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H - 9 Numerische Studie zu Feste-Fahrbahn-Konstruktionen

Ausführlicher Titel: Numerische Untersuchungen der Einwirkungen auf Feste-Fahrbahn-Konstruktionen

Die Feste Fahrbahn wird allgemein als bevorzugte Option für den Bau neuer Hochgeschwindigkeitsstrecken betrachtet. Die über 50-jährige Entwicklung dieser Technologie hat zufriedenstellende Ergebnisse für die derzeit verwendeten Bauformen hervorgebracht. Allerdings sind nicht alle Feste-Fahrbahn-Konstruktionen im Laufe der Entwicklungszeit gleichermaßen gut gealtert. Einige weisen zahlreiche Schäden auf oder befinden sich in einem Zustand, der eine Ersatzinvestition in Erwägung ziehen lässt. Daher ist es von Interesse, die Ursachen für die Schäden an solchen Konstruktionen zu ermitteln. Es sollen mögliche Einwirkungen identifiziert und miteinander verglichen werden, um eine potenzielle Ursache für die Schäden herauszufinden.             

Diese Arbeit setzt sich mit den folgenden Arbeitspaketen auseinander:

• Umfassende Literaturrecherche zur Feste-Fahrbahn-Konstruktion allgemein und zu den Einwirkungen auf die Feste Fahrbahn
• Durchführung überschläglicher Handrechnungen zur Abschätzung der Größenordnung der Einwirkungen
• Untersuchung einer möglichen Modellierung der Festen Fahrbahn in Bezug auf die Einwirkungen
• Ermittlung und Vergleich der Ergebnisse der einzelnen Einwirkungen im maßgebenden Zustand an ausgewählten Punkten inkl. Bestimmung der maximalen und minimalen Kombinationen der Einwirkungen und Interpretation der Ergebnisse

Diese Untersuchung wird mittels Software durchgeführt.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Franz Grützmacher
+49 351 463-40412

H - 8 Modellierung der Wärmeausdehnung der Betonplatte von Feste-Fahrbahn-Konstruktionen

Die Feste Fahrbahn hat sich als bevorzugte Option beim Bau neuer Hochgeschwindigkeitsstrecken etabliert. Die Entwicklung dieser Technologie über einen Zeitraum von mehr als 50 Jahren hat zu zufriedenstellenden Ergebnissen mit den heute verwendeten Bauformen geführt. Allerdings ist nicht jede Bauart während der Entwicklungszeit gleichermaßen erfolgreich gealtert. Einige Feste-Fahrbahn-Konstruktionen weisen zahlreiche Schäden auf oder befinden sich in einem Zustand, der eine Ersatzinvestition in Erwägung zieht. In diesem Zusammenhang soll insbesondere die Einwirkung der Temperatur auf die Betontragschicht näher untersucht werden. Dabei ist die Ermittlung der Wärmeausdehnung von besonderem Interesse sowie das Auftreten möglicher Spitzenspannungen.              

Die vorliegende Abschlussarbeit behandelt die folgenden Arbeitspakete:

• Umfassende Literaturrecherche zu Feste-Fahrbahn-Konstruktionen und zur Thematik Wärmeausdehnung bzw. Temperatureinwirkung
• Modellierung verschiedener Feste-Fahrbahn-Konstruktionen unter Verwendung unterschiedlicher Modellierungsansätze
• Implementierung der Einwirkungen in die Modelle
• Durchführung überschläglicher Handrechnungen zur Bestimmung der Größenordnung der Einwirkung und deren Kontrolle
• Vergleich der verschiedenen Modellierungsansätze und Interpretation der Ergebnisse

Diese Untersuchung wird mittels Software durchgeführt.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Franz Grützmacher
+49 351 463-40412

H - 6 Numerische Studie zu diversen Einflüssen auf faseroptische Sensoren

Ausführlicher Titel: Numerische Berechnung zum Einfluss von Kriechen, Schwinden und Vorspannung auf die Messung mit faseroptischen Sensoren

Anders als konventionelle Dehnungsmessstreifen ermöglichen die verteilten faseroptischen Sensoren (DFOS) eine quasi-kontinuierliche Dehnungsmessung über die Sensorlänge. Aufgrund der vielfältigen Anwendungsfälle, z. B. zur Bestimmung von Rissbreiten, Spannkraftverlusten, Durchbiegungen etc., bieten DFOS enormes Potential im Bauwerksmonitoring und können zum Erhalt der alternden Infrastruktur beitragen. Die Rissbreiten können klassischerweise über die Integration des Dehnungsverlaufs ermittelt werden. Bei nachträglich applizierten Sensoren ist zu klären, wie Vordehnungen aus Vorspannung, Kriechen und Schwinden bei der Methodik der Rissbreitenberechnung kompensiert werden können.

Im Rahmen der studentischen Arbeit werden numerische Berechnungen an Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen unter Berücksichtigung des nichtlinearen und zeitabhängigen Materialverhaltens von Beton durchgeführt. Anhand der Modelle können Aussagen zu den genannten Einflussfaktoren getroffen und Vorschläge zu deren Kompensation abgeleitet werden. Für die Bearbeitung wird der Einsatz der FE-Software ATENA empfohlen.

Ansprechpartner:
Max Herbers, M.Sc.
+49 351 463-39620

H - 5 Einflüsse auf die Übertragung akustischer Signale

Ausführlicher Titel: Untersuchung verschiedener Einflussparameter für die Übertragung akustischer Signale in der Schallemissionsanalyse (SEA)

Akustische Signale sind überall in unserem Leben zu finden. Im Alltag können sie von unserem Gehirn verarbeitet werden, um die benötigten Informationen, z. B. von einem Gespräch, zu erhalten. Auch im Bauwesen können sie in Kombination mit verschiedenen Messtechniken für die Bauwerksdiagnostik verwendet werden. Die Schallemissionsanalyse (SEA) ist eine zerstörungsfreie Prüfmethode, welche anhand der Analyse der vom Bauwerk emittierten Schallwellen Rückschlüsse auf eine Zustandsänderung des Bauwerks schließen kann.

Für eine erfolgreiche Bauwerksdiagnose ist die Qualität der gemessenen Signale entscheidend, welche von vielen Parametern beeinflusst werden können. Diese Parameter können grundsätzlich in drei Gruppen aufgeteilt werden, die Schallquelle im Bauteil, den Ausbreitungsweg der akustischen Signale von der Quelle bis zum Sensor und das Messsystem. Während die ersten beiden von den Materialeigenschaften des Bauteils abhängig sind, können Parameter aus der letzten Gruppe, z. B. die Ankopplung des Messsensors, vom Messaufbau beeinflusst werden. Eine gute Ankopplung sichert nicht nur eine gute Signalqualität, sondern auch die Reproduzierbarkeit der Messungen.

Im Rahmen der Arbeit sollen verschiedene Einflussparameter wie Koppelmittel, der Anpressdruck des Messsensors bezüglich der Sensorankopplung anhand Versuche an kleinformatigen Probekörpern untersucht werden.

Details zur Aufgabenstellung werden während der Bearbeitungszeit präzisiert.

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Ronghua Xu
0351 463-33776