Brückenbau
A - 39 Verstärkung einer Stahlbrücke mit CFK-Pflaster
Im Streckennetz der Deutschen Bahn befinden sich über 5.000 Stahlbrücken, die älter als 80 Jahre sind. Es liegt auf der Hand, dass Brücken dieses Alters zum Teil erhebliche Schäden, z.B. Ermüdungsrisse, aufweisen. Ein Ersatz der geschädigten Brücken in dieser Größenordnung ist aus ökonomischer, ökologischer und bauhistorischer Sicht nicht sinnvoll. Vielmehr muss die Nutzungsdauer des Bestandes durch geeignete Verstärkungsmaßnahmen verlängert werden. Eine Möglichkeit der Verstärkung ist der Einsatz von CFK-Lamellen, die wie ein Pflaster mittels Kleber gezielt an den betroffenen Stellen aufgebracht werden.
Im Rahmen der Arbeit sind zunächst Recherchen zu CFK-Pflastern und zur Klebetechnik erforderlich. Anhand eines Beispielbauwerks sollen neuralgische Stellen im Tragwerk identifiziert und mit einem FE-Programm abgebildet werden. Anschließend wird die Verstärkung durch CFK-Pflaster im ungestörten Klebverbund im Modell ergänzt und die Wirksamkeit der Pflaster an diesen Stellen bewertet.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Jakob Vogt
Telefon: +49 351 463-45610
E-Mail:
A - 38 Wiederverwendung von Betonbauteilen aus dem Rückbau von Talbrücken
Deutschlands Brücken sind in einem maroden Zustand. Über 4.000 Brücken im deutschen Autobahnnetz müssen bis 2032 dringend saniert oder neugebaut werden. So steht z.B. allen 60 Brücken der Sauerlandlinie der Abbruch bevor. Neben der notwendigen Forschung zum Erhalt, der Verstärkung und der Lebensdauerverlängerung von Brückentragwerken, steht heute die Frage im Vordergrund, wie die Umweltbelastungen aus dem Abbruch von Brücken reduziert werden können. Vor dem Hintergrund, dass das Bauwesen für 60% der weltweiten Abfälle verantwortlich ist, ist die Wieder- und Weiterverwendung von Bauteilen aus dem Rückbau im Sinne eines „Bridge Minings“ ein vielversprechender Ansatz.
Im Rahmen der Arbeit soll ein Wiederverwendungszyklus für Betonbauteile aus dem Rückbau von Talbrücken unter Berücksichtigung von Rückbauverfahren, Logistik, Bewertungsmethoden und Verwertungspotentialen abgeleitet werden. Die Arbeit leistet somit einen wertvollen Beitrag zur Vermeidung von Bauabfällen und der Ressourcenschonung.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
Raúl Enrique Beltrán Gutiérrez M.Sc.
Telefon: +49 351 463 33675
E-Mail:
A - 37 Untersuchung und Entwicklung von Tragwerkskonzepten für stark gekrümmte Brücken
Das Planen von Brückenbauwerken mit stark gekrümmter Grundrissgeometrie ist eine anspruchsvolle Ingenieuraufgabe. Diese Herausforderung wird durch große Stützweiten und Bauwerksbreiten verstärkt, was zu Zwängungen, Torsion und ungleichmäßiger Schubverformung im Querschnitt führt. Besondere ingenieurtechnische Lösungen sind erforderlich, insbesondere wenn ein solches Bauwerk über bestehende Verkehrswege errichtet werden soll. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Erstellung eines eigenen Brückenentwurfs, der zeigt, wie diese Herausforderungen bewältigt werden können.
Den fachlichen Einstieg soll eine Literaturrecherche und Analyse bereits realisierter Brücken bieten. Basierend auf diesen Erkenntnissen sollen eigene Entwürfe für ein stark gekrümmtes Bauwerk mit großer Stützweite, Bauwerksbreite und über laufenden Verkehr erstellt und diskutiert werden. Dabei bestehet die Möglichkeit, innovative und nachhaltige Lösungsansätze in den Entwurf zu integrieren. Am Beispiel einer Vorzugsvariante werden numerische Berechnungen durchgeführt, welche den Einfluss der unterschiedlichen geometrischen Zwangspunkte (Krümmung, Stützweite, Brückenbreite) auf das Tragverhalten der Brücke aufzeigen.
Ansprechpartner:
EIBS Entwurfs- und Ingenieurbüro Straßenwesen GmbH
Dipl.-Ing. SFI Christian Miersch
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A - 36 Untersuchung der Spannbetonbauweise in der Hochmoderne
Die Spannbetonbauweise steht wie keine andere Bauweise für den Brückenbau der Nachkriegszeit. Allein im Netz der Bundesfernstraßen sind über 9.700 Spannbetonbrücken mit einem Baujahr zwischen 1937 und 1980 erfasst. Dies entspricht einem Anteil von ca. 41 %. Der hohe Anteil an Spannbetonbrücken zeigt die Vorteile der damals neuen Bauweise gegenüber der Stahlbeton- und Stahlbauweise. Zahlreiche Konstruktionstypen, Spannverfahren und Bauverfahren, wie z. B. das Taktschiebeverfahren, wurden entwickelt und bis heute angewendet. Während der langen Entwicklungszeit traten aber auch Fehler, Schäden und Unzulänglichkeiten auf, die bisher in der Bautechnikgeschichte nicht berücksichtigt wurden. Gerade diese Fehlschläge sind Indikatoren für Innovationen im Spannbetonbau und für das Bauwesen der Hochmoderne. Genau diese Innovationen sollen für eine ganzheitliche Würdigung von Spannbetonbauwerken herangezogen werden, da diese bislang ausbleibt. Stattdessen kommt es vermehrt zum Abriss der Bauwerke und damit zum Verlust von bedeutender Bautechnik.
Im Rahmen einer Projekt- oder Diplomarbeit kann aus den folgenden Aufgaben gewählt werden:
- Recherche und Analyse der Entwicklung der Spannbetongeschichte und Herausarbeitung der Entwicklungsschritte von Spannverfahren, Verankerungsmitteln oder Bauweisen.
- Analyse der bei der Spannbetonbauweise aufgetretenen Probleme und Schäden sowie der Akteure/Firmen und deren Diskussion über die richtige Herstellung von Spannbetonbauwerken.
Die konkrete Aufgabenstellung wird nach Absprache individuell angepasst. Bei Diplomarbeiten wird der Umfang der Aufgabenstellung erweitert durch, z.B.:
- Nachrechnung historischer Spannbetonbrücken unter Berücksichtigung aktueller Normen und Lastansätze und Bewertung der Probleme der ursprünglichen Konstruktion und der aufgetretenen Schäden.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Jakob Vogt
Telefon: +49 351 463-45610
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A - 35 Instandsetzungsmaßnahmen von Brücken der Bauart Walzträger in Beton
Etwa 26.000 Brücken befinden sich aktuell im Netz der Deutschen Bahn. Brücken der Bauart Walzträger in Beton (WiB) stellen davon einen Anteil von circa 20 % dar. Die Bauwerke haben mittlerweile eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 82 Jahren erreicht und befinden sich häufig in einem sanierungsbedürftigen Zustand. Aufgrund äußerer Schäden wird die Variante Sanierung und Erhalt nur selten in Betracht gezogen. Viel zu häufig werden die Brücken abgebrochen und durch Neubauten ersetzt.
Der Erhalt sowie die Weiternutzung bestehender Bauwerke nimmt im Hinblick auf Ressourcenschonung und Klimaschutz eine immer größere und zentralere Bedeutung im Bauwesen ein. Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, durch welche Maßnahmen die Nutzungsdauer von WiB-Brücken verlängert werden kann.
Die Projekt- oder Diplomarbeit umfasst folgende Arbeitsschritte:
- Auswertung des WiB-Bestandes im Netz der Deutschen Bahn
- Auswertung häufig auftretender Schäden
- Untersuchung von Möglichkeiten zur Instandsetzung
- Bei Diplomarbeiten: Ökobilanzierung zum Vergleich von Ersatzneubau und Instandsetzung von WiB-Brücken anhand eines Beispiels
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Jenny Keßler
Telefon: +49 351 463 39004
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A - 34 Orthotrope Fahrbahnplatte
Die orthotrope Fahrbahnplatte ist seit den 1950er Jahren eine verbreitete Konstruktionsweise der Deckplatte von Hohlkasten- oder Plattenbalkenquerschnitten als Fahrbahnträger von Hängebrücken oder Schrägkabelbrücken in Deutschland. Aufgrund konstruktiver Defizite und erhöhten Verkehrslasten weisen diese Brücken heute erhebliche Ermüdungsschäden auf.
Im Rahmen der Arbeit sollen verschiedene Verstärkungsmöglichkeiten recherchiert und bewertet werden. An einem konkreten Beispiel soll eine aussichtsreiche Verstärkungsmöglichkeit konstruktiv geplant und nachgerechnet werden.
Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Oliver Mosig
Telefon: +49 351 315864106
E-Mail:
A - 33 Umnutzung einer historischen Eisenbahnbrücke zu einer Fuß-/Radwegebrücke
Aufgrund von Streckenstilllegungen sind vielerorts historische Brücken ohne Funktion und wurden in Teilen bereits zurückgebaut. Mitunter sind diese Brücken stadtprägend und stehen unter Denkmalschutz. Am Beispiel einer Stahlfachwerkbrücke soll ein Konzept zur Umnutzung zu einer Fuß- und Radwegebrücke erarbeitet werden. Neben statischen Nachweisen zur Trag- und Gebrauchsfähigkeit des Bestandsbauwerks sollen verschiedene Entwürfe für einen anforderungsgerechten Zugang zur Brücke (z. B. Rampenbauwerke) erarbeitet werden.
Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden in Abhängigkeit individueller Interessen und dem Umfang.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Oliver Mosig
Telefon: +49 351 315864106
E-Mail:
A - 32 Nachrechnung von Gewölbebrücken
Gewölbebrücken aus Mauerwerk zählen zu den ältesten und widerstandsfähigsten Tragwerken und haben einen signifikanten Anteil am Brückenbestand in Deutschland. Die rechnerischen Nachweise der Tragfähigkeit können mit konservativen Annahmen und Modellierungsansätzen häufig nicht erbracht werden. Im Rahmen der Arbeit soll untersucht werden, inwieweit mit verschiedenen Modellierungsansätzen (Stabwerk, Flächentragwerk, Volumenelemente) die rechnerische Tragfähigkeit eines Gewölbebogens gesteigert werden kann. Durch die Variation verschiedener geometrischer Größen (z. B. Stützweite, Stichhöhe, Bogenform) sollen Einflussparameter identifiziert und bewertet werden. Die Berechnungen sollen mit dem FE-Programm SOFiSTiK durchgeführt werden. Bei Bedarf kann eine Einführung in das Programm gegeben werden.
Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Oliver Mosig
Telefon: +49 351 315864106
E-Mail:
A - 31 Ertüchtigungs- und Instandsetzungskonzepte historischer Bahnbrücken unter Berücksichtigung des Denkmalschutzes
Im Netz der DB befinden sich nahezu 10.000 Brücken, die älter als 100 Jahre sind und damit ihre rechnerische Lebensdauer erreicht haben. Aufgrund von erhöhten Verkehrslasten und konstruktiven Mängeln weisen diese Brücken mitunter Defizite auf. Allein aus begrenzten finanziellen und personellen Ressourcen wird es nicht möglich sein all diese Bauwerke zu ersetzen, vielmehr sind Verstärkungs- und Instandsetzungskonzepte zu entwickeln, um diese Brücken zu ertüchtigen. Darüber hinaus sind diese Bauwerke auch Zeugnisse baukultureller Entwicklung und stehen häufig unter Denkmalschutz.
Im Rahmen der Arbeit sind für historische Brückenbauwerke Instandsetzungs- und Ertüchtigungskonzepte unter Berücksichtigung des Denkmalschutzes zu erarbeiten. Dies kann entweder an bestimmten typischen Konstruktionsweisen/Bauarten oder an einem konkreten Einzelbeispiel erfolgen. Es ist am Bauwerkstyp bzw. konkreten Bauwerk der denkmalpflegerische und baukulturelle Wert zu identifizieren und zu bewerten. Auf Grundlage dieser Bewertung sollen verschiedene Instandsetzungskonzepte erarbeitet werden. Je nach Interessengebiet des Studierenden können z. B. Gewölbe-, Stahl-, oder Stahlbeton-/Spannbetonbrücken untersucht werden.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Oliver Mosig
Telefon: +49 351 315864106
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A - 30 Kriechen von Altbeton
Für das Kriechen von Altbeton, der dauerhaft druckbeansprucht war, existieren keine zuverlässigen Rechenmodelle bzw. Erfahrungen. Diese sind aber von essenzieller Bedeutung, wenn bestehende Spannbetonbrücken nachträglich durch eine externe Vorspannung verstärkt werden sollen.
Die existierenden Vorhersagemodelle für das Kriechen von Betonen (Model Code, Eurocode, ACI, usw.) ergeben zum Teil signifikante Unterschiede in der Höhe und dem Verlauf der prognostizierten Kriechverformungen. Bei eigenen Tastuntersuchungen an 57 Jahre alten Betonproben der Lahntalbrücke Limburg zeigten sich noch recht bedeutende Kriechverformungen, die deutlich über den derzeitig gängigen Kriechmodellen liegen.
In weiteren Untersuchungen sollen diese Ergebnisse mit Versuchen an Probekörpern der Talbrücke Unterrieden verifiziert bzw. widerlegt werden. Es soll eine Datenbasis erzeugt werden, auf Grundlage derer eine zuverlässige Aussage zum Kriechverhalten alter Beton abgeleitet werden soll.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Gregor Schacht
Tel.: +49 351 315864101
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A - 29 Reduktion von Teilsicherheitsbeiwerten im Bestand
Bei der Beurteilung von bestehenden Bauwerken können (Un-)Sicherheiten, die bei der Planung von Neubauten berücksichtigt werden müssen, genauer bewertet und deshalb häufig ausgeschlossen werden. Dies kann dazu führen, dass z. B. zu berücksichtigende Sicherheitselemente auf der Einwirkungs- oder Widerstandsseite reduziert werden können. Gemäß Nachrechnungsrichtline ist dies z. B. für den Teilsicherheitsbeiwert der Eigenlasten möglich, wenn der Bestand ausreichend voruntersucht wird. Dazu gehört ein Vergleich der Sollgeometrie gemäß Bestandsunterlagen und der tatsächlichen Bauwerksgeometrie sowie die Überprüfung der anzusetzenden Bauwerkswichte.
Heute existieren digitale Möglichkeiten Bestandsbauwerke dreidimensional zu erfassen und so die Geometrie sehr genau überprüfen zu können bzw. sogar mit der tatsächlichen Geometrie in die Nachweisführung zu gehen. Dadurch lassen sich erhebliche Reserven im Bestand wecken.
Am Beispiel der Siegtalbrücke, einer 1000 m langen und ca. 105 m hohen Talbrücke auf der A45 sollen die Potentiale einer genauen Bestandserfassung untersucht werden und die mögliche Reduktion des Teilsicherheitsbeiwertes der Eigenlasten beurteilt werden. Für den Bestand liegen 3D-Vermessungsdaten und ein 3D-Bestandsmodell als Grundlage für die Bewertung sowie die Ergebnisse von Betonuntersuchungen vor, die in der Arbeit mitberücksichtigt werden sollen.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
MKP GmbH
Dr.-Ing. Gregor Schacht
Tel.: +49 351 315864101
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A - 28 Einsatz von Formgedächtnislegierungen zur nachträglichen Verstärkung von Brückentragwerken
Für die nachträgliche Verstärkung werden im Betonbau vornehmlich extern aufgeklebte CFK-Lamellen (Lamellen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff) verwendet. Die Effektivität der Verstärkungsmaßnahme ließe sich durch das Vorspannen der Lamellen wesentlich steigern. Aufgrund des eingeschränkten Arbeitsraumes und der erforderlichen Vorspanntechnik (hydraulische Pressen, Verankerungen), kann das Vorspannen der Verstärkungslamellen häufig nicht realisiert werden. Die Lösung kann ein selbstvorspannendes Verstärkungssystem aus einer Formgedächtnislegierung bieten. Hier setzt die Arbeit an.
Im Rahmen der Arbeit soll eine neuartige Verstärkungsmethodik für Betonbauteile auf Basis einer eisenbasierten Formgedächtnislegierung in Form einer Pilotanwendung untersucht werden. Dabei sollen die Effekte auf Tragfähigkeit, Steifigkeit und Rissbreite eines ausgewählten Betonbauteils analysiert und mit etablierten Verstärkungsmethoden (hier CFK) verglichen werden. Das Ziel der Arbeit ist die Machbarkeit und Umsetzbarkeit der nachträglichen Verstärkung mit Formgedächtnislegierungen zu beurteilen.
Die Arbeit wird in Kooperation mit der Leibniz Universität Hannover, Institut für Stahlbau angeboten. Die Arbeit ist vorzugsweise in englischer Sprache zu verfassen.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Harald Michler
Telefon: +49 351 463 32550
E-Mail:
A - 27 Untersuchungen zur Optimierung der Einbringung von Rahmenbauwerken der Deutschen Bahn
Ersatzneubauten kleiner und mittlerer Bahnbrücken im innerstädtischen Bereich sind häufig starken terminlichen Zwängen unterworfen.
Die Zuverlässigkeit der Wiederherstellung des Verkehrs auf und unter den Bauwerken ist zum Teil von überregionaler Bedeutung.
Die Aufgabe umfasst die Erstellung einer Übersicht der verschiedenen Einbringmethoden von Halbrahmenbauwerken im innerstädtischen Bereich mit Bezug zur gültigen Richtlinie der Deutschen Bahn. Anhand der Richtlinie DS804 und auf Grundlage der Vorgaben der Richtlinie der Deutschen Bahn ist ein in allen Bauzuständen tragfähiger Entwurf für einen typischen zweigleisigen Halbrahmenquerschnitt zur Überbrückung von zwei Fahrbahnen und zwei Geh- und Radwegen zu entwickeln, der ca. 15 m seitlich neben der Endlage auf Staßenniveau hergestellt wird und bei dessen Einbringung die Einbauzeit gegenüber konventionellen Methoden deutlich reduziert werden kann.
Die Daebritz Baukonzept GmbH aus Leipzig betreut Sie mit Erfahrung in derartigen Transportkonzepten.
Ansprechpartner:
Max Herbers, M.Sc.
Telefon: +49 351 463-39620
E-Mail:
A - 26 Metaanalyse zur Lebensdauerverlängerung ermüdungsgeschädigter Stahlbauteile durch CFK-Verstärkungen
Die Kombination aus einer zunehmenden Belastung durch Schwerlasttransporte, steigenden Achslasten und unzureichendem Verständnis des Ermüdungsverhaltens während der Bauzeit in den 1960er bis 1980er Jahren, manifestiert sich heutzutage in signifikanten Ermüdungsschäden an Stahlbrücken. Eine Sanierung solcher Ermüdungsrisse mit Hilfe etablierter Methoden, wie das Reparaturschweißen, das Anbohren des Rissspitze und das Anbringen zusätzlicher Verstärkungsmaßnahmen ist mit wesentlichen Nachteilen verbunden und kann nach kurzer Zeit zur Bildung neuer Ermüdungsrisse führen. Mit Hilfe aufgeklebter Lamellen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) können die Nachteile vermieden werden. Das großartige Potential dieser innovativen Reparaturmethode wurde bereits in umfangreichen Studien mit unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Die Spannweite an Materialkombinationen, Beanspruchungsszenarien, Prüfkörpergeometrien und weiteren Randbedingungen ist dabei jedoch derart umfangreich, dass eine allgemeingültige Aussage zur Effizienz der Sanierungsmethode auf den ersten Blick nicht möglich scheint. Hier setzt die Arbeit an.
Im Rahmen der Arbeit soll eine umfangreiche Recherche zu experimentellen und numerischen Untersuchungen an zyklisch beanspruchten und mit Hilfe von CFK verstärkten Stahlbauteilen durchgeführt werden. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse sind die Sensitivitätsparameter zu identifizieren und deren Einfluss zu bewerten. Ziele der Arbeit sind die Erstellung einer Forschungsdatenbank zu den genannten Untersuchungen, die Kategorisierung der Sensitivitätsgrößen und die Quantifizierung der Verstärkungseffizienz mit Hilfe geeigneter Parameter.
Details zur Aufgabenstellung werden im Vorfeld der Bearbeitung konkretisiert.
Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Clara Schramm
Telefon: +49 351 463-41117
E-Mail:
A - 25 Detektion von Spannungsrisskorrosion in Spannbetonbauteilen mit
faseroptischen Sensoren
Die Diagnose "Spannungsrisskorrosionsgefahr" ist für viele Spannbetonbrücken ein Todesurteil. Aufgrund des fehlenden Ankündigungsverhaltens wird die Mehrheit dieser Brücken zurückgebaut, obwohl sie ansonsten keine strukturellen Schäden aufweisen. Der Ersatzneubau verursacht hohe volkswirtschaftliche und ökologische Kosten. Mit ihrer räumlich hochauflösenden, quasi-kontinuierlichen Dehnungsmessung sind faseroptische Sensoren prädestiniert für ein ganzheitliche Bauwerksüberwachung.
Durch das Monitoring mit faseroptischen Sensoren könnte das Ankündigungsverhalten hergestellt und so die Lebensdauer solcher Brücken verlängert werden.
Im Rahmen einer Abschlussarbeit (Projekt- und/oder Diplomarbeit/Masterarbeit) sollen daher Experimente an Spannbetonträgern geplant, begleitet und ausgewertet werden. Ziel ist die Entwicklung eines Überwachungskonzepts zur Detektion, Lokalisation und Quantifizierung von Spanndrahtbrüchen unter Nutzung faseroptischer Sensoren. Daher leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Nachhaltigkeit im Ingenieurbau.
Details zur Aufgabenstellung werden vor Beginn der Bearbeitung sowie während der Bearbeitungszeit präzisiert. Die Bearbeitung in Englisch ist möglich.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Bertram Richter
Telefon: +49 351 463-32822
E-Mail:
A - 24 Integration der messwertgestützten Nachweisführung in den digitalen Brückenzwilling
Durch die Digitalisierung des Bauwesens verändern sich auch die Aufgaben eines Bauingenieurs. Heutzutage ist für die Neuplanung von Brücken standardmäßig ein dreidimensionales BIM-Modell zu erstellen, welches alle geplanten Informationen einer großen Detailtiefe bereithält. Eine Weiterentwicklung dieses Digitalisierungskonzepts sind sogenannten digitale Zwillinge. In digitalen Zwillingen von Brücken werden sämtliche relevante Bauwerksinformationen über die gesamte Lebensdauer des Bauwerks in Echtzeit zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig bleiben alltägliche Aufgaben des Tragwerksplaners, die Nachweisführung von Bauteilen, weiter bestehen. Die Verwendung von Messdaten für die Nachweisführung von Bauteilen ist ein Anwendungsgebiet, welches immer stärker in den Fokus von Tragwerksplanern rückt. Diese sogenannte messwertgestützte Nachweisführung stellt dabei einen möglichen Anwendungsfall des digitalen Brückenzwillings dar. Dazu müssen Daten unterschiedlicher Art und Herkunft zunächst identifiziert werden, um festzustellen, welche Daten für die Nachweisführung relevant sind. Diese Daten müssen in einer Form aufbereitet werden, die für die Integration in den digitalen Zwilling geeignet ist.
Die Bearbeitung der Diplomarbeit sieht insbesondere vor, Anforderungen an die Messdaten, ihre Metainformationen und an die Art, wie diese strukturiert werden, zu formulieren. Die korrekte Definition dieser Anforderungen ist für die spätere Vernetzung mit anderen Informationen im digitalen Zwilling von großer Bedeutung.
Folgende Teilaufgaben können in Projekt- und Diplomarbeiten bearbeitet werden:
- Identifikation relevanter Bauwerksdaten (aus Nachrechnungen, Diagnostikberichten, Inspektionsprotokollen, Monitoringdaten etc.) für die Nachweisführung
- Recherche der Möglichkeiten zur Integration von Messdaten in BIM und Ableitung der Anforderungen an das Fachmodell „Monitoring“
- Definition der Anforderungen an die Struktur, Einbindung und Verarbeitung von Monitoringdaten im digitalen Zwilling für die messwertgestützte Nachweisführung
- Entwicklung eines Konzepts für die Dokumentation und Verortung der Nachweisergebnisse im digitalen Zwilling
Die konkrete Aufgabenstellung wird nach Rücksprache individuell ausgearbeitet.
Ansprechpartnerin:
Dipl.-Ing. Maria Walker
Telefon: +49 351 463 39820
E-Mail:
A - 22 Reibuntersuchungen an trocken gestoßenen Betonsegmenten
Die Betonsegmentbauweise ist bereits seit einigen Jahrzehnten eine etablierte Bauweise und findet vor allem im Segmentbrückenbau und beim Bau von Windenergieanlagen Anwendung. Durch die Vorfertigung der Segmente im Fertigteilwerk entstehen besonders im Vergleich zur Ortbetonbauweise zahlreiche Vorteile, wie verkürzte Bauzeiten, eine höhere Bauteilqualität sowie die Realisierbarkeit von komplexeren Schalungsgeometrien. Die zwangsläufig zwischen den einzelnen Segmenten auftretenden Fugen werden üblicherweise verklebt oder trocken ausgeführt. Dabei erfährt speziell die Ausbildung von Trockenfugen mit plan geschliffenen Bauteiloberflächen, d. h. ohne Anordnung einer Schubverzahnung in den letzten Jahren eine wachsende Bedeutung. Dadurch wird ein vereinfachter Rückbau sowie eine Wiederverwendung der Segmente ermöglicht und somit ein Beitrag zum ressourcenschonenden und nachhaltigen Bauen geleistet.
In der Praxis ist die Ausführung von trockenen Betonsegmentfugen zwar bereits verbreitet, doch besonders das Tragverhalten derartiger Fugen unter zyklischen Beanspruchungen ist bisher weder vollständig verstanden noch kann es zuverlässig modelliert werden. Daher werden statische und dynamische Reibversuche an Betonschubkörpern durchgeführt, die im Rahmen der Arbeit näher betrachtet werden sollen. Dabei sind speziell die folgenden Punkte zu bearbeiten:
- Literaturrecherche zum Stand der Technik und Forschung der Betonsegmentbauweise mit trockener Fugenausbildung
- Dokumentation und Unterstützung bei der Durchführung der statischen Reibversuche
- Auswertung der Versuchsergebnisse
- Ggf. numerische Vergleichsuntersuchungen (keine Vorkenntnisse zu numerischen Simulationen erforderlich)
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Florian Fürll
Telefon: +49 351 463-32317
E-Mail:
A - 21 Erhaltung von Brückenbauwerken im Bestand durch Bestandsuntersuchung
Als einer der größten Verbraucher weltweiter Ressourcen ist die Bauwirtschaft in der Verantwortung diese Ressourcen so effizient wie möglich einzusetzen. Neubauten zu vermeiden, indem bestehende Bauwerke erhalten werden, ist dabei die beste Möglichkeit Ressourcen zu schonen. Dieser Erhalt ist nur möglich, wenn ausreichende Informationen zum Bestand vorliegen. Vorhandene Unterlagen liefern meist nur Informationen zu planmäßigen Materialeigenschaften im Neubauzustand, welche nur bedingt Aussagen über den tatsächlichen Bestand geben. Die direkte Untersuchung des Ist-Zustandes von Bestandsbauwerken ist daher ein elementarer Bestandteil für ihren Erhalt.
Die Regeln zur Untersuchung von Bestandsbauwerken basieren auf Regeln zur Konformitätsprüfung von Neubauten, ergänzt durch statistische Untersuchungen zu Bestandsbeton im Hochbau. In einer Projekt-/Diplomarbeit soll die Gültigkeit dieser Regeln für Brückentragwerke anhand vorhandener Datensätze zu überprüft werden und Empfehlungen für das Vorgehen im Brückenbau abgeleitet werden. Die Aufgabenstellung wird nach Rücksprache mit den Studierenden individuell ausgearbeitet.
Ansprechpartner:
Daniel Gebauer, M. Sc.
Telefon: +49 351 463-39425
E-Mail:
A - 20 Entwurfsparameter aus der Herstellung für Ersatzneubauten von Brückenbauwerken im parametrisierten Entwurfsprozess
Eine Bearbeitung kann in unterschiedlichem Umfang erfolgen: (Bachelorarbeit), Projektarbeit, Diplomarbeit oder einer Kombination. Die Arbeit gliedert sich in die institutsinterne Forschung zum Thema „Parametrisierung“, bzw. „Künstliche Intelligenz“ im Brückenbau.
Der Brückenentwurf für Ersatzneubauten ist ein kreativer Prozess mit vielfältigen Anforderungen und Randbedingungen und wird von vielen Projektbeteiligten getragen. Häufig ist der Entwurfsprozess von manueller Handarbeit geprägt und daher fehleranfällig und zeitaufwändig. Der konventionelle Entwurfsprozess ist in Zeiten von hohem Neubaubedarf und gleichzeitigem Fachkräftemangel, zunehmend komplexeren Baumaßnahmen durch Ersatzneubauten, wachsenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit und kürzeren Herstellungszeiten optimierungsfähig.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Entwurfsprozess aus der Herstellung und Montage durch Parametrisierungen zu verbessern.
Dafür ist erstens der typische Planungsablauf eines Brückenbauwerks zu erfassen und in Form eines Ablaufdiagramms zu dokumentieren. Zweitens sind die relevanten Entwurfsrandbedingungen in Form von Parametern tabellarisch für ein datenbankbasiertes Arbeiten zu erfassen. Drittens sind die Entwurfsrandbedingungen in einem parametrisierten Modell (Software: Grasshopper3D) zu übertragen und in einer Modellanleitung zu dokumentieren. Viertens ist für ein Beispiel von Entwurfsrandbedingungen ein Brückenbauwerk (konzeptuell) zu entwerfen.
Eine Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden in Abhängigkeit individueller Interessen.
Ansprechpartner:
Jakob Grave, M.Sc.
Telefon: +49 30 2207 7774
E-Mail:
A - 19 Entwicklung einer Typenstatik für Überbauten von Rahmenbrücken mittels Parametrisierung und künstlicher Intelligenz
Eine Bearbeitung kann in unterschiedlichem Umfang erfolgen: Projektarbeit, Diplomarbeit oder möglichst einer Kombination. Die Arbeit gliedert sich in die institutsinterne Forschung zum Thema „Parametrisierung“, bzw. „Künstliche Intelligenz“ im Brückenbau.
Brücken in Deutschland sind mehrheitlich einzigartige Bauwerke. Während dies förderlich für die Baukultur und Nachhaltigkeit im Sinne der Materialersparnis ist, ergibt sich damit stets ein hoher Planungsaufwand. Heutzutage werden zur Planungsbeschleunigung zunehmend komplexe, teilautomatisierte Bemessungs- und Konstruktionsverfahren verwendet. Die Automatisierung (bspw. Parametrisierung) ist aufwändig zu implementieren. Vor einer flächigen Verbreitung von computerunterstützte Berechnungsmethoden waren sogenannte „Typenstatiken“ üblich (z. B. in der DDR). Diese ermöglichten eine schnelle Bemessung und Konstruktion anhand von Diagrammen und Richtzeichnungen.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial von Typenstatiken für Überbauten von Rahmenbrücken anhand von Methoden der Künstlichen Intelligenz zu ergründen, um damit den Entwurfsprozess zu verbessern.
Dafür sind erstens frühere und heutige Typenstatiken zu recherchieren und zu vergleichen. Um eine eigene Typenstatik eines Überbau von Rahmenbrücken zu erzeugen, ist zweitens eine parametrische Bemessung von verschiedenen Widerlagerbemessungen durchzuführen (Software: [Grasshopper3D], Sofistik). Die Bemessungsergebnisse von unterschiedlichen Brückenüberbauten sind drittens mittels KI-Methoden zu analysieren. Ggf. sind viertens die Ergebnisse in eine anwenderfreundliche Typenstatik überführt und exemplarische Richtzeichnungen erzeugt werden.
Eine Konkretisierung, Detaillierung und Gliederung der Aufgabe erfolgt vor Bearbeitungsbeginn mit dem Studierenden in Abhängigkeit individueller Interessen und dem Umfang.
Ansprechpartner:
Jakob Grave, M.Sc.
Telefon: +49 30 2207 7774
E-Mail:
A - 10 Numerische Untersuchung und Konzeption eines Monitoring-Systems der Nibelungenbrücke Worms (gilt für Projektarbeit und Diplomarbeit)
Im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2388 "Hundert plus" ist die Nibelungenbrücke Worms als Validierungsbauwerk ausgewählt worden. Infolgedessen wird auf dieser Brücke ein Überwachungssystem eingesetzt. Darüber hinaus soll ein digitaler Zwilling entwickelt werden.
Um diese Aktivitäten besser planen zu können, sollten numerische Nachrechnungen des Validierungsbauwerks aufgestellt werden, um damit hoch ausgenutzte Tragwerksteile zu identifizieren (modellbasiert). Zu diesem Zweck wird ein numerisches Bauwerksmodell erstellt, welches die strukturellen Konfigurationen und nichtlinearen Kopplungsmechanismen berücksichtigt. Einerseits sollen Simulationen auf struktureller Ebene durchgeführt werden, um das strukturelle Verhalten der gesamten Brücke unter statischen und dynamischen Einwirkungen zu untersuchen. Andererseits sollen Simulationen auf Komponentenebene durchgeführt werden, um die Schadensentwicklung bestimmter Teilbereiche zu analysieren. Das Ergebnis dieser Arbeiten ist Voraussetzung für die Auslegung des initialen Monitoring-Systems.
Weitere Informationen zum Schwerpunktprogramm 100+ finden Sie unter diesem Link: https://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/imb/forschung/spp-2388
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Chongjie Kang
Telefon: +49 351 463-37305
E-Mail:
A - 7 Ersatzneubau eines Kreuzungsbauwerkes
Zur Gewährleistung der vollen Verfügbarkeit, der Vermeidung weiterer teurer Instandsetzungsmaßnahmen sowie im Interesse der Erhaltung des Streckenstandards ist der Ersatzneubau des Kreuzungsbauwerkes zu planen. Der Bauherr wünscht sich eine Stahlbetonlösung. Dabei ist der Verkehr der unten liegenden 3-gleisigen Strecke weitgehend aufrecht zu erhalten. Es sind nur kurze Sperrpausen möglich.
Im Zuge der Projekt-/Diplomarbeit sind vertiefte Betrachtungen der Bautechnologie und die Entwicklung der Montagetechnologie zum erhöhten Herstellen der Brücke und einer abschließenden Absenkung in die Endlage zu untersuchen. Die Bauzustände sind statisch nachzuweisen.
Weitere Themen werden bei Bedarf ergänzt. Im Rahmen der Projektbearbeitung finden regelmäßige Konsultationen statt.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Jens Tusche (Lehrbeauftragter)
Telefon: 0351 461-7840
E-Mail:
E-Mail:
A - 6 Variantenuntersuchung einer Eisenbahnüberführung im Zuge einer zweigleisigen Strecke über die Stauffen-Allee
Im Norden von D-Stadt befand sich im Zuge der zweigleisigen Eisenbahnstrecke Gö-Stadt – D-Stadt ein stählernes Brückenbauwerk aus dem Jahr 1914. Auf Grund des mangelhaften Zustandes des Brückenbauwerkes wurden zwei Teilüberbauten bereits durch Hilfsbrücken ersetzt. Unter Beachtung des Verlangens der Bahn (Bahnsteig im Brückenbereich) und des Verlangens der Stadt (Lichte Höhe 4,50 m) ist eine Ersatzneubau vorgesehen.
Im Zuge der Projektarbeit sind technische und technologische Varianten für den Ersatzneubau zu entwickeln und gegenüber zustellen. Weitere Themen werden bei Bedarf ergänzt. Im Rahmen der Projektbearbeitung finden regelmäßige Konsultationen statt.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Jens Tusche (Lehrbeauftragter)
Telefon: 0351 461-7840
E-Mail:
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A - 5 Variantenuntersuchung einer zweigleisigen Gewölbebrücke am Beispiel der Eisenbahnüberführung „Viadukt Rö-Tal“
Zur Gewährleistung der vollen Verfügbarkeit, der Vermeidung weiterer teurer Instandsetzungsmaßnahmen sowie im Interesse der Erhaltung des Streckenstandards ist der Ersatz- oder Teilersatz der Eisenbahnüberführung EÜ „Viadukt Rö-Tal“ zu planen. Die Gewölbebrücke überführt eine zweigleisige Bahnstrecke über ein Gewässer/ Tal.
Im Zuge der Projektarbeit sind technische und technologische Varianten zu entwickeln und gegenüber zustellen. Weitere Themen werden bei Bedarf ergänzt. Im Rahmen der Projektbearbeitung finden regelmäßige Konsultationen statt.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Jens Tusche (Lehrbeauftragter)
Telefon: 0351 461-7840
E-Mail:
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A - 4 Aktuelle Eisenbahn-Brückenbauprojekte – Projektstudie über mögliche Varianten für einen Gesamt- oder Teilneubau des bestehenden Viaduktes
Bei einer Fahrt durch O-Stadt ist es nicht zu übersehen: das Viadukt - ein monströser Bau - grau, dreckig, unansehnlich. Das Viadukt (Baujahr 1877) sehen viele Bürger als Schandfleck im Stadtbild. Dass sich das Viadukt heute so zeigt, liegt auch an der Vergangenheit der Stadt, die stark vom Bergbau geprägt war. Enorme Probleme bereiteten die durch den Bergbau verursachten Geländeabsenkungen, so kam es etwa beim Viadukt Anfang der 1950er Jahre zu Gewölbestauchungen, die letztlich nur durch ausbetonieren der Gewölbebögen repariert werden konnten. Zwischen den Ortsteilen war die Erdoberfläche zum Teil bis zu 17 Meter abgesunken.
Schon seit Jahren ist das Bauwerk, das den umgangssprachlichen Namen "Staumauer" trägt, Gesprächsthema. Die Stadt wünscht sich einen Abriss und einen Neubau.
Im Zuge der Projektarbeit sind technische und technologische Lösungen zu entwickeln und gegenüber zustellen. Weitere Themen werden bei Bedarf ergänzt. Im Rahmen der Projektbearbeitung finden regelmäßige Konsultationen statt.
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Jens Tusche (Lehrbeauftragter)
Telefon: 0351 461-7840
E-Mail:
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A - 1 Brückenbau (SRP Schneider + Partner Ingenieur-Consult GmbH)
Wir sind ein unabhängiges Ingenieurunternehmen mit ca. 100 Mitarbeitern. Unsere Hauptniederlassung liegt in Kronach/Oberfranken. Wir beraten, planen und überwachen in allen Bereichen des Bauingenieurwesens, sowohl im Inland als auch im Ausland.
Interessierten Studenten bieten wir an, ihre Projekt- bzw. Diplomarbeit aus dem Bereich Brückenbau zu betreuen. Zusammen mit Ihnen und der TU Dresden würden wir ein Thema aus der Praxis auswählen. Erfahrene Ingenieure stehen Ihnen für Fragen zur Verfügung. Wir würden uns näher kennenlernen und vielleicht ergibt sich daraus eine berufliche Karriere bei SRP. Die meisten unserer Jung-Ingenieure sind über diesen Weg zu uns gekommen.
Wenn Sie sich angesprochen fühlen, dann steht Ihnen für eine erste Kontaktaufnahme unser Herr Neubauer zur Verfügung.