug in die kernsanierten Räume des IC-Gebäudes ein. Ich bin mir sicher, dass wir seitens der Fakultät damit deutlich mehr Planungsleistungen als zu erwar-ten eingebracht haben.

Unstrittig ist, dass der Umzug und der doppelte Abiturjahrgang uns allen eine sehr arbeitsreiche zweite Jahreshälfte bescheren wird. Alleine die Aufstockung der bereits hohen Lehrauslastung um 90 zusätzliche Studienplätze wird eine Heraus-forderung für uns alle sein. Den Studierenden an der Fakultät kann ich nur versichern, dass wir un-ser Möglichstes tun werden, das hohe Niveau in der Lehre zu halten. Letztendlich wird unser Ge-lingen aber in großem Maße von der fristgerechten Übergabe und der Funktionalität der neuen Res-sourcen im sanierten Gebäude IC abhängen.

Nachdem das erste halbe Jahr als Dekan der Fakul-tät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften hinter mir liegt, habe ich überwiegend positive und bereichernde Erfahrungen sammeln können. Dass die zusätzliche Arbeitsbelastung dabei noch erträg-lich ist, habe ich nicht zuletzt der hervorragenden Unterstützung des „Dekanat-Teams“ zu verdanken. Dafür mein ganz besonderer Dank. Aber auch bei allen anderen Mitgliedern der Fakultät hoffe ich auf eine Fortsetzung der Mithilfe bei der erfolgreichen Ausübung meines zusätzlichen Amtes.

Mit eiNeM herzlicheN kollegialeN grussProf. dr.-iNg. MartiN radeNbergdekan der Fakultät für Bau- und umweltingenieurwissenschaften

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ProMotioNeN der fakultät iM wiNterseMester 2012/2013

dr.-ing. lars gödde ▪thema: Zur numerischen simulation und Bemessung von Flächen-tragwerken aus stahlfaserbeton sowie stahlfaserverstärktem stahl- und spannbeton

dr.-ing. Peter Vogt (Bild 1) ▪thema: modell für die lebenszykluskostenanalyse von straßen- tunneln unter Beachtung technischer und finanzieller unsicher-heiten

dr.-ing. axel geppert (Bild 2) ▪Thema: Verkehrsqualität und Verkehrssicherheit an zweistreifigen kreisverkehren und an turbokreisverkehren

Bild 1

Bild 2

Die Fachschaft hat wieder einige Neuigkeiten zu berichten.

Nachdem wir den Erstsemesterstudenten den Ein-stieg ins Studium erleichterten, ging es für einige von ihnen nach Schwirtzheim auf die Erstiefahrt. Es war für alle Teilnehmer ein lustiges Wochen-ende mit amüsantem Rahmenprogramm und der Möglichkeit, in entspannter Umgebung weitere Kontakte zu Kommilitonen zu knüpfen. Für die, die leider nicht die Möglichkeiten hatten mit zu fahren, und für alle anderen Erst-Semestler wur-de noch eine kleine Party veranstaltet auf der auch Professoren und Mitarbeiter anzutreffen waren.

Anfang Oktober ging es für einige Fachschaftler nach Aachen auf die 80. BauFak. Wichtige The-men waren unter anderem die Anerkennung von im Ausland erworbenen Leistungen und die In-genieurspromotion.

Ende Januar ging es im Komm-Raum um den Ti-tel „Bestes Kicker-Team der Ings“. An drei Kicker-tischen wurden bis in den späten Abend schweiß-treibende Matches ausgetragen. Für das leibliche Wohl wurde seitens der Fachschaft ebenfalls ge-sorgt. Neben zahlreichen Getränken gab es mit Unterstützung des Astas kostenlose Würstchen.

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNComputational EnginEEring - CompEng

Neues aus deN fachschafteNFaChsChaFt BauingEniEurwEsEn

Seit einiger Zeit haben wir auch einen neuen Kaf-fee-Vollautomaten mit dem wir nun noch köst-licheren Kaffee verkaufen können. Außerdem werden wir auch bald Schreibtischlampen im Komm-Raum aufstellen, damit man auch noch zu später Stunde die erhoffte Erleuchtung beim Lernen und Bearbeiten von Studien- und Haus-arbeiten erfährt.

Mitte März waren auch wieder die Türen un-serer Fakultät für Jedermann geöffnet. So konn-ten Schüler und Schülerinnen schon während der Kontaktbörse im Gespräch mit Lehrstuhl-mitarbeitern Einblicke in einzelne Fächer be-kommen. Bei verschiedenen Führungen konn-ten die jungen Leute die vielfältigen Inhalte des Studiengangs selbst miterleben.

Im Sommersemester ist noch eine Brauerei-besichtigung geplant, die leider bereits aus-gebucht ist. Aber bei Interesse werden wir be-stimmt weitere anbieten und noch mehr nette Aktionen starten.

In diesem Sinne wünscht die Fachschaft Bauin-genieurwesen allen Studierenden, Mitarbeitern und Professoren der Fakultät ein erfolgreiches Semester.

Between 16 and 18 November 2012 the internati-onal Computational Engineering Master‘s course in cooperation with the CompEng student coun-cil offered the students one very special weekend that provided a welcome change from their eve-ry-day student life: An excursion to the German capital Berlin. For the students it was a great op-portunity to discover the famous German city and also to get to know a bit more about German

excursioN berliN - NoveMber ‘12

Bild 1: group photo in front of the `Bundestag´

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Computational EnginEEring - CompEng

Bild 2: coming together at the` Brandenburger tor

Bild 4: Visit at Berlin wall

history and consequently about German culture. Being a group of about fifty people, including first to third semester students, the CompEng tutor team and Course Coordinator Jörg Sahlmen, the excursion could start. On Friday the group met at university at 5.30 a.m. in order to start very early and hence avoid the heavy traffic in the Ruhr area. After a drive of around 500 kms and a couple of short stops the bus arrived in Berlin at about midday. Che-cking in at the Berlin youth hostel near Potsda-mer Platz everybody was keen to explore the fa-mous German city. With no fixed plans for the first evening the group made its way to the well known sights Brandenburg Gate, Siegessäule and the Holocaust Memorial by foot: a short di-stance for Berlin, a huge distance for the group! It was Friday evening - the best time to get to know Berlin’s night life!

For the second day an English guide was booked for a sightseeing tour through the city. He joined the group on the bus, and provided the most im-portant (and some of the most ridiculous) facts about Berlin and the different quarters with their specific cultural character. Considering the inter-national background of the group, the guide em-phasized Berlin‘s, and, related to this, Germany‘s historical past in particular. After three hours the group had a good overview of Berlin, its size, its cultural variety and also its history.

On the following morning the students had the opportunity to discover the quarters they liked the most on their own. One outstanding opportunity was, for example, to visit the Bundestag with its huge glass dome which most of the students had already known from the icon of the RUB Chair of Statics and Dynamics (Prof. Meschke). It also was a great chance to learn more about the Ger-man political system.

On the third and last day of the excursion the group went to the “DDR-Museum” to learn about the ave-rage every-day life in the Eastern part of Germany, before the group left Berlin in the afternoon.

Bild 3: Visiting the holocaust memorial

Altogether it is not exaggerated to say that the trip was truly unforgettable! The group definitely grew together in this three eventful days and everyone learned a lot – not only about Berlin but also about Germany. Hopefully, there will be many more of such events to come.

Specia l thanks to the Comp-Eng student coun-cil, the General Students’ Committee AStA and es-pecially the Faculty of Civil and Environmental Engi-neering for making this trip possible. Thanks also to the Comp-Eng studen-ts, who were a gorgeous group to have fun with!

Bild 1: Finisher photo after the canoe trip at ruhr

Bild 2: intercultural friendships and joint events

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNComputational EnginEEring - CompEng

vgu studeNt exchaNge 2012 – a JourNey betweeN acadeMics aNd gettiNg to kNow gerMaNy

In retrospect it can be said that the research stay was a complete success. All eleven VGU-studen-ts acquired at least 7-10 ECTS and participated in the regular examinations of their Bochum si-ster course. VGU-student Huy Ngoc Nguyen even achieved the grade of 0.7 in the examination for the subject Fluid Dynamics – the best grade since the Master‘s program was founded in 2000.

Apart from the examinations the excursion pro-gram considerably contributed to the research stay‘s success. The excursion to the lignite mine Garzweiler, the city tour through Aachen, the vi-sit to the Bochum Mining Museum and the by now legendary canoe tour on the Ruhr river (a capsized boat offered plenty to laugh about...) –

Like in the past two years in summer 2012 too, the current second

semester of the CompEng@ VGU class of 2011 visited their sister course at Ruhr-Universität Bochum. In these eight weeks that they spent in Germany the VGU-students completed three modules from the CompEng curriculum, parti-cipated in the CompEng@RUB examinations of the summer semester 2012 and enjoyed a wide-ranging social and cultural program organized by the CompEng@RUB Coordination Team. The research stay was financed by the ‚VGU Konsor-tialverein‘, VGU itself (supported by the Vietna-mese Ministry of Education and Training) and the Ruhr-Universität Bochum.

all these events helped to weld the whole team together and lay the foundation for a number of intercultural friendships. Especially the close contact to the professors and lecturers who ac-companied the excursions and to the CompEng tutors gave the VGU students an immediate and authentic impression of German learning and living culture.

In a nutshell it can be said that this research stay even exceeded all expectations: Both the achieved academic performances of the students and their familiarization with German culture were truly a success that ensured the group of exchange students an unforgettable summer. The students, according to whom their stay in Bochum was one of the most impressive expe-riences in their whole lifetime, returned to their home country with a totally different picture of Germany, learned to look at their study program from a new perspective and established an im-mediate relation with their otherwise so distant sister course in Bochum. All this leads to the conclusion that the exchange program deser-ves a permanent place in the CompEng@VGU program in the future. For the VGU-students the research stay in Germany is undoubtedly an important highlight of their studies. Apart from that, it realizes the overarching goal of the enterprise ‚Vietnamese-German-University‘ in the best possible manner.

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BaustoFFtEChnik

Bild 1: ausbreitmaße ausgewählter rezepturen mit zwei verschiedenen Pce-Fließmitteltypen

robuste betoNeDie Weiterentwicklung betonverflüssigender Zu-satzmittel (insbesondere Fließmittel auf Basis von Polycarboxylatether „PCE“) führte in den letzten Jahren zu Betonen mit noch weicherer Konsistenz. Dadurch kann der Beton leichter eingebracht und verdichtet werden, wodurch schnellere Arbeits-abläufe und Kostenreduzierungen erzielt werden können. Gleichzeitig ist man bestrebt, den Zem-entgehalt im Beton aus ökologischen und ökono-mischen Gründen zu minimieren.

Einhergehend mit diesen Trends wird in den letz-ten Jahren vermehrt berichtet, dass sich Frisch-betoneigenschaften bei länger andauernden Bau-vorhaben trotz gleicher Rezeptur und gleichen Ausgangsstoffen unerwartet verändern. Bei Be-tonen, die über längere Zeiträume ordnungsge-mäß verarbeitet werden konnten, treten ohne nachvollziehbare Gründe und ohne Vorankündi-gung ungewollte Abweichungen vom bisherigen Verhalten auf, welche den Betoneinbau erschwe-ren oder gar unmöglich machen. Insbesondere konnten in diesen Praxisfällen eine beschleu-nigte oder verlangsamte Festigkeitsentwicklung, eine veränderte Konsistenz oder Sedimentations-erscheinungen (wie bspw. Bluten) festgestellt wer-den. Diese Phänomene führen in der Praxis re-gelmäßig zu Baufortschrittsverzögerungen und haben im ungünstigsten Fall zur Folge, dass ein Frischbeton nicht mehr weiterverarbeitet werden kann. Ebenso unvorhergesehen wie die Phäno-mene auftreten, verschwinden sie oft bei späteren Betonlieferungen wieder, ohne dass die Beton-zusammensetzung modifiziert wurde. Die an-schließende Ursachenforschung ist in der Regel unzureichend, da diese sich in vielen Fällen auf die Betrachtung einzelner Einflussgrößen bzw. Betonausgangsstoffe konzentriert.

Ziel, dieses durch die Arbeitsgemeinschaft in-dustrieller Forschungsvereinigungen (AiF) ge-förderten Forschungsvorhabens, das der Lehr-stuhl für Baustofftechnik gemeinsam mit dem

Forschungsinstitut der Zementindustrie (Düs-seldorf) bearbeitet, ist es, die wichtigsten Ein-flussparameter zu identifizieren, die für solche Veränderungen im Frischbetonverhalten ver-antwortlich sind. In einem ersten Arbeitsschritt des Gemeinschaftsprojektes werden Betonrezep-turen ermittelt, die zwar zu den beschriebenen unerwünschten Eigenschaften neigen, jedoch noch für den Einbau in der Praxis geeignet sind. Am Lehrstuhl für Baustofftechnik werden hierzu etwa 60 verschiedene Rezepturen untersucht.

Im Rahmen der Untersuchungen wurden die Be-tonrezepturen über die Fließmitteldosierung auf ein Ausbreitmaß von etwa 55 cm (Konsistenzklas-se F4 – „sehr weich“) eingestellt. Im Wesentlichen kamen hierzu zwei moderne Fließmittel auf Ba-sis von PCE zum Einsatz. Anschließend wurden Frischbetonprüfungen bzgl. der Bestimmung der Blutwassermenge und Sedimentationsnei-gung durchgeführt. Nachfolgend werden exem-plarisch Ergebnisse aus dieser Untersuchungs-reihe (Arbeitsschritt 1) aufgezeigt.

Wie in Bild 1 zu erkennen ist, zeigt sich bei den untersuchten Rezepturen ein nahezu einheit-liches Ansteifverhalten der Betone. Auffallend ist jedoch das abweichende Verhalten von Rezeptur 3, die mit Fließmitteltyp PCE 2 hergestellt wurde. Bereits nach 45 Minuten sank im Gegensatz zu allen anderen Betonen die Konsistenz signifikant ab, wodurch eine ordnungsgemäße Verarbeitung des Frischbetons mehr oder weniger unmöglich wurde. Schon wenige Minuten später erhärtete der Beton unplanmäßig, sodass auch keine wei-teren Frischbetonuntersuchungen an dieser Re-zeptur mehr möglich waren.

Bei der Ermittlung der Blutwassermenge konn-te ein hoher Einfluss des Fließmitteltyps festge-stellt werden (Bild 2).

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNBaustoFFtEChnik

Bild 2: ergebnisse aus der Bestimmung der Blutwassermenge

Bild 3: Identifikation robuster Betonrezepturen

Wie anhand der Ergebnisse deutlich wird, weisen die mit Fließmitteltyp PCE 2 hergestellten Rezep-turen die höchsten Blutwassermengen auf. Diese liegen mit 4,6 bis 7,4 kg/m³ weit über dem nach DBV-Merkblatt „Besondere Verfahren zur Prü-fung von Frischbeton“ definierten höchstzuläs-sigen Grenzwert von 3 kg/m³ Beton. Demgegen-über hielten die Rezepturen mit Fließmitteltyp PCE 1 diesen Grenzwert ein.

Nach Abschluss der Untersuchungen im Ar-beitsschritt 1 sollen in einer zweiten Phase des Forschungsprojektes (Arbeitsschritt 2) die zu-vor als „sensibel“ eingestuften Rezepturen sy-stematisch untersucht werden. Hierbei werden Einflussgrößen, die aus produktionsbedingten Schwankungen der Ausgangsstoffe resultieren, erfasst (Bild 3).

Ziel ist es, Entwurfskriterien (Leistungsmerk-male) für „robuste“ Betonrezepturen zu erarbei-ten, damit selbst bei einer Vielzahl von Einfluss-größen kein unerwünschtes Frischbetonverhalten auftritt und die Anfälligkeit gegenüber material- und produktionsbedingten Schwankungen mög-lichst gering ist.

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Bild 1: temperaturentwicklung des Vergussbetons a(1)

BaustoFFtEChnik

eiNfluss der eiNbaudicke auf die festig-keitseNtwickluNg bzw. dauerhaftigkeit voN zeMeNtgebuNdeNeM vergussbetoNIn der Baupraxis wird für spezielle Verguss-arbeiten, z.B. das Verfüllen von Köcherfunda-menten oder das Untergießen von Brückenla-gern oftmals Vergussbeton verwendet. Um eine schnelle Festigkeitsentwicklung zu erreichen, wie sie in diesen Anwendungsfällen meist not-wendig ist, enthalten Vergussbetone Zemente einer hohen Festigkeitsklasse und schneller An-fangsfestigkeit (52,5 R) in vergleichsweise groß-en Mengen. Aufgrund des hohen Zementgehaltes und der besonderen Zementcharakteristik wird eine große Menge an Hydratationswärme freige-setzt. Kann diese nicht schnell genug abfließen, d.h. der Beton erwärmt sich erheblich, werden Zwangs- und Eigenspannungen im Beton her-vorgerufen. In Folge können sich Mikrorisse im Betongefüge bilden, wodurch die Dauerhaftigkeit beeinträchtigt werden kann. Ebenfalls kann es passieren, dass bei Betontemperaturen über 70°C das erstarrungsregelnde Sulfat nicht vollständig gebunden wird, woraus bei späterem Kontakt mit Wasser eine sekundäre Ettringitbildung mit ent-sprechender Schädigung zu befürchten ist. Um eine zu große Erwärmung währende der Hydra-tation und in Folge die genannten potenziellen Beeinträchtigungen zu vermeiden, ist in der DAf-Stb-Richtlinie „Herstellung und Verwendung von zementgebundenem Vergussbeton und Verguss-mörtel“ die maximale Einbaudicke des Verguss-betons aus rein theoretischen Überlegungen he-raus auf das 25-fache des Größtkorns begrenzt worden. Andererseits wird in der Praxis oft an-gestrebt, mit Vergussbeton auch größere Abmes-sungen auszufüllen.

Ziel von Laborversuchen war es daher, den Ein-fluss einer größeren Erwärmung bei der Her-stellung von dickeren Bauteilen mit Vergussbe-ton auf die Betoneigenschaften, insbesondere die Dauerhaftigkeit, zu untersuchen. Dazu wurden Großkörper mit den Abmessungen

l/b=67x52 cm und einer 50%-igen und einer 100%-igen Erhöhung der derzeit erlaubten Hö-he herangezogen. Zur Simulation von massigen Bauteilen wurden wärmegedämmte Scha-lungen verwendet. Die Großkörper wurden mit folgenden Höhen hergestellt:

13 cm (ungedämmt, Referenzplatte)• 40 cm (wärmegedämmt, maximal zulässige • Höhe bei einem Größtkorn von 16 mm)60 cm (wärmegedämmt, 50%-ige Erhöhung • der zulässigen Höhe)80 cm (wärmegedämmt, 100%-ige Erhöhung • der zulässigen Höhe)

In die Untersuchungen wurden zwei Vergussbe-tone der Frühfestigkeitsklasse A und ein Verguss-beton mit der Frühfestigkeitsklasse C mit einem Größtkorn von 16 mm einbezogen.

Bewertungskriterien waren neben der Tempera-turentwicklung in den Großkörpern die Festig-keitsentwicklung und die Dauerhaftigkeit. Dazu wurde zunächst jeweils die Temperaturentwick-lung in drei Bereichen (oben, mitte, unten) in den wärmegedämmten Großkörpern erfasst. Es zeigte sich, dass bei dem frühhochfesten Vergussbeton A bereits ab der derzeit zulässigen Vergusshöhe die Temperatur um rd. 70 K anstieg, bei den noch grö-ßeren Abmessungen ergab sich hierzu praktisch keine Veränderung mehr (Bild 1).

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNBaustoFFtEChnik

grundBau, BodEn- und FElsmEChanik

Anschließend wurden aus diesen Großkörpern Bohrkerne (Durchmesser 10 cm) gezogen. Da Vergussbeton aufgrund seiner sehr fließfähigen Konsistenz zum Sedimentieren neigt, wurde bei der Bohrkernentnahme jeder Bohrkern diesbe-züglich optisch begutachtet. Eine Sedimentati-on war bei keiner Probe feststellbar.

Die Druckfestigkeiten wurden an Zylindern aus den Bohrkernbereichen nach 24 h, 28 d und 91 d geprüft. Bezüglich der Dauerhaftigkeit wurde der Frost-Tau-Widerstand mit Hilfe des CIF-Tests untersucht. Darüber hinaus wurden mikrosko-pische Untersuchungen hinsichtlich Mikroriss-bildung sowie Dehnungsmessungen zur Über-prüfung einer Ettringitbildung durchgeführt. Bei den Festigkeitsuntersuchungen zeigte sich keinerlei Festigkeitsabfall, ebenso kam es selbst bei den Proben, die sich sehr stark erwärmten, zu keinen Festigkeitseinbußen gegenüber den Würfeln und den Proben aus der dünnen Refe-renzplatte (Bild 2).

Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeitsuntersu-chungen zeigten die Ergebnisse des CIF-Tests ebenfalls keine negative Auswirkung der höheren

Temperatur während der Erhärtung. Dies wurde auch in den mikroskopischen Untersuchungen und den Dehnungsmessungen bzgl. Ettringit-bildung bestätigt.

Eine Beeinträchtigung des Festbetons einschließ-lich seiner Dauerhaftigkeit infolge einer sehr großen Erwärmung während der Hydratation konnte in den durchgeführten Untersuchungen nicht festgestellt werden. Daher wäre es möglich, die bislang maximal zulässige Einbauhöhe in dem Regelwerk entsprechend anzupassen.

Bild 1: Festigkeitsentwicklung des Vergussbetons a(1)

förderiNitiative eNergiesPeicherDer Lehrstuhl ist an dem Forschungsprojekt „Auswirkungen der Nutzung des geologischen Untergrundes als thermischer, elektrischer oder stofflicher Speicher im Kontext der Energiewen-de“ (Angus+) beteiligt, welches mit insgesamt 7,1 Mill. Euro über 4 Jahre im Rahmen der För-derinitiative Energiespeicher des Bundes finan-ziert wird. In dem Projekt werden Auswirkungen der Einrichtung und des Betriebs unterirdischer Speicher auf das geomechanische Verhalten des Untergrundes, Veränderungen an der Oberfläche und auf z.B. das Grundwasser analysiert und die Wechselwirkungen konkurrierender Nutzungen

des Untergrundes untersucht. Ziel ist es, Grund-lagen für die genehmigungsrechtlichen Verfah-ren bei der Planung von Energiespeichern im Untergrund zu schaffen.

Aufgabe des Lehrstuhls ist die Beschreibung des Verhaltens von Gesteinen, welche für die Anlage von tiefen Energiespeichern typisch sind, z.B. Salzgestein, unter den Belastungen, die sich aus dem Betrieb eines solchen Spei-chers ergeben. Die periodischen Füll- und Ent-leerungsphasen führen zu zyklischen ther-mischen, hydraulischen und mechanischen Belastungen, welche Änderungen in der Struk-

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grundBau, BodEn- und FElsmEChanik

massivBau

tur der Gesteine hervorrufen können. Struk-turänderungen können die Funktionsfähig-keit des Speichers gefährden und Einflüsse aus dem Speicherbetrieb auf die Umgebung ver-stärken. Die Änderungen in der Struktur der Gesteine unter zyklischen thermischen und mechanischen Beanspruchungen werden in Experimenten erfasst und darauf aufbauend Konstitutivbeziehungen zur Beschreibung die-ser Strukturänderungen erweitert. Mit diesen werden repräsentative Speicherkonfigurationen

und Betriebszyklen numerisch modelliert und das Langzeitverhalten der Systeme untersucht. Die entwickelten numerischen Modelle erlau-ben durch Sensitivitätsstudien die Konfigurati-on und Optimierung von Monitoringsystemen. In Kombination mit den experimentellen Ar-beiten lassen sich Korrelationen zwischen geo-physikalischen Größen und geomechanischen Eigenschaften der Gesteine ableiten, welche Grundlagen zur Weiterentwicklung innova-tiver Monitoringsysteme sind.

Bild 1: mögliche wechselwirkungen teilweise konkurrierender nutzungsformen des untergrundes (Bauer 2013)

lebeNsdaueruNtersuchuNgeN erMüduNgs- beaNsPruchter sPaNNbetoNbrückeNDie Verkehrsbehinderungen aufgrund von Schä-den verschiedener Autobahnbrücken nicht nur in Nordrhein-Westfalen zeigen, die deutsche Infra-struktur bedarf einer Überprüfung. Viele Brücken

wurden in den 1960er und 70er Jahren gebaut und können den heutigen höheren Belastungen nicht mehr standhalten. Der zunehmende Schwerver-kehr, sowohl hinsichtlich der Lasten, aber auch be-züglich der Verkehrsdichte, stellt für die bestehen-den Brücken eine gestiegene Beanspruchung dar.

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNmassivBau

Die Überprüfung dieser Brücken, das heißt, die erneute Ermittlung ihrer Tragfähigkeit und insbe-sondere der zu erwartenden Restlebensdauer, wird immer wichtiger. Aktuell führt Straßen.NRW für ca. 250 Spannbetonbrücken eine Nachrechnung durch. Die Lebensdauer eines Bauwerks hängt von einer Vielzahl von Einflussgrößen ab. Sie streuen je nach Parameter unterschiedlich stark und be-einflussen das Ergebnis entsprechend. Dadurch sind nach heutigen Modellen ermittelte Werte der Lebensdauer nur mit einer gewissen Unsicherheit zu bestimmen. Oft führen bereits geringe Ände-rungen der Eingangswerte zu wesentlich verän-derten Lebensdauern. Um gängige Ermüdungs-modelle untersuchen und bewerten zu können, sollen solche Ungenauigkeiten, die sich aus den unterschiedlichen Parametern ergeben, reduziert werden. Unsicherheitsfaktoren und Genauigkeits-grenzen können ermittelt werden. Dazu wurde an einer ca. 50 Jahre alten Hochstraße in Düsseldorf ein Monitoring durchgeführt. Die Brücke, eine zwölffeldrige Spannbetonhohlkastenbrücke, wur-de mit Messtechnik ausgestattet (Bild 1).

hinweg bestimmt. Es liegen Messdaten sowohl für die verkehrsbeanspruchte als auch für die nicht belastete Brücke vor. Der streuende Einfluss der Materialeigenschaften wird reduziert, indem der Brücke Materialproben in Form von Bohrker-nen und Spanngliedern entnommen wurden. So können die Materialkennwerte von Beton und Be-tonstahl ermittelt werden. Zusätzlich wird mit Dauerschwingversuchen die Wöhlerlinie des Spannstahls zur Ermüdungsberechnung expe-rimentell ermittelt. Es wurden Kalibrierfahrten durchgeführt, um das Berechnungsmodell an der Tragwirkung der realen Struktur verifizie-ren zu können. Während einer Dauermessung von über einem Monat wurden Messdaten unter fließendem Verkehr aufgezeichnet (Bild 2) und mit Klassier- und Zählverfahren aufbereitet. Diese ermöglichen die Generierung realistischer Bean-spruchungssituationen.

Bild 1: messtechnische ausrüstung der untersuchten Brücke

Bild 2: dehnungsmessung und Zuordnung von Fahrzeugen

Es wurden die Dehnungen verschiedener Spann-glieder und des Betons an einer Koppelfuge, so-wie einem ähnlichen Referenzquerschnitt ge-messen. Solche Koppelfugen stellen, aufgrund der Tatsache dass sie seinerzeit oft unzurei-chend bewehrt wurden, eine heute wohlbekannte Schwachstelle dar. Weiterhin wurde die Tempera-turverteilung in der Brücke über ca. zwei Monate

Auf Grundlage dieser Daten können verschiedene Ermüdungsmodelle untersucht und verglichen werden. Die detailliertere Kenntnis der Struktur, des Materials, der Einwirkungen und des aktu-ellen Schädigungsfortschritts ermöglichen eine Bewertung dieser Modelle. Der Deutschen For-schungsgemeinschaft (DFG) sei für die Förderung des Projekts ebenso gedankt, wie der Stadt Düssel-dorf für die Bereitstellung des Referenzbauwerks. Der AWISTA GmbH und dem Vermessungsamt der Stadt Düsseldorf sei für ihre tatkräftige Unter-stützung während der Kalibrierfahrt gedankt.

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Bild 1: cover des Buches „stahlbau – teil 1: grundlagen“

stahl-, holz und lEiChtBau

tunnElBau, lEitungsBau und BauBEtriEB

koMPlett überarbeitete auflage: stahlbau – teil 1: gruNdlageNIm Mai diesen Jahres wird die 5. Auflage des Buches „Stahlbau – Teil 1: Grundlagen“ erschei-nen. In dieser kompletten Überarbeitung wer-den die neuen Normen mit den neuen Nachweis-methoden berücksichtigt. Dabei stehen die DIN EN 1993-1-1 für Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten und die DIN EN 1993-1-8 für Anschlüsse im Vordergrund. Inhaltlich werden wesentliche Themen des Stahlbaus erläutert. Dazu zählen u. a.:

Stabtheorie und Querschnittwerte• Spannungsnachweise • plastische Querschnittstragfähigkeit • Stabilitätsnachweise • Berechnung nach Theorie II. Ordnung • Bemessung und Konstrukt ion von ge-• schraubten und geschweißten Verbindungen

Auf ca. 200 Seiten sind zahlreiche Berechnungs-beispiele enthalten, die die Anwendung von Be-messungs- und Konstruktionsregeln erläutern. Neben den zahlreichen Beispielen werden auch umfangreiche statische Berechnungen für zwei Hallenkonstruktionen vorgestellt. Dieses Lehr-buch richtet sich gleichermaßen an Studierende und in der Baupraxis tätige Ingenieure.

rubstahl 2013Im April dieses Jahres wird die Neuauflage der RUBSTAHL-CD erscheinen. Auf dieser CD sind die vom Lehrstuhl für Stahl-, Holz- und Leicht-bau entwickelten Lehr- und Lernprogramme enthalten. Dabei werden die aktuellen Bemes-sungsnormen DIN EN 1993-1-1 und DIN EN 1993-1-8 berücksichtigt. Die Programme dienen zur statischen Bemessung von Systemen, Quer-schnitten, sowie gelenkigen und biegesteifen Anschlüssen. Ein Teil dieser Programme wird als Download bereitgestellt.

uNtersuchuNgeN zuM systeMverhalteN eiNer MoNolithischeN tuNNelschale aus sPritzbetoN uNd sPritzbarer abdichtuNgEine anspruchsvolle Aufgabe im Tunnelbau ist die Abdichtung des Bauwerks gegen Grundwasser. Gerade komplizierte Geometrien wie Anschlüsse des Hauptquerschnitts an Querschläge oder Bahn-höfe stellen hier eine besondere Herausforderung dar. Im konventionellen Tunnelbau sieht der her-kömmliche Aufbau ein zweischaliges System vor,

wobei die beiden Schalen gänzlich voneinander getrennt betrachtet werden. Im Einzelnen besteht dieses aus der dem Gebirge zugewandten Spritz-betonschale, einer Abdichtungsfolie (Kunststoff-dichtungsbahn) mit Geotextil als wasserführende Schicht und Trennlage, sowie der inneren Ortbe-tonschale als endgültige Sicherung. Eine neue Al-ternative stellt ein System aus äußerer und inne-rer Spritzbetonschale inklusive einer spritzbaren Abdichtungsschicht in der Mitte dar, welches

bspw. derzeit beim Tunnelbauprojekt Crossrail im Großraum London zum Einsatz kommt. Ob-gleich Industrie und Fachwelt teilweise davon aus-gehen, dass solche Verbundstrukturen als quasi einschalig angesehen werden können, ist der bis-herige Ansatz zur Berücksichtigung des Lastab-trags beim Crossrailprojekt bislang konservativ: Basierend auf der Annahme, dass beide Spritz-betonschichten durch die elastische Membran getrennt sind, trägt rechnerisch nur die Innen-schale zum Lastabtrag bei.

An der Universität Cambridge wird derzeit ein For-schungsvorhaben zum Tunnelbauprojekt Crossrail durch die „Geotechnical and Environmental Re-search Group“ unter der Leitung von Prof. Keni-chi Soga durchgeführt. Hierbei soll die Wirkungs-weise des quasi einschaligen Ausbaus in solchen Bereichen, bei denen Querschläge an die Haupt-röhre angeschlossen sind, näher untersucht wer-den. Ziel ist es, die Spannungsverteilung in der Spritzbetonschale numerisch abbilden zu kön-nen. Hierfür ist zunächst die Kenntnis über das Systemverhalten der durch die gespritzte Abdich-tung getrennten Spritzbetonschale elementar. Im Zuge einer Forschungskooperation mit den Kolle-gen aus Cambridge wurden hierzu am Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb Un-tersuchungen zum Lastabtrag der Spritzbeton-schalen durchgeführt. Im Spritzbetonversuchs-stand SCOTT wurden hierzu Probekörper aus Stahlfaserspritzbeton, orientiert an der bei Cross-rail verwendeten Rezeptur, hergestellt. Anhand von Bohrkernen konnten dann die zeitabhän-gigen Entwicklungen der Materialeigenschaften, wie Druck- und Zugfestigkeit sowie Kriechen und Schwinden, ermittelt werden. Zum anderen wur-den monolithische Balken und Verbundbalken – durch die Abdichtung getrennt – aus Spritzbeton hergestellt und eingehender untersucht. In zwei Versuchsreihen wurden die Balken unter zwei möglichen Belastungssituationen geprüft. Die Spritzbetonschale und ihre Belastung im Bereich der Öffnung eines Querschlags wurden mithilfe

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNtunnElBau, lEitungsBau und BauBEtriEB

eines Vier-Punkt-Biegeversuchs (Bild 1) simuliert. Die Belastungssituation der Spritzbetonschale auf der gegenüberliegenden Seite des Querschlags wurde anhand eines Druckversuchs mit exzen-trischer Lasteinleitung (Bild 2) abgebildet. Die Balken waren mit entsprechender Messtechnik ausgestattet, um anhand der Dehnungen Aussa-gen zum Systemverhalten des Verbundbalkens treffen zu können.

Die Auswertungen erster Versuchsergebnisse zeigen, dass sich monolithische Balken und Ver-bundbalken unter Last sehr ähnlich verhalten. Beispielsweise stimmten die Momentenverläufe bei beiden Gruppen überein und die gemes-senen Dehnungen lieferten das a priori erwartete Bild. Vorläufig ist davon auszugehen, dass durch die spritzbare Abdichtung nicht, wie ursprüng-lich angenommen, ein heterogenes System ent-steht sondern statisch die äußere Schale voll zum Lastabtrag mit angesetzt werden kann. Die beiden Institute planen zeitnah hierzu gemeinsame Ver-öffentlichungen der Ergebnisse.

Bild 1: 4-Punkt-Biegezugversuch

Bild 2: druckversuch mit exzentrischer lasteinleitung

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mEChanik adaptivEr systEmE

Bild 1: delegation of the toyohashi university in Bochum (from left to right): master student Yuta Honda (TUT), Prof. Tamara Nestorović (ruB), Prof. naoki uchiyama (tut), Prof. shigenori sano (tut)

Bild 2: Visiting professors from romania: calin ciufudean and constantin Filote

New coNtacts – old cooPeratioNRuhr-Universität Bochum (RUB) is well known for its internationalization concept. Within that framework many existing cooperation concepts contribute to spreading and exchange of scientific ideas worldwide. Research Group Mechanics of Adaptive Systems has recently hosted new contact persons of the RUB partner universities with a long term cooperation tradition.

Cooperation with the Toyohashi University of Technology (TUT), Japan exists since 2001. It was established by Professors Kalthoff and Hiro Homma. After recent change of the contact per-son for cooperation at the Toyohashi Universi-ty, the new Japanese delegation has visited RUB in September 2012. Professor Naoki Uchiyama, the new contact person, accompanied by Profes-sor Shigenori Sano and the master student re-presentative Yuta Honda has presented their re-search activities at the meeting with the contact person of RUB, Prof. Nestorović. Both parties ha-ve expressed their readiness to fruitfully conti-nue cooperation regarding the existing exchange scheme between the two Universities. In this re-gard current RUB student applications are being considered for the exchange stay at the Toyohashi University.

Originating from research contacts within the „control“ scientific community, the cooperation with Stefan cel Mare University, Suceava from Romania was extended through the visit of Pro-fessors Calin Ciufudean and Constantin Filote in

September 2012, in the frame of the Erasmus Pro-gram, which this University has with RUB. Be-sides the teaching stuff exchange, within the stu-dent exchange program two students of the Stefan cel Mare University spent the winter semester at RUB. Discussed further cooperation should in-clude new joint projects with the Research Group Mechanics of Adaptive Systems.

visualisieruNg zeitabhäNgiger setzuNgeN iM rahMeN voN tuNNelbauProJekteNWährend eines Tunnelbauprojekts kommt es aufgrund des maschinellen Vortriebs an der Geländeoberkante zu Setzungen. Je nach Be-trag der Setzungen können diese an der ober-

irdischen Bebauung Schäden hervorrufen. Set-zungsmessungen liegen in der Regel in Form von großen Tabellen vor. Somit ist es sehr schwierig, ohne die Möglichkeit einer adäqua-ten Visualisierung, auf einen Blick die Ursache dieser Setzungen zu erkennen bzw. zu kommu-

inFormatik im BauwEsEn

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNinFormatik im BauwEsEn

nizieren. Aus diesem Grund wurde am Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen in Zusammenar-beit mit dem Lehrstuhl für Massivbau eine An-wendung zur Visualisierung von Setzungen in Abhängigkeit des Fortschritts des Tunnelbau-projekts entwickelt. Diese Anwendung wird auf einem Touch-Table bedient und visualisiert die Ergebnisse auf der großformatigen Wand im Vir-tual Reality Labor (s. Bild 1).

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 837 wurden bereits mehrere Produktmodelle zur Modellierung einer Tunnelbaustelle sowie ein Tool zur interaktiven Visualisierung projektbe-zogener Daten entwickelt. Zur Integration der Setzungsdaten wurde hierfür eine Erweiterung vorgenommen. Zur Darstellung der Setzungen können unterschiedliche graphische Komponen-ten verwendet werden. In diesem konkreten Fall findet eine Visualisierung auf Basis einer trian-gulierten Fläche bzw. georeferenzierter Kugeln statt. Die Größe der Setzungen wird dabei auf ei-ne Farbskala abgebildet. Da es sich bei Setzungen um zeitabhängige Daten handelt, bietet es sich zudem an, die Setzungen anhand einer Anima-tion in Abhängigkeit zum Tunnelfortschritt zu zeigen (Bild 2). Bei der dargestellten Umgebung handelt es sich um den Tunnelbau des Ostasts der Wehrhahnlinie in Düsseldorf. Die visualisierten Setzungsdaten wurden terrestrisch aufgenom-

Bild 1: Visualisierung fortschrittsabhängiger setzungen während des tunnelvortriebs im Virtual reality

labor

Bild 2: Zeitabhängige darstellung von setzungen in abhängigkeit vom tunnelfortschritt

men und vom Lehrstuhl für Massivbau aufgear-beitet. Durch die Visualisierung lässt sich sehr gut der Zusammenhang der Setzungen in Be-zug auf den Tunnelfortschritt erkennen. Ferner sind möglicherweise gefährdete Gebäude sehr anschaulich zu identifizieren.

augMeNted reality iM facility MaNage-MeNt auf basis Natürlicher MarkerDie längste und kostenintensivste Lebenszyklus-phase eines Bauwerks ist die Phase des Facility Managements (FM). In dieser Phase sind Facility Manager und Wartungspersonal damit beschäf-tigt, sowohl komfortables Wohnen und Arbeiten zu ermöglichen als auch Funktionsstörungen an

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Bild 1: integration Fm-relevanter informationen zur un-terstützung von navigations- und wartungsauf-gaben mittels augmented reality

Bild 2: iPad-screenshots des Prototyps im rahmen ei-ner Fallstudie im ia-gebäude

technischen Anlagen durch regelmäßige War-tung und Instandsetzung zu vermeiden. Um diese Aufgaben zu erledigen, müssen sie verteilte, un-formatierte und komplexe Gebäude- und War-tungsinformationen manuell zusammentragen, sortieren und analysieren. Allein der Lokalisie-rungs- und Navigationsaufwand bezüglich eines zu wartenden Objektes beträgt ca. 50% des ge-samten Wartungsauftrags.

Im Rahmen einer Kooperation mit dem Lehr-stuhl für Maschinenbauinformatik der Fakultät Maschinenbau entwickelt der Lehrstuhl für In-formatik im Bauwesen ein Framework zur digi-talen Unterstützung der Durchführung FM-re-levanter Wartungsaufgaben unter Verwendung von Augmented Reality (AR). Dabei werden In-formationen aus einem dreidimensionalen Ge-bäudemodell mit Wartungsaufträgen verknüpft, um anschließend folgende Teilaufgaben zu un-terstützen: 1) AR-basierte Navigation im Ge-bäude zur zu wartenden technischen Anlage;

inFormatik im BauwEsEn

2) AR-basierte Durchführung der eigentlichen Wartung. Auf Basis sogenannter natürlicher Marker (z.B. Notausgangsschilder) können an-schauliche Navigations- und Wartungsanwei-sungen in das Kamera-Live-Bild eines mobilen Tablets eingeblendet werden (Bild 1).

Natürliche Marker sind besondere, leicht zu er-kennende Objekte, deren Abmessungen, Positi-on und Orientierung bekannt sind. Werden die-se Marker im Live-Bild erkannt, kann ebenfalls die Position und Orientierung der Kamera in Be-zug auf den Marker berechnet und somit kon-textbezogene 3D-Informationen zur Navigation (Bild 2, links u. mittig) und zur Wartung (Bild 2, rechts) maßstabsgerecht mit dem Kamerabild überlagert werden. Das vorgestellte Framework wurde prototypisch für das iPad 2 auf Basis des AR-Frameworks metatio implementiert und im Rahmen einer Fallstudie zu Wartungsarbeiten an Rauchmeldern in der 6. Etage des IA-Gebäu-des erfolgreich getestet.

rub als eiNziger uNiversitärer vertreter auf der aNylogic-koNfereNzIm Bereich der Simulationssoftware wird Any-Logic von XJ Technologies mittlerweile zu den Marktführern gezählt und von namhaften Un-ternehmen wie Infineon, Strabag, Volvo, Thales oder Fraport verwendet. Aber auch staatliche Einrichtungen, wie beispielsweise die NASA oder das German Aerospace Center, zählen zu den Anwendern. Die Einsatzmöglichkeiten

sind vielfältig. Neben der Analyse von internen Prozessen, können unter anderem auch Alter-nativen in der Abwicklungslogistik bewertet oder die optimale Führung von Personenströ-men innerhalb von Gebäuden (bspw. Kaufhäu-sern, Bahnhöfen, Fußballstadion etc. ) ermittelt werden. Um das volle Spektrum der Anwen-dungsmöglichkeiten publik zu machen, hatte

statik und dynamik

NuMerische siMulatioN geotherMaler reservoirsEin aktuelles Forschungsthema am Lehrstuhl für Statik und Dynamik ist die numerische Si-mulation von hydraulisch induzierter Rissiniti-ierung und Risspropagation im Zusammenhang mit der sogenannten Stimulation geothermaler

Reservoirs. Aufbauend auf einem hygro-mecha-nischen Rissfortschrittsmodell für sogenanntes „hydraulic fracturing“, welches Teil einer derzeit laufenden Promotion ist, werden demnächst am Lehrstuhl für Statik und Dynamik zwei weitere Projekte in Zusammenhang mit Geothermiefor-schung beginnen.

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNinFormatik im BauwEsEn

XJ Technologies, im Anschluss an die weltbe-kannte Winter Simulation Conference (WSC), am 13.12.2012 in Berlin zur AnyLogic-Konfe-renz geladen. Obwohl diese Veranstaltung zum ersten Mal ausgerichtet wurde, haben sehr viele namhafte Unternehmen die Chance genutzt, das eigene Simulations-Knowhow zu präsen-tieren. Die Ruhr-Universität Bochum wurde als einzige universitäre Einrichtung eingela-den. Herrn Tobias Rahm wurde die Möglich-keit geboten, dem internationalen Fachpubli-kum seine Forschungsarbeit im Rahmen des SFB 837 zu präsentieren (Bild 1). Herr Rahm ist am Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen tätig, wo er, in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb, an der prozessorientierten Simulation von ma-schinellen Tunnelvortrieben forscht. Einer der zentralen Aspekte seiner Arbeit – die Verknüp-fung von zwei Simulationsmethoden in einem

Bild 1: tobias rahm präsentiert seine Forschungsarbeit auf der internationalen anylogic-konferenz

Modell – hat das Fachpublikum überzeugt. Fer-ner hat er auf interessante Art demonstriert, wie die Simulationssoftware AnyLogic in der Bau-wirtschaft eingesetzt werden kann. Sein Vor-trag mit dem Titel: „Simulation in Mechanized Tunneling“ ist als Video auf der AnyLogic-Web-site (http://www.anylogic.com) in voller Länge frei zugänglich.

Bild 1: Stimulation geothermaler Reservoirs: a) Fluidinjektion und komplexe Risskonfiguration, b) Hydraulisch indu-zierter riss, c) numerische analysen von hydraulisch induzierter rissausbreitung am ls statik & dynamik (extended Finite element method)

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statik und dynamik

hydrologiE, wassErwirtsChaFt und umwElttEChnik

Im Rahmen der seit Anfang 2013 laufenden Bo-chum Graduate School Applied Research on En-hanced Geothermal Energy Systems (AGES) wer-den an der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit der Fachhochschule Bochum in insgesamt 10 Promotionen unterschiedliche Aspekte der Nutzung von Tiefengeothermie behandelt. Am Lehrstuhl für Statik und Dynamik geht es dabei um die Entwicklung von numerischen Modellen und Simulationsmethoden für 3D numerische Simulationen hydraulisch induzierter Risse un-ter Berücksichtigung realistischer geologischer Gegebenheiten. Neben der Weiterführung der hygro-mechanischen Modellierung auf Basis der sogenannten Extended Finite Element Me-thod werden auch alternative Diskretisierungs-verfahren sowie Homogenisierungsmethoden

zur Ermittlung effektiver makroskopischer po-roelastischer Parameter bzw. Permeabilitäten untersucht. In gleichem thematischen Zusam-menhang liegt ein weiteres Forschungsprojekt mit dem Titel „Subsurface Modeling and Engi-neering: Robuste numerische Simulation von Versagensprozessen in Geomaterialien“, das am 1. August 2013, gefördert durch das Mercator Research Center Ruhr (MERCUR), beginnt. In diesem Projekt wird, aufbauend auf bereits am Lehrstuhl für Statik und Dynamik existierenden Modellen, der Fokus auf robusten und zuverläs-sigen numerischen Modellen für die Initiierung und Ausbreitung von Versagenszonen in Geoma-terialien liegen, die auch für großangelegte 3D Analysen mit komplexen Riss- bzw. Scherband-konfigurationen geeignet sind.

Neues regelwerk zur erMittluNg voN hoch-wasserwahrscheiNlichkeiteN deutsch-laNdweit Mit aNweNderseMiNar aN der ruhr-uNiversität bochuM eiNgeführtAm 6. Februar 2013 führte der Lehrstuhl für Hy-drologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik an der Ruhr-Universität Bochum in Zusammenar-beit mit der Fachgemeinschaft für Hydrologische Wissenschaften ein Seminar zur Einführung des Merkblattes M552 „Ermittlung von Hochwasser-wahrscheinlichkeiten“ der Deutschen Vereini-gung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V (DWA) durch. Insgesamt 40 Teilnehmende, da-von 21 aus der Wasserwirtschaftsverwaltung, 11 aus Ingenieurbüros und 8 aus Forschungseinrich-tungen, erhielten fundierte Informationen zu den Umsetzungsmöglichkeiten der verschiedenen, erstmalig in ein Regelwerk neu aufgenommenen, Verfahren und Methoden der Informationser-weiterung bei der Ermittlung von Hochwas-serwahrscheinlichkeiten. Hierzu sprachen vier Referenten, die maßgeblich am Merkblatt mitgear-beitet haben: Professor Günter Blöschl von der TU

Wien, Dipl.-Hydr. Uwe Büttner vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Ge-ologie, Professor Ralf Merz vom Helmholtz-Zen-trum für Umweltforschung UFZ Leipzig/Halle so-wie der Gastgeber, Professor Schumann von der Ruhr-Universität, der zugleich Sprecher der Ent-wicklergruppe war.

Die Vorträge orientierten sich an den Hauptka-piteln des Merkblattes und zeigten konkret die Anwendungsmöglichkeiten der dort vorgeschla-genen Methoden und Verfahren auf. Da die mei-sten Teilnehmer/-innen eigene Erfahrungen bei der Ermittlung von Hochwasserwahrscheinlich-keiten mitbrachten, wurden die etwaigen Pro-bleme in der Umsetzung des neuen Merkblattes intensiv diskutiert. Es zeigte sich, dass die Mög-lichkeiten, um die Aussagefähigkeit von Angaben zu Hochwasserwahrscheinlichen zu verbessern, wesentlich durch (notwendigerweise vorherge-hende) hydrologische Grundlagenarbeiten be-stimmt werden. Es ist vielfach notwendig, hierzu zeitlich variable Ergebnisse, mit Niederschlag-Ab-

fluss-Modellen extrapolierte Hochwasserabflüsse oder aber prozessbedingte Unterschiede im Ver-lauf von Verteilungsfunktionen in einem regional vergleichenden Kontext zu betrachten. Dies setzt regionale hydrologische Grundlagenarbeiten vo-raus. Derartige Betrachtungen können in der Re-gel nur mittelfristig, d.h. außerhalb von Einzelpro-jekten zur Ermittlung von Bemessungsabflüssen an einzelnen Querschnitten, erfolgen. Diese Prä-misse wurde von Teilnehmern als notwendige, aber zugleich kostenintensive Rahmenbedingung für konsistente und plausible Ermittlungen für Hochwasserwahrscheinlichkeiten anerkannt.

Insgesamt war die Qualität des Seminars (s. Bild 1) dank der hohen Kompetenzen der Refe-renten, aber auch durch die gut vorbereiteten Teilnehmer/-innen sehr hoch. Die, trotz wid-riger Witterungsbedingungen aus verschiedenen Teilen Deutschlands angereisten Gäste erhielten zahlreiche Anregungen und methodische Hin-weise zur Umsetzung des Merkblattes. Da die wesentliche Grundlage für die Ermittlung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten nach wie vor die statistische Analyse ist, stellte der Bochumer Lehrstuhl als praktikables Instrument hierfür sein Software-Paket („EXANTO“) bereit, eine „Freeware“ die in Deutschland und Österreich zunehmende Verbreitung findet.

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNhydrologiE, wassErwirtsChaFt und umwElttEChnik

Bild 1: einblick in die einführungsveranstaltung des merkblattes zur ermittlung von hochwasser-wahrscheinlichkeiten

Mit Sicherheit werden die Seminarteilnehmer/-innen als Multiplikatoren für die Umsetzung der hydrologisch anspruchsvollen Vorgaben des Merkblattes in ihren Arbeitsbereichen wirken. Weitere Einführungsveranstaltungen in ver-schiedenen Bundesländern sind bereits geplant. Das Seminar belegte somit die besondere Rolle, die der Bochumer Lehrstuhl für Hydrologie und Wasserwirtschaft im Bereich der angewandten, praxisnahen Hochwasserforschung in Deutsch-land einnimmt.

umwElttEChnik und ÖkologiE im BauwEsEn

fue-vorhabeN „iwrM - südafrika Phase ii - ausrichtuNg voN iwrM-MassNahMeN aN der wertschöPfuNg zur sicheruNg der Nach-haltigkeit“Im BMBF-geförderten FuE-Vorhaben „IWRM-Südafrika“ entwickelt U+Ö im Bauwesen In-strumente für die Planungs- und Entscheidungs-unterstützung (Planning and Decision Support Tools) für das Integrierte Wasserressourcenma-nagement im Mittleren Olifants in Südafrika. Im genannten FuE Vorhaben handelt es sich um ein

Verbundvorhaben mehrerer deutscher und süd-afrikanischer Partner. Die Universität Witten/Herdecke gGmbH (IEEM) koordiniert das FuE-Verbundvorhaben „IWRM-Südafrika“.

U+Ö im Bauwesen leistet einen Beitrag in der Komponente „IWRM Modellierung“ in Koope-ration mit dem Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten/Her-decke gGmbH (IEEM), dem Zentrum für Ent-wicklungsforschung (ZEF), DHI-WASY GmbH,

021

Bild 1: wasserversorgung und wasserverteilung mittlerer Olifants

umwElttEChnik und ÖkologiE im BauwEsEn

disy Informationssysteme GmbH und LAR Pro-cess Analysers AG. Projektbearbeiter in Bochum sind Dr.-Ing. Christian Jolk und Dipl.-Geogr. Björn Zindler.

In Abstimmung mit dem Department of Water Affairs, des südafrikanischen Wasser- und Um-weltministeriums, werden Methoden zur Ab-schätzung des Kontaminationsrisikos für die Wasserressourcen (Grundwasser und Oberflä-chenwasser) aufgrund möglicher Schadstoff-einträge aus Punktquellen und diffusen Quel-len entwickelt.

Das Untersuchungsgebiet Mittlerer Olifants be-findet sich nordöstlich von Johannesburg und Pretoria. In diesem semiariden Teil des Olifants Flusseinzugsgebietes finden sich wachsende Industriezonen (Bergbau, Kraftwerke, Metall-verarbeitung usw.), schnell und teilweise un-kontrolliert wachsende Siedlungen, industriell organisierte Landwirtschaft und Kleinbauern. Die ökologische Bedeutung des Olifants-Flusses ist mit erheblichen touristischen Werten verbun-den (Krüger Nationalpark). Darüber hinaus gibt es grenzüberschreitende wasserwirtschaftliche Verflechtungen und Verpflichtungen mit dem Nachbarland Mozambique.

Die im FuE-Vorhaben IWRM-Vietnam entwi-ckelten Instrumente für die Untersuchung und Bewertung gesamter Flusseinzugsgebiete mit dem Ziel der Identifizierung und Lokalisierung wasserwirtschaftlicher Problemgebiete werden an südafrikanische Verhältnisse angepasst und weiterentwickelt. Zudem erfolgt in Kooperation mit der Firma disy Informationssysteme GmbH die Entwicklung eines Datenbankmanagement-systems zur Bereitstellung relevanter wasserwirt-schaftlicher Daten und Modelle.

Eine solche systematische, gestufte, GIS-ge-stützte wasserwirtschaftliche Analyse wurde bisher in Südafrika nicht entwickelt und ange-

Neues aus deN lehrstühleN uNd arbeitsgruPPeNumwElttEChnik und ÖkologiE im BauwEsEn

wendet. Sie ermöglicht einen kosteneffizienten und gezielten Einsatz von Untersuchungen und Maßnahmen für das Integrierte Wasserressour-cenmanagement.

Ergebnis des FuE-Vorhabens ist ein Planungsatlas für das Integrierte Wasserressourcenmanagement im Mittleren Olifants Flusseinzugsgebiet und ein zugehöriges Methodenhandbuch. U+Ö leistet da-mit einen Beitrag zur Weiterentwicklung der was-serwirtschaftlichen Planung in Südafrika.

Weitere Informationen finden sich unter: http://www.ruhr-uni-bochum.de/ecology und http://www.iwrm-southafrica.de.

Bild 2: mittlerer Olifants

023

Bild 1: kryogene risse in der

deckschicht

Bild 2: duktilitätsprüfung am alten, harten (Bild oben) und am frischen, weichen (Bild unten) Bitumen

vErkEhrswEgEBau

eiNsatz voN reJuveNatoreN bei der wieder-verweNduNg voN asPhalt Mit zunehmender Nutzungsdauer einer As-phaltstraße steigt die Viskosität des Bitumens, es wird härter und spröder. Das Ende eines Le-benszyklus einer Asphaltbefestigung wird daher oft durch die Versprödung des Bindemittels und der hierdurch entstehenden kryogenen Rissbil-dung (Bild 1) verursacht.

Die effektive Nutzung von Ausbauasphalt mit ver-sprödeten Bindemitteln ist heute und in der na-hen Zukunft − insbesondere vor dem Hintergrund eines nachhaltigen Ressourcenmanagements − eine wichtige technologische Herausforderung. Bisher kann das in Ausbauasphalt vorhandene Bindemittel aufgrund seiner Alterung nur in be-grenztem Maße bei der Herstellung eines neuen Asphaltmischgutes aktiviert werden. Durch Zu-gabe von Rejuvenatoren sollen diese Alterungs-prozesse aufgehalten bzw. umgekehrt und das Bitumen im Ausbauasphalt idealerweise wieder in seinen rheologischen Ausgangszustand ver-setzt werden (vgl. hierzu Bild 2).

gleichend betrachtet werden. Dazu sind die Wirk-mechanismen der Produkte in einem spröden Bi-tumen zu erarbeiten.

Bisher sind zwei Wirkungsweisen (fluxend und reduzierend) bekannt. Fluxende Rejuvenatoren sind zumeist Schweröle, die das Bitumen „weich- machen“, oder flüssige Zusatzmittel, die gezielt die Bestandteile des Bitumens, deren Gehalt durch Oxidation und Destillation reduziert wird, ersetzen. Rejuvenatoren mit reduzierenden Eigenschaften rufen hingegen chemische Reaktionen im geal-terten Bindemittel hervor, die eine Reversion der oxidativen Prozesse im Asphalt und somit eine Re-duktion des Asphaltengehaltes bewirken sollen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ne-ben der Wirksamkeit auch die Dauerhaftigkeit der „Verjüngung“ durch simulierte Alterungspro-zesse ermittelt. Nach der umfassenden Charak-terisierung der Art und Dauer der Wirkung der Rejuvenatoren wird in Abhängigkeit von diesen Ergebnissen eine Auswahl an besonders geeig-neten Produkten getroffen. Mit diesen Produkten erfolgt eine umfassende Untersuchung der Aus-wirkungen auf die performance-orientierten As-phalteigenschaften. Hierzu werden zunächst La-boruntersuchungen und im Anschluss daran Erprobungen im Rahmen von Straßenbaumaß-nahmen durchgeführt, wissenschaftlich beglei-tet und dokumentiert.

Mit dem vom Lehrstuhl für Verkehrswege-bau bearbeiteten Forschungsprojekt wird zu-nächst eine materialbeschreibende Marktanaly-se durchgeführt, mit der die Stoffeigenschaften grundsätzlich verträglicher Rejuvenatoren ver-

liste der ProfessureN der fakultätBaustofftechnik ▪univ. Prof. dr.-ing. r. BreitenbücherVerkehrswesen - Planung und management ▪univ. Prof. dr.-ing. J. geistefeldtmechanik - materialtheorie ▪univ. Prof. dr. rer. nat. k. hacklwindingenieurwesen und strömungsmechanik ▪univ. Prof. dr.-ing. r. höfferstahl-, holz- und leichtbau ▪univ. Prof. dr.-ing. r. kindmanninformatik im Bauwesen ▪univ. Prof. dr.-ing. m. königmassivbau ▪univ. Prof. dr.-ing. P. markstatik und dynamik ▪univ. Prof. dr. techn. g. meschkemechanik adaptiver systeme ▪Univ. Prof. Dr.-Ing. T. NestorovićVerkehrswegebau ▪univ. Prof. dr.-ing. m. radenberggrundbau, Boden- und Felsmechanik ▪univ. Prof. dr.-ing. t. schanzhydrologie, wasserwirtschaft und umwelttechnik ▪univ. Prof. dr. rer. nat. a. schumannmechanik – kontinuumsmechanik ▪univ. Prof. dr.-ing. h. steebumwelttechnik und Ökologie im Bauwesen ▪univ. Prof. dr. rer. nat. h. stolpetunnelbau, leitungsbau und Baubetrieb ▪ univ. Prof. dr.-ing. m. thewessiedlungswasserwirtschaft und umwelttechnik ▪univ. Prof. dr.-ing. m. wichern

terMiNe akademische Jahresfeier 2013 ▪Fr., 29. november 2013 ab 16:30 im saal 2a/b des Veranstaltungszentrums der ruB

koNtakte uNd Nähere iNforMatioNeNNähere Informationen zu Forschung und Lehre sind unter der Fakultätshomepage http://www.rub.de/fbi zu finden. die leiter der lehrstühle und arbeitsgruppen stehen gerne für weitere auskünfte zur Verfügung.

iMPressuM – für deN iNhalt veraNtwortlichProf. dr.-ing. m. radenberg, Fakultät für Bau- und umweltingenieurwissenschaften,ruhr universität Bochum, 44780 Bochum