Das Projekt "Teilprojekt A01: Eine neue Methodologie zur Übertragung effizienter Lastabtragsmechanismen aus der Natur auf Strukturen aus Carbonbeton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Angewandte Mechanik durchgeführt. Ziel des TP A01 (Reese/Simon) ist es, mit Hilfe eines sogenannten modularen Strukturgenerators möglichst viele in der Baupraxis umsetzbare Varianten von bioinspirierten Strukturen aus Carbonbeton zu generieren. Dafür werden die in TP A03 erhobenen Daten verwendet, um einzelne Module von Pflanzen zu definieren, nachzubilden, an bautechnische Anforderungen anzupassen und dann effizient zu berechnen. Basierend auf einer neuartigen Kombination von Substrukturtechnik, Modellreduktion und Kombinatorik wird damit ein Screening-Algorithmus entwickelt, der diese Elemente automatisiert zu biologisch inspirierten Strukturen zusammenstellt.
Das Projekt "Teilprojekt C03: Numerische Homogenisierung und Mehrskalenmodellierung mit bildgebenden Verfahren zur Analyse des Tragverhaltens von Schalenstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fakultät für Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik durchgeführt. In TP wird eine Simulationsmethode zur Analyse des statischen Verhaltens von Schalenstrukturen aus Carbonbeton entwickelt. Der Fokus liegt auf der numerischen Homogenisierung ihrer inneren Struktur. Die Methode erlaubt die Berechnung großer Strukturen, bei detailliertem Einblick ins Innere des Materials. Das Besondere ist, dass für die Ermittlung der für die Schalentheorie erforderlichen Schnittgrößen ein an die Kinematik angepasstes repräsentatives Volumenelement entwickelt wird. Für eine realitätsnahe Abbildung der inneren Struktur werden bildgebende Verfahren eingesetzt. Die daraus resultierende Geometriebeschreibung wird mit einer neuartigen Scaled Boundary Finite Element Method modelliert.
Das Projekt "Teilprojekt C05: Mehrskalenmethode zur Simulation der Resilienz und des Bruchverhaltens heterogener Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Mechanik und Flächentragwerke durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist, die für Lokalisierungseffekte geeignete Mehrskalenprojektionsmethode für Heterogenitäten und Risse in schalenartigen Strukturen bei finiten Deformationen zu erweitern, um bei der Bewertung der Resilienz dünnwandiger Carbonbetonstrukturen gegenüber verschiedenen Belastungen das für das Versagen wichtige Mesoskalenverhalten detailliert berücksichtigen zu können. Rissinitiierung und -fortschritt werden mittels XFEM in Kombination mit gradientenerweiterter Schädigung simuliert.
Das Projekt "Teilprojekt A02: Theoretisch-numerische Abbildung biologischer Entwicklungsprozesse als Strukturgenerator für den Entwurf von Tragwerken aus Carbonbeton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke durchgeführt. In TP A02 (Kaliske) werden neue, bioinspirierte Ansätze für den wachstumsoptimierten Entwurf von technischen Strukturen aus Carbonbeton entwickelt. Biologische Entwicklungsprozesse natürlicher Strukturen (z. B. Wachstum von Pflanzen) führen auf ideale und effizient lastabtragende Systeme bei minimalem Materialeinsatz. Diese biologischen Entwicklungsprozesse und -prinzipien werden identifiziert, theoretisch-numerisch abgebildet (Multiphysik) und nach Diskretisierung auf Strukturebene in einen evolutionären Strukturgenerator überführt, der die langzeitoptimierten Grundprinzipien biologisch gewachsener Strukturen dem technischen Strukturentwurf zugänglich macht.
Das Projekt "Beseitigung der durch Umweltschaeden hervorgerufenen statischen Gefaehrdung des Schlosses Ulrichhusen (Mecklenburg-Vorpommern) im Rahmen eines Modellvorhabens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Architekturbüro Giel durchgeführt.
Das Projekt "Sim4DLG: Simulationsunterstützte Designoptimierung Lebenszyklus orientierter Gebäude" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GRAT - Gruppe zur Förderung der Angepassten Technologie, Center for Appropriate Technology durchgeführt. Das Dissertationsprojekt Simulationsunterstützte Designoptimierung Lebenszyklus orientierter Gebäude optimiert die Gebäudeperformance für ökologische CO2-neutrale Gebäude in Österreich. Mittels dynamischen Simulationen soll erforscht werden inwieweit die ökologische und energetische Effizienz von innovativen Gebäudekonzepten gegenüber fachüblichen statischen Berechnungen optimiert werden kann. Neben der Gebäudegeometrie werden Design beeinflussende Parameter wie Wärmedämmung und Luftdichtheit, passive solare Gewinne und thermische Speicherkapazität von Bauteilen, Tageslichtnutzung, interne Wärmegewinne und Haustechnikkonzepte in die dynamischen Simulationen eingebunden und im Detail untersucht. Bei der Wahl der Baustoffe und Konstruktionen werden sowohl bauphysikalische auch ökologische Eigenschaften berücksichtigt. Die Haustechnikkonzepte der Fallbeispiele beinhalten Varianten mit und ohne mechanische Belüftung. Die Bereitstellung der elektrischen und thermischen Energie ist in diesem Projekt auf den Bereich der erneuerbaren Energieträger eingegrenzt, wovon zumindest ein Teil über Solarenergie bezogen werden soll. Im Rahmen der Designoptimierungen werden alle Varianten der Fallbeispiele als Nullenergie bzw. Plusenergiegebäude geplant, wobei zumindest auch ein Gebäudekonzept für einen netzunabhängigen Betrieb ausgelegt werden soll. Dabei sollte jedoch nicht vergessen werden das Gebäude in der Regel für Menschen geplant und errichtet werden und der thermische Komfort bzw. die Einhaltung der Kriterien zum Erreichen des thermischen Komforts daher an erster Stelle stehen sollte. Für eine Verifizierung der Funktionalität der entwickelten Gebäudekonzepte wird deshalb ergänzend ein innovatives Monitoringsystem zur Messung sämtlicher Energieströme und raumklimatischer Parameter der Wohneinheiten geplant. Neben der Entwicklung und Optimierung der Gebäudekonzepte selbst werden auch die Planungs- und Produktionsabläufe berücksichtigt. Eine ausführliche Dokumentation über die Einbindung der dynamischen Simulationen in den Planungsprozess soll Erkenntnisse für eine bessere und dynamischere Abwicklung von zukünftigen integralen Planungsprozessen geben. Im Anschluss wird die Übertragbarkeit der erarbeiteten Konzepte und Strategien für andere Regionen mit unterschiedlichen klimatischen oder konstruktiven Ausgangsbedingungen untersucht.
Das Projekt "Erfassung historischer Naturwerksteinvorkommen als Grundlage für deren umweltverträgliche Reaktivierung zwecks Restaurierung national bedeutender Kulturgüter in Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Umwelt durchgeführt. Immer mehr Denkmäler (nicht nur) in Bayern leiden an Steinzerfall, ausgelöst durch verschiedene schädliche, meist anthropogen bedingte Umwelteinflüsse. Die daraus resultierenden Auswirkungen und mögliche Abhilfemaßnahmen wurden in diversen Forschungsvorhaben ausführlich untersucht. Mit den Folgen der von Mensch und Tier verursachten Umweltbelastungen (durch Rauchgas, Fein-staub, Urin, Salzstreuung etc.) muss sich die Denkmalpflege ständig auseinandersetzen. Neben den natürlichen Verwitterungserscheinungen, die meist nur durch Feuchtigkeit und Frost hervorgerufen werden, sind es gerade diese Einflüsse, die zu enormen Natursteinschäden an einer Vielzahl von Baudenkmälern führen. Diese Schäden äußern sich in der Praxis oftmals so massiv und teilweise statisch so bedenklich, dass eine Restaurierung des Naturwerksteins nicht mehr ausführbar und somit ein Komplettaus-tausch zwingend erforderlich ist. Von Seiten der Denkmalpflege wird darauf gedrungen, dass das Ersatz- oder Austauschmaterial für die verwitterten Partien möglichst von der gleichen Naturwerksteinvarietät stammt. Viele von der Denkmalpflege gesuchte Naturwerksteine werden jedoch seit Jahren nicht mehr ab-gebaut und stammen aus Steinbrüchen, die zugewachsen, verfüllt, unter Wasser stehen oder gar nicht mehr bekannt sind. In manchen noch in Betrieb befindlichen ehemaligen Naturwerkstein-Brüchen wird kein Naturwerkstein mehr gewonnen, sondern es werden dort oft nur noch unter Zuhilfenahme von Sprengungen Schotter, Splitt, Wasserbausteine oder Zementzuschlag produziert. Wiederholt traten Vertreter des Bayerischen Landesamts für Denkmalpflege an das Bayerische Geologische Landesamt heran, mit der Bitte, 'Bezugsquellen' von bestimmten Naturwerksteinen zu benennen. Dies geschah z.B. Anfang der Neunziger Jahre, als Austauschmaterial für Bauobjekte gesucht wurde, bei denen Regensburger Grünsandstein (wie z.B. für die Steinerne Brücke in Regensburg) verwendet wurde. Das Bayerische Geologische Landesamt (seit 1.8.2005 Bayerisches Landesamt für Umwelt, Abt. Geologischer Dienst) ließ damals mit finanzieller Unterstützung des Bayerischen Wirtschafts-ministeriums im Rahmen einer Erkundungskampagne nach Regensburger Grünsandstein 17 Boh-rungen mit einer Bohrstrecke von insgesamt 437 m niederbringen. Zeitgleich wurden auch mehrere historische Grünsandsteinbrüche befahren und beprobt (POSCHLOD 2009, POSCHLOD & WAMSLER 2009, POSCHLOD et al. 2017). Unter Berücksichtigung von konkurrierenden Nutzungen (z.B. Wasserschutz, Naturschutz, Bannwald, Gewerbegebiet etc.) wurden mehrere Potentialflächen ausgewiesen, in denen man hochwertigen Grünsandstein abbauen könnte; eine dieser Flächen liegt nördlich des alten aufgelassenen Steinbruchs Ihrlerstein. (Text gekürzt)
Das Projekt "Optimierung des Deichmonitorings für eine zuverlässige Identifikation und Bewertung von Schwachstellen - Entwicklung eines Monitoringskonzeptes auf der Basis von Untersuchungen und einer geostatistischen Bearbeitung der Ergebnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Grundbau und Bodenmechanik durchgeführt. Für eine zuverlässige Identifikation, Bewertung und Überwachung von Schwachstellen ist es erforderlich, das instationäre Verhalten der Sickerlinie und der Aufsättigung, die Änderungen des Spannungszustandes sowie die Änderungen der Festigkeitsparameter zu kennen. Weiterhin ist eine Einschätzung der Inhomogenitäten des Dammmaterials erforderlich. Es soll ein Monitoringkonzeptes auf der Basis von Untersuchungen und einer geostatistischen Bearbeitung der Ergebnisse entwickelt werden. Ansatz: Baugrunderkundungen können in diesem Zusammenhang aufgrund der Natur der Sache lediglich punktuelle Informationen liefern. Die aus Labor- und Feldversuchen ermittelten oder abgeleiteten Bodenkennwerte geben das zeitlich veränderliche Verhalten oft nicht wieder und unterliegen infolge des inhomogenen Aufbaus des Baugrundes Streuungen. Geophysikalische Messverfahren können Profile über den Deichaufbau liefern, aber keine direkten Aufschlüsse über bodenmechanisch relevante Parameter. Sie sind aufgrund vielfältiger Einflüsse auf die Messung durch direkte Aufschlüsse zu spezifizieren. Auf der Grundlage von zunächst durchzuführenden theoretisch wissenschaftlichen Ausarbeitungen sollen geeignete Messgeber und Messverfahren entwickelt sowie Messungen und Untersuchungen an einem realen Bauwerk vorgenommen werden. Der Standort für den in situ Versuch wird so ausgewählt, dass eine entsprechende Belastung infolge Einstau gegeben ist und die Forschungsergebnisse einschließlich der Verfahren und Messgeber auf andere Standorte anwendbar sind. Ziel: Folgt man der oben aufgeführt phänomenologischen Beschreibung der Abläufe, so lassen sich zwei Ziele für das Forschungsvorhaben identifizieren: Entwicklung eines innovativen Monitorings zur Erfassung des Wassergehaltes des Bodens, der Porenwasserspannungen und der Spannungsänderungen infolge Einstau, begleitet durch ein Laborversuchsprogramm zur Ermittlung der Festigkeitsparameter und deren Veränderung infolge Aufsättigung. Adaption geostatistischer Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Verteilung und Auftrittswahrscheinlichkeit von Schwachstellen an die Spezifikationen von Deichen.
Das Projekt "Entwicklung, Bau und Erprobung eines Belastungsfahrzeugs für Eisenbahnbrücken BELFA-DB - Teil 1: Vorlaufforschung und -entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremen, Institut für Experimentelle Statik durchgeführt. Die Deutsche Bahn AG (BD) verfügt über ca. 30000 Brücken. Der Anteil statisch problematischer Stahlbeton- und Mauerwerksbrücken, der für die Fortnutzung auf der Basis experimenteller Tragsicherheitsbewertung geeignet ist, wird auf ca. 2000 Brückenüberbauten geschätzt. Ziel dieses Projekts ist die Klärung der Entwicklungs- und Einsatzbedingungen für ein spezielles Belastungsfahrzeug BELFA-DB als Voraussetzung für ein nachfolgendes Bau- und Erprobungsvorhaben.Mit Einsatz des BELDFA-DB kann die Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit massiver Eisenbahnbrücken zum Zwecke der Substanzerhaltung und Ressourcenschonung nachgewiesen werden. Ergebnis: Fortführung der Forschung im 2. Teilprojekt: 'Bau- und Betriebsplanung'.
Das Projekt "Recherche und Aufbereitung von Profildaten für Punkt- und Flächendatenbanken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät, Institut für Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Ökologie der Ressourcennutzung durchgeführt. Für das Land Brandenburg werden in den nächsten Jahren neue Bodenkarten im Maßstab 1:50000 erarbeitet. Neben Neukartierungen werden auch Altunterlagen mitverwendet. Dazu sind Laborergebnisse und detaillierte Profilbeschreibungen von Niederwasser aus dem Moorarchiv der HUB nach fachlichen und geostatischen Gesichtspunkten herauszusuchen, aufzubereiten und entsprechende EDV-Anforderung abzulegen. Es ist eine Methodik zu erarbeiten, wie Informationen aus den Unterlagen für die Ausgrenzung von Substratsubtypen nach KA4.
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