Probabilistic Nano-Mechanics Based Theory of Quasibrittle Structure Strength, Lifetime and Fatigue

Prof. Zdenek Bazant
Prof. Zdenek Bazant

Im Rahmen der SFB528-Seminarreihe wird Prof. Zdenek Bazant (Northwestern University) am 21.07.10 um 11:10 Uhr im Willers-Bau, Zellescher Weg 12/14 (WIL/A317/H) einen Vortrag zum Thema Probabilistic Nano-Mechanics Based Theory of Quasibrittle Structure Strength, Lifetime and Fatigue halten.

Abstract: The size effect on structural strength and its statistical distribution is a complex problem for quasibrittle materials because their failure behavior transits from quasi-ductile at small sizes to brittle at large sizes. These are heterogeneous materials with brittle constituents in which the inhomogeneinty size is not negligible compared to the structure size. They are exemplified by concrete, as the archetypical example, fiber composites, coarse-grained ceramics, rocks, sea ice, wood, bone, foam, masonry etc., and all brittle materials at the micro- or nano-scale. The lecture begins by reviewing the statistical and energetic size effect on the mean strength of quasibrittle structures. Based on the frequency or probability of nano-crack jumps and multiscale transition to material scale, the type of probability distribution of structural strength is shown to depend on the structure size and geometry. On the scale of the representative volume element of material, the probability distribution of strength is found to be Gaussian, with a remote Weibullian tail. For increasing structure size, the Weibullian portion gradually spreads into the Gaussian core and, for very large sizes, the distribution becomes purely Weibullian. Presenting an atomistic derivation of the power law for creep crack growth, it is further shown that a similar change of distribution occurs for structure lifetime. Numerous experimental results and well as numerical simulations support the theory. One practical consequence is that the safety factors for large quasibrittle structures, e.g. concrete structures, airframes or ship hulls made of composites, and ceramic micro-devices, must depend on their size and shape. Another is that the lifetime can be predicted from tests of size effect on the mean short-time strength and of creep crack growth rate. The theory is also extended to the size dependence of Paris law and Basquin law for fatigue fracture and statistics of fatigue lifetime. An interesting mathematical analogy that facilitates assessment of lifetime of new nano-scale high-k dielectrics is pointed out. Finally, the implications for computer analysis of failure probability of large quasibrittle structures are pointed out.

BIO-SKETCH: Born and educated in Prague (Ph.D. 1963), Bažant joined Northwestern in 1969, where he has been W.P. Murphy Professor since 1990 and simultaneously McCormick Institute Professor since 2002, and Director of Center for Geomaterials (1981-87). He was inducted to National Academy of Sciences, National Academy of Engrg.and Am. Acad. of Arts & Aci., as well as Italian Nat. Acad. (dei Lincei), Austrian Acad. of Sciences, Czech Acad. of Engrg., Spanish Royal Acad. of Eng., Eur. Acad. of Sci. & Arts, and Istituto Lombardo. An ASCE Hon. Member and Illinois Registered Structural Engineer, he received six honorary doctorates (Prague, Karlsruhe, Colorado, Milan, Lyon, Vienna), ASCE von Karman, Newmark, Croes Medals and Lifetime Achievement Award, SES Prager Medal, ASME Timoshenko, Warner and Nadai Medals, RILEM L’Hermite Medal, Torroja Medal, etc. He authored six books: Scaling of Structural Strength, Inelastic Analysis, Fracture and Size Effect, Stability of Structures, Concrete at High Temperatures, and Concrete Creep. With H-index 52 and >13,600 citations, he is one of top 100 ISI Highly Cited Scientists in engineering (www.ISIhighlycited.com).

Wissenstransfer: Laborpraktikum Kleben von Glas

Im Labor
Im Friedrich-Siemens-Labor

Wissen generieren und verbreiten, um damit einen Wettbewerbsvorteil für die Unternehmen der Region zu schaffen, ist ein Kernziel des BMBF-Förderprogramms „Innoprofile“ und damit auch von GLASKONNEX. Das Laborpraktikum „Kleben von Glas“ soll dabei ein Teilstück auf dem Weg zum Erreichen dieses Ziels sein. Erstmalig am 1. Juni wurde diese ganztägige Veranstaltung in den Räumen des Friedrich-Siemens-Laboratoriums an der TU Dresden durchgeführt. Vier Firmenvertreter sind der Einladung zum ersten Termin dieser Art gefolgt und konnten sich dabei mit den Grundlagen des Klebens vertraut machen sowie die Arbeitsschritte von der Herstellung der Probekörpern über die Bestimmung mechanischer Kennwerte, wie Bruchfestigkeiten und -dehnungen bis hin zur Thematik der Oberflächenreinigung und -vorbehandlung erfahren und selbst praktisch durchführen. Durch Anwendung aller erlernten Schritte war es den Teilnehmern am Ende möglich, eigenständig einen optisch ansprechenden Punkthalter zu kleben und das Ergebnis des Tages somit sichtbar mit in die Firmen zu nehmen.

Nach dieser ersten für beide Seiten erfolgreichen Durchführung mit vielen Fragestellungen und Anregungen steht bereits der Termin für die nächste Veranstaltung – der 7. September 2010 – fest.

Rektorkandidaten stellen sich vor

Am 9. Juni 2010 hat der Senat der TU Dresden drei Kandidaten für das Rektoramt bestätigt. Die Kandidaten sind dem Senat am 9. Juni 2010 vom Hochschulrat gemäß dem Sächsischen Hochschulgesetz §82 vorgeschlagen worden. Der Rektor der TU Dresden für die Amtszeit 2010 bis 2015 wird am 16. Juni 2010 vom Erweiterten Senat der TU Dresden gewählt.

Für das Amt des Rektors kandidieren:

Prof. Fettweis (48) studierte von 1981 bis 1986 an der RWTH Aachen Elektrotechnik und diplomierte dort. An der gleichen Hochschule promovierte er im Jahr 1990 zum Dr.-Ing. in Electrical Engineering. Seit September 1994 ist Prof. Fettweis Inhaber des Vodafone Stiftungslehrstuhls Mobile Nachrichtensysteme an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dresden. Prof. Fettweis lehrt und forscht auf dem Gebiet der Übertragungstechnik für mobile Nachrichtensysteme. Er gründete im Jahr 2007 das BMBF-Spitzencluster „Cool Silicon/Energy Efficiency from Silicon Saxony“ und war bis 2010 dessen Sprecher.
Er ist verheiratet und hat fünf Kinder.

Prof. Lenz (54) studierte von 1974 bis 1980 Soziologie, Sozial- und Wirtschaftsgeschichte und Psychologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München. 1985 promovierte er und 1991 habilitierte er sich jeweils zu soziologischen Themen. Seit 1992 ist er Professor für Mikrosoziologie an der TU Dresden. Seine Lehr- und Forschungsschwerpunkte sind u.a. die Soziologie persönlicher Beziehungen; Hochschulforschung, Interaktion und Kommunikation, Soziologie der Geschlechter und Qualitative. Prof. Lenz ist seit 1994 (mit Unterbrechungen) Geschäftsführender Direktor des TUD-Instituts für Soziologie, war Studiendekan und Dekan der Philosophischen Fakultät. Seit 2006 ist er Prorektor für Bildung der TU Dresden.

Prof. Müller-Steinhagen (56) diplomierte 1980 im Fach Maschinenbau an der Universität Karlsruhe. Vier Jahre später promovierte er dort in Verfahrenstechnik. 1999 habilitierte er sich zu einem Thema der Angewandten Thermodynamik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Prof. Müller-Steinhagen ist Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik an der Universität Stuttgart. Er lehrt und forscht u.a. zur Wärme- und Stoffübertragung von Mehrphasen- und Mehrkomponentensystemen, zur Konstruktion von Wärmeübertragern, solarer Energietechnik sowie zu Brennstoffzellen. Prof. Müller-Steinhagen ist verheiratet und hat einen Sohn.

Kandidaten stellen sich uniintern vor

Auf drei Informationsveranstaltungen stellen sich die drei Kandidaten an der TU Dresden im Hörsaalzentrum, Bergstraße 64, Hörsaal 04 den Mitgliedern und Angehörigen der TU Dresden vor:
Freitag, 11.06.2010, 17 bis 18.30 Uhr: Prof. Lenz
Sonnabend, 12.06.2010, 9 bis 10.30 Uhr: Prof. Müller-Steinhagen
Sonnabend, 12.06.2010, 10.30 bis 12 Uhr: Prof. Fettweis.

[Quelle: Pressestelle TU Dresden]

Karla Hornbostel gewinnt Preis der Sächsischen Bauindustrie 2010

PreisträgerKarla Hornbostel und Gregor Schacht

Der Preis der Sächsischen Bauindustrie 2010 ist im Rahmen des 18. Sächsischen Bautages in Dresden an Karla Hornbostel für ihre Diplomarbeit zum Thema „Langzeitverhalten von semi-integralen Brückenbauwerken“ verliehen worden. Karla Hornbostel arbeitet an der TU Trondheim (Norwegen) und bereitet ihre Promotion im Rahmen eines internationalen Kooperationsprojektes der TU Dresden mit der TU Trondheim vor. Die Diplomarbeit von Gregor Schacht wurde mit dem Prädikat „Engere Wahl“ gewürdigt, Gregor Schacht ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau, seine Arbeit trägt den Titel „Berechnungsmodelle für Betongelenke“. Betreut wurden beide Arbeiten von Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx, Institut für Massivbau.

Der Preis der sächsischen Bauindustrie für innovative und zukunftsweisende Abschlussarbeiten in den Fachbereichen Bauingenieurwesen und Architektur wurde in diesem Jahr zum 7. Mal verliehen. Verbandspräsident Bernd Busse betonte während der Preisverleihung, dass das Thema Nachhaltigkeit zunehmend auch zu einem Thema der Bauwirtschaft werde. Zum einen im Sinne eines neu zu erschließenden Marktes, aber auch im Sinne neuer Anforderungen an die Technik und die Organisation der Unternehmen. Die ausgezeichneten Arbeiten hätten in besonderem Maße die von der Jury gestellten Kriterien nach Innovationskraft, Ideenreichtum, Praxistauglichkeit und Nachhaltigkeit erfüllt. „Die eingereichten Arbeiten spiegeln das enorme Potenzial junger Bauingenieure und Architekten sowie die hochwertige Ausbildung an den Hochschulen wider. Und sie zeigen, dass der Bau eine Hochtechnologiebranche ist, in der mit kreativen Köpfen und modernster Technik Spitzenleistungen erbracht werden“, sagte Busse.

Ertüchtigung des Herbert-Hover-Deiches

UVS
2. Juni 2010

Am Donnerstag, 10.06 um 16.30 Uhr trägt Dr.-Ing. Michael Arnold zum Thema „Ertüchtigung des Herbert-Hover-Deiches – Dichtwandbau im CSM-Verfahren“ vor. Die Präsentation findet im Neuffer-Bau Seminarraum 101 statt, sie ist Teil des Dresdner Geotechnik-Seminars (Programm).

Brendel-Preis 2010 vergeben

Brendel-PreisträgerAls Sieger kann man ganz entspannt sein: Marcus Krug und Steffen Müller sind die diesjährigen Preisträger des Gottfried-Brendel-Preises

Die Preisträger des Gottfried-Brendel-Preises 2010 stehen fest: Marcus Krug und Steffen Müller bekommen ihn für ihre „Netzwerkbogenbrücke aus hochfestem Beton“. „Um den Abstand zu diesem hervorragenden Entwurf deutlich zu machen“, wie Prof. Manfred Curbach vom Institut für Massivbau bei der Preisverleihung für die Jury sagte, wurde kein zweiter Preis vergeben, aber dafür zwei dritte: David Jedro („Eisschnelllaufstadium“) und Matthias Quast („Freitragende Textilbetonschale“) sind die Preisträger.

Insgesamt hatten eine Studentin und fünf Studenten an dem Wettbewerb teilgenommen, der seit 1997 von der Fakultät Bauingenieurwesen der TU Dresden und der Bilfinger Berger AG für besondere Leistungen im Fach Entwurf von Ingenieurbauwerken von Studierenden des 9. Semesters der Studienrichtung Bauingenieurwesen veranstaltet wird. Auch in diesem Jahr war der Preis mit 3.000 Euro dotiert (die Sieger erhalten 2.000 Euro, die beiden Drittplatzierten je 500 Euro). Die Qualität aller eingereichten Arbeiten, so Prof. Curbach für die Jury, sei überdurchschnittlich gut gewesen – die Teilnahme hat sich also auch für diejenigen gelohnt, die keinen Preis mit nach Hause nehmen konnten: Im Lebenslauf macht sich die Nominierung auch ganz gut…

Brendel-PreisPreisträger und Jury

Den sechs Teilnehmern saß eine siebenköpfige Jury gegenüber: Dipl.-Ing. Harald Möller, Leiter Hochschulmarketing und Dr. Horst Arnoldt, Projektleiter Weiterbildung, vertraten die Bilfinger Berger AG, die das Preisgeld stiftet. Prof. Richard Stroetmann, Prof. Manfred Curbach, Prof. Bernhard Weller, Prof. Steffen Marx und (als Vertreter für Prof. Peer Haller) Dipl.-Ing Ralf Menzel saßen für die Fakultät Bauingenieurwesen in der Jury.

Verliehen wird der Preis – wie auch andere im Laufe des Jahres ausgelobten – traditionell am Tag der Fakultät, der in diesem Jahr am 5. November begangen wird.

Textilbeton: Architekturwettbewerb 2010

Der TUDALIT Markenverband e.V. ruft die StudentInnen und Studenten / jungen Absolventinnen und Absolventen der Fachrichtungen Architektur, Bauingenieurwesen, Design, Garten- und Landschaftsarchitektur, Stadtplanung auf, sich am Wettbewerb mit dem Entwurf eines Objektes aus textilbewehrtem Beton zu bewerben. Die Kategorie ist offen, d.h. die Entwürfe können von Bauwerken über Gebäudeteile bis zur Stadtmöblierung reichen. Einsendeschluß ist der 30.06.2010.

Es geht um den Entwurf eines Objekts aus oder mit textilbewehrtem Beton. Einsendeschluss ist der 30. Juni 2010 (Datum des Poststempels oder persönliche Abgabe bis 16 Uhr in der TUDALIT-Geschäftsstelle, Chemnitzer Str. 46b, 01187 Dresden). Die kompletten Bedingungen sind dem Flyer (PDF) zu entnehmen.

Das Preisgericht steht unter der Leitung von Prof. Manfred Curbach (Institut für Massivbau, Sprecher des Sonderforschungsbereiches 528). Weitere Mitglieder sind Prof. Werner Sobek, Prof. Hermann Kokenge, Prof. Gunter Henn, Prof. Josef Hegger und Prof. Chokri Cherif. Das Preisgeld beträgt 2.500 Euro. Die Jury entscheidet über eine eventuelle Aufteilung des Preisgeldes in zwei Preise. Die Preisverleihung findet im Rahmen des TUDALIT-Forums 2010 am 30. September 2010 im Konferenzsaal des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e.V. statt. Eine Würdigung der Preisträger ist auch am 1. Oktober zu Beginn der 2. Anwendertagung Textilbeton Dresden vorgesehen. Für die Preisträger ist die Teilnahme an der Tagung kostenlos.

Doktorandenkolloquium: Verbund unter Querzug und Ermüdung

Beim Doktorandenkolloquium am kommenden Freitag (9.30 – 11.00 Uhr, BEY 67) wird Alexander Lindorf über Ergebnisse seiner Untersuchungen zum Verbundverhalten zwischen Beton und Rippenstahl unter Ermüdung und Querzug berichten. Ein entsprechendes Versuchsprogramm wird seit 2007 durchgeführt. Dazu wurden Ausziehkörper mit einem Längsriss entlang des Bewehrungsstabes entworfen, welche einer schwellenden Ausziehbelastung ausgesetzt werden. Für den Vergleich der verschiedenen Belastungsbedingungen wird das Schlupfwachstum zwischen Bewehrungsstab und Beton in Abhängigkeit der Lastwechselzahl herangezogen. Der Einfluss des Querzuges auf den Verbundwiderstand unter schwellender Belastung wird deutlich. Je breiter der Längsriss durch Querzug ist, desto stärker wächst der Schlupf. Alle Ausziehversuche mit Normalbeton wurden bereits abgeschlossen. Der nächste Schritt beinhaltet vergleichbare Untersuchungen für hochfesten Beton.

Neues von den Freunden

Die Freunde des Bauingenieurwesens der TU Dresden e.V. sind ein Zusammenschluss von Studenten, Professoren und Baufirmen. „Unser Ziel ist es, den Kontakt zwischen den Studierenden, den Professoren und der Wirtschaft aufzubauen, und die Zusammenarbeit zu fördern“, heißt es auf deren Homepage – und weiter: „Um dem Studium mehr Wind und Frische zu verleihen und der Theorie des Studiums auch die Praxis folgen zu lassen, sorgen Studenten aller Semester und Professoren der Fakultät für ein attraktives Miteinander der Bauingenieure.“

Um dem frischen Wind ein wenig auf die Beine zu helfen, gibt es ab sofort einen Stammtisch: Der erste findet am kommenden Mittwoch (19.5.) um 19 Uhr im Café B. Liebig (Liebigstr. 24) statt. Willkommen sind alle – also nicht nur Mitglieder des Vereins! Beim Stammtisch sollen die StudentInnen „in lockerer Runde mit Mitarbeitern der TU Dresden und Personen aus der Bauwirtschaft ins Gespräch zu kommen“ – jetzt Mittwoch sind Prof. Ivo Herle (Professur für Bodenmechanik und Grundbau sowie Auslandsbeauftragter der Fakultät) und Prof. Viktor Mechtcherine (Institut für Baustoffe) zu Gast. Ein letztes Zitat: „An diesem Abend kann man endlich einmal die Fragen stellen, die man sich sonst nicht getraut hat zu fragen, sich über das Studium austauschen oder einfach über Gott und die Welt plaudern.“

Textilbeton und Kunst

Wunsch und WirklichkeitWunsch und Wirklichkeit

Das Thema ist nicht neu, aber es erfindet sich immer wieder: Textilbeton und Kunst. Im öffentlichen Raum kann man (bzw. konnte man, dazu später mehr) die Auseinandersetzung von Künstlern mit dem neuen Werkstoff Textilbeton bewundern. Beide Male ist Textilbeton Teil einer Ausstellung und nicht ausschließlich – ein Zeichen, dass er angekommen ist und wie selbstverständlich genutzt wird.

Priska Streit, eine in Stade geborene und in Dresden lebende Künstlerin, stellt im Ständehaus aus. „Ein Wurmloch im Apfel“ ist der Titel der „Raum-Zeit-Reise mit Installationen und Skulpturen“, die der Verein Kunst bei Gericht organisiert hat. Eigens für die Ausstellung hatte die Künstlerin im Baustofflabor mit textilbewehrtem Beton Köpfe geformt, die in der Installation „Gedankenanstöße“ die „Entstehung von genialen Ideen in Wissenschaft und Kunst verbildlichen“ sollte. Doch die Impulse, die die Künstlerin laut Begleitblatt sah, nahmen BesucherInnen der Ausstellung zu wörtlich: Sie kickten die Köppe, was denen nicht sonderlich gut bekam. Leider unerklärt hängen jetzt die Seile wie bei einer mittelalterlichen Richtstelle für Aufzuhängende herum – auch das ist aber vielleicht, zumal im Gericht, Kunst. (Die Ausstellung ist bis 10. Juni 2010 jeweils Montag bis Freitag von 8 bis 18 Uhr im Ständehaus zu sehen.)

ZeichenBlätter aus Textilbeton von Einhart Grotegut

Auf der anderen Elbseite im Kulturrathaus hängen drei neue Werke von Einhart Grotegut. Der Dresdner Künstler hatte den im Sonderforschungsbereich 528 entwickelten Textilbeton für sich entdeckt und mit seinen Textilbetonblättern die Einheit von Trägermaterial und Bild geschaffen. Daraus wurde unter anderem ein Kalender. In seinem Briesnitzer Atelier hat er sich und die Kunst weiter entwickelt – drei neuere Werke zeigt er jetzt öffentlich im Rahmen der Ausstellung „Ein Hauch von Ostwind“. „Zeichen“ heißen bei Grotegut viele Werke, diese sind, dem Titel der Ausstellung entsprechend, fernöstlich angehaucht. Sie heben sich, nicht nur durch die Materialwahl, von den anderen Arbeiten von Kerstin Borchardt, Volker Lenkeit, Petra Lorenz, Wolfgang Petrovsky, Wieland Richter, Tim von Veh, Frank Voigt und Songbai Wang durch eine sehr eigene Formensprache ab. Hingehen kann man noch bis zum 3. Juni (Kulturrathaus, Königstraße 5, 1. Etage).