Numerische Modellierung hydratationsbedingter Zwangsspannungen von Stahlbetonbauteilen

UVS
8. Februar 2010

Am Montag, 15.2.2010 spricht Dr. Lutz Nietner, Zentrales Baustofflabor Leipzig der Biflinger+Berger AG im Rahmen der SFB-Seminare zum Thema „Numerische Modellierung hydratationsbedingter Zwangsspannungen von Stahlbetonbauteilen“. Die Veranstaltung findet im Beyer-Bau, Raum 67 statt und beginnt um 14 Uhr.

Abstract: Hydratationsbedingte Zwangsspannungen treten hauptsächlich in massigen Betonbauteilen auf. Die mathematische Beschreibung und numerischen Simulation derselben erfolgt auf Basis eines FVM-FEM Ansatzes.. Dabei wird die Entwicklung der elastomechanischen und thermohygrischen Eigenschaften als Modellparameter in Abhängigkeit vom Hydratationsfortschritt formuliert. Die Ableitung eines wirklichkeitsnahen Ansatzes für die Beschreibung des viskoelastischen Materialverhaltens des Betons erfolgt auf Basis eines Dehnstabmodells. Es wird gezeigt, dass das Kriech- und Relaxationsverhalten keine ausschließliche Materialeigenschaft ist, sondern auch entscheidend durch die vorhandenen Verformungsfreiheitsgrade des Systems bestimmt wird. Die dafür in der Literatur angegebenen Näherungslösungen sind als Spezialfälle unter Annahme bestimmter Randbedingungen integriert. Das entwickelte Modell wird innerhalb einer gekoppelten thermomechanischen Simulation der Betonage einer Schleusensohle auf Basis des formulierten FVM-FEM Ansatzes erprobt und mit entsprechenden Messwerten für Temperatur, Spannung und resultierender Dehnung verglichen.

Konferenzbeiträge für alle: Open Access

Die Beiträge des 4. SFB-Kolloquiums zu textilbewehrten Tragwerken (4th Colloquium on Textile Reinforced Structures) sind jetzt alle nach den Open Access Regeln verfügbar. Die Aufsätze aus den Bereichen Textiltechnik, Verbund, Dauerhaftigkeit, Numerische Simulation, experimentelle Techniken, Tragverhalten, Anwendung und Produktionstechnik sind über das Programm der Tagung mit einer persistente URN aufrufbar. „Diese Art der Veröffentlichung des Open Access leistet einen wichtigen Beitrag nicht nur bei der Verbreitung der mit Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) entstandenen Forschungsergebnisse, sondern auch bei der Markteinführung des textilbewehrten Beton, indem die Erkenntnisse Jedermann zur Verfügung stehen“ hatte Prof. Manfred Curbach, Sprecher des veranstaltenden SFB 528, bei seiner Begrüßung zur Tagung gesagt.

Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton

Die Fakultät Bauingenieurwesen lädt zur öffentlichen Verteidigung im Promotionsverfahren mit dem Thema „Interaktion von Betonstahl und textiler Bewehrung bei der Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton“ von Dipl.-Ing. Silvio Weiland am Mittwoch, 9. Dezember 2009, 11:15 Uhr, in das Sitzungszimmer Beyer-Bau, Raum 67, George-Bähr-Straße 1, ein.

SFB 528: Grundlagenwissen in die Praxis überführen

Seminar DZTSeminar des Deutschen Zentrums Textilbeton in Zusammenarbeit mit SGL Carbon in Meitingen, um textilbewehrten Beton bekannt zu machen. Die Vorträge hielten unter anderem Wissenschaftler aus Dresden vom SFB 528. Bild: SGL

Sonderforschungsbereiche dienen der Grundlagenforschung – aber wie können die wertvollen Ergebnisse in das außeruniversitäre Leben übertragen werden? Das herauszubekommen war das Ziel einer vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft initiierten Wettbewerbs „Austauschprozesse zwischen Hochschulen und Unternehmen“. Ausgezeichnet wurden fünf Hochschulen – darunter die Technische Universität Dresden.

Das Modellprojekt „Die TUD – Austauschplattform für SFBs und Excellenzcluster“ hatte sich zum Ziel gesetzt, am Beispiel des Sonderforschungsbereichs 528 „Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bei noch bis zum Jahr 2011 laufender Grundlagenforschung den Transfer der Ergebnisse in die Wirtschaft vorzubereiten. Ein weiteres Ziel war, die hier gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen für die Übertragung auf andere Großprojekte an der TU Dresden zu sammeln.

Nach dem offiziellen Ende des Modellprojekts, das vom 1. 10. 2007 bis zum 31. 10. 2009 lief, findet nun am Freitag, 4. Dezember 2009, von 13.30 Uhr bis ca. 16.30 Uhr im Beyer-Bau der TU Dresden (Hörsaal 81) ein Abschlusskolloquium des Modellprojektes statt, zu dem Interessierte eingeladen sind.

Nach der Begrüßung durch den Rektor der TU Dresden, Prof. Hermann Kokenge, wird Andrea Frank vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft einen Erfahrungsbericht über das Aktionsprogramm „Wettbewerb Austauschprozesse Wirtschaft – Wissenschaft“ geben.

PflanztischDieser Pflanztisch aus Textilbeton der Marke TUDALIT®, den der Dresdner Künstler Volker Mixsa gestaltet hat, stand in den Botanischen Sammlungen Zuschendorf: Ein Beispiel für mögliche Anwendungen von Forschungsergebnissen…

Dr. Frank Jesse, Geschäftsführer SFB 528, spricht über den „SFB 528 und die Entwicklung seiner Transferplattform“, wobei er die Projektziele, Ergebnisse und Erfahrungen vorstellen wird. Über das im Rahmen des Modellprojekts gegründete Deutsche Zentrum Textilbeton (DZT) und seine strategischen Ziele referiert abschließend Prof. Peter Offermann vom DZT.

Nach der Pause (ca. 14.30 – 15.00 Uhr) findet unter der Moderation von Stephan Schön, Ressortleiter Wissenschaft der Sächsischen Zeitung eine Problemdiskussion zur Überführung universitärer Forschungsergebnisse in die Wirtschaft statt. Podiumsteilnehmer sind Prof. Michael Brand (Direktor DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden), Prof. Peter Offermann (Deutsches Zentrum Textilbeton), Hannes Lehmann (TU Dresden, Dezernent Forschungsförderung), Ulrich Assmann (Vorstand TUDAG) und Andrea Frank (Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft).

Multiscale analysis of microcrack / macrocrack interaction

UVS
12. November 2009

Im Rahmen der Vortragsreihe des SFB 528 spricht am 16. November Stefan Löhnert vom Institute of Continuum Mechanics, Hannover, zum Thema „Multiscale analysis of microcrack / macrocrack interaction“. Der Vortrag findet im Beyer-Bau, Raum 67 statt und beginnt um 10 Uhr. Hier der Abstract des Autoren:

Large scale structures often fail due to cracks that start developing on a micro scale. The microstructure in the vicinity of a propagating crack has a significant influence on the propagation behavior. Due to the localization effect, in the vicinity of a propagating crack front homogenization methods based on the representative volume element concept usually fail since the representativeness of the volume element is lost. Thus, it is necessary to apply multiscale techniques that are capable of handling localization phenomena.

Here we present an adaptive multiscale projection method that can capture the influence of the microstructure on the crack propagation within a large scale structure correctly. The microstructure itself is modeled explicitly only on the fine scale. Its effects however are projected onto the coarse scale. The microscale domain is adapted to the domain of influence of the microstructure on the propagation of a macrocrack. In case of multiple fine scale domains, each domain can be simulated independently and in parallel. Thus the multiscale technique allows for the efficient and accurate simulation of general fine scale fracture processes. Microstructural effects such as crack shielding and crack amplification in two and three dimensions are reflected correctly. In order to further improve the accuracy of the simulation, the modified XFEM technique is employed in two and three dimensions. Different aspects of that extension of the XFEM in the context of three dimensions as well as the multiscale technique are addressed. The effects of finite deformations in two and three dimensions are investigated. Examples are shown for brittle material behavior and small as well as finite deformations.

Advanced concrete materials

Tor-Arne Hammer
Tor-Arne Hammer

Im Rahmen der Vortragsreihe des SFB 528 spricht am 22. Oktober Dr. Tor-Arne Hammer von SINTEF, Norwegen, zum Thema „Advanced concrete materials for structural applications – Norwegian experience“. Der Vortrag findet im Potthoffbau, Hörsaal 161 statt und beginnt um 14:50 Uhr. Hier der Abstract des Autoren:

Concretes with high strength and/or low weight have been in focus for more than two decades, driven by the need for longer bridges, taller buildings and more slender structures. This has resulted in improved standards and codes allowing utilization of concrete with compressive strength of more than 100 MPa as well as densities down to 1200 kg/m3, for structural applications. However, the experience show that these concretes may have reduced execution properties, and together with relatively high material cost this has limited the use of these concretes. It can be interpreted from the ongoing ECO-serve thematic EU network, with main objective to identify the needs of the European Construction Industry, that future needs will be driven more by environmental issues. The term advanced concrete materials may be related to environmental issues.

Based on this fundament a Norwegian consortium prepared a proposal for a Centre for Research based Innovation (CRI), and was granted with governmental money (through the Research Council of Norway) as well as industrial support for 8 years, as one of presently 14 Centers, in competition with proposals from most other business sectors. In fact, concrete was the only materials proposal granted. The main objective for CRIs is to enhance the capability of the business sector to innovate by focusing on long-term research based on forging close alliances between research-intensive enterprises and prominent research groups.

The Centre is called COIN – Concrete Innovation Center. The vision is creation of more attractive concrete buildings and constructions. Attractiveness implies aesthetics, functionality, sustainability, energy efficiency, indoor climate, industrialized construction, improved work environment, and cost efficiency during the whole service life. The primary goal is to fulfill this vision by bringing the development a major leap forward by more fundamental understanding of the mechanisms in order to develop advanced materials, efficient construction techniques and new design concepts combined with more environmentally friendly material production.

Studienbeginn vor 60 Jahren!

Imma49
Absolventen vom Immajahrgang 1949 trafen sich zur 60jährigen Immatrikulationsfeier

Sie haben in Dresden Bauingenieurwesen studiert – und sich in schweren Zeiten eingeschrieben: Der Immatrikulationsjahrgang 1949 der damaligen Technischen Hochschule Dresden, aus der die TU Dresden hervorgegangen ist, trifft sich jetzt eine Woche lang am alten Studienort. Heute waren sie zu Gast im Beyer-Bau, wo sie vor 60 Jahren die meisten Vorlesungen und Übungen zu absolvieren hatten – unter anderem beim Namensgeber des Hauses, Prof. Kurt Beyer. „Er hat uns die Statik gelehrt und auch die Prüfungen abgenommen. Das war hart, aber fair, und wir sind heute noch stolz darauf, seine Studenten gewesen zu sein!“ sagt Prof. Günter Schümberg, der die Wiedersehensfeier organisiert hatte.

Der Dekan der Fakultät Bauingenieurwesen, Prof. Rainer Schach, begrüßte die Truppe der Bauingenieure, die 1954 mit insgesamt 82 Kommilitonen das Studium als Dipl.-Ing. abgeschlossen hatte. Er zeichnete die neuere Entwicklung der Fakulät auf, die als eine der kleineren der TU Dresden dennoch eine gut aufgestellte sei – und mit dem beibehaltenen Abschluss Diplom-Ingenieur bundesweit Beachtung findet. Silvio Weiland, Geschäftsführer des Deutschen Zentrums Textilbeton und des Markenverbandes TUDALIT berichtete von der erfolgreichen Forschung des hauptsächlich an der Fakultät Bauingenieurwesen installierten Sonderforschungsbereichs 528 der DFG zum Textilbeton – und wie die Grundlagenforschung jetzt erfolgreich in das normale Wirtschaftsleben überführt wird. Dr.-Ing. Uwe Reuter vom Fakultätsrechenzentrum stellte neue Entwicklungen im medial begleiteten Lernen vor – da eröffnen sich, einmal konsequent durchdacht und angewandt, viele bislang ungeahnte Möglichkeiten. Vieles ist noch im Erprobungsstadium, aber noch mehr geht bereits – auch Dank vorangegangener Forschung an der Fakultät.

Die Zukunft macht Halt in Dresden

Expedition ZukunfDresden Hauptbahnhof: Expedition Zukunft

Zwölf Packwagen der Bahn haben sich in fünf Monaten zu sehr abgefahrenen Zukunftsräumen gewandelt: Als „Expedition Zukunft“ tourt der „Science Express“ durch die Lande (wir berichteten). Der Zug ist 333 Meter lang (inklusive zwei Lokomotiven) und lädt Neugierige auf eine ganz eigene Forschungsexpedition ein: Wissenschaft kennen zu lernen – und zu erahnen, was sich abspielt in unseren Universitäten und den anderen Forschungseinrichtungen, die die Forschungslandschaft Deutschland ausmachen. Seit heute hält der Zug auf dem Gleis 14 im Dresdner Hauptbahnhof – bis Samstag noch kann man tagsüber durchschlendern und wird garantiert schlauer herauskommen als man reingegangen ist.
Zur Begrüßung des Science Express war hochkarätige Prominenz auf den Bahnsteig gekommen: Es sprachen Dirk Hilbert (Erster Bürgermeister Landeshauptstadt Dresden, Beigeordneter für Wirtschaft), Prof. Roland Wöller (Kultusminister Sachsen), Dr. Dietrich Nelle (Leiter der Projektgruppe Wissenschaftsjahr 2009, Bundesministerium für Bildung und Forschung), Prof. Dr. Dr. Bernhard Müller (Wissenschaftlicher Vizepräsident der Leibnitz Gemeinschaft, Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, Dresden), Prof. Hermann Kokenge (Rektor der TU Dresden), Prof. Wieland B. Huttner (Max-PIanck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik) und Bernd Haberkorn (Leiter Siemens Niederlassung Dresden). Ob’s am Bahnsteig oder am zukunftsweisenden Zug nebenan lag: trotz der vielen Redner war es kurzweilig! Schönstes Zitat: Die Expedition, die Christoph Kolumbus statt nach Indien nach Amerika brachte, sei nach heutigen Kritierien als misslungen zu betrachten – weswegen heutzutage in so einem Fall die Forschungsgelder zurückgezahlt werden müssten. Augenzwinkernd vorgetragen war klar: Forschung ist ergebnisoffen – muss es sein, denn Forschung kennt zwar ein Ziel, kann aber auch auf dem Weg der Neugierde ganz woanders hinkommen.
Dass in Dresden dieser Weg der Erkenntnis mit Freuden und nicht erst in jüngster Zeit beschritten wird, konnte man den Grußworten von Rekor Prof. Kokenge entnehmen: „Biologische Vielfalt“, über die man in dieser Woche so viel in Dresden hören kann, sei hier nämlich ein schon lange gepflegtes Thema: „Der Forstbotanische Garten Tharandt kann auf eine knapp 200-jährige Geschichte zurückblicken, er ist der älteste der Welt und beherbergt auf 33 Hektar fast 2000 Arten. Der Botanische Garten, nahe des Dresdner Stadtzentrums, in dem rund 10.000 Pflanzenarten kultiviert werden, existiert seit 1820“ sagte Prof. Kokenge. Neben der Tradition ist aber auch die aktuelle Forschung wichtig – und nicht ganz ohne Stolz konnte der Rektor darauf hinweisen, dass drei Exponate der TU Dresden im Science Express mitreisen: Zum einen stellen Chemiker der TU Dresden ein Forschungsprojekt vor, das sich mit chemischen Substanzen beschäftigt, deren Oberflächen so beschaffen sind, dass ein halbes Fußballfeld in ein Stück Würfelzucker passen würde. In einem zweiten Exponat präsentiert eine Arbeitsgruppe des CRTD, dem DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden, ihre Forschungen zum Beitrag von Stammzellen und neuen Nervenzellen zur Hirngesundheit im Alter. Und nicht zuletzt ist im Wagen 10 des Zuges ein innovativer Baustoff vorgestellt, der an der TU Dresden im Sonderforschungsbereich 528 erforscht wird. „Textilbeton erobert als leichter und flexibler Baustoff neue Einsatzfelder bei Neubauten wie auch bei der Sanierung und ermöglicht ein nachhaltiges und ressourcenschonendes Bauen!“ betonte der Rektor.

Textilbeton im Deutschen Ingenieurblatt

Textilbeton im Deutschen IngenieurblattTitel der neuen Ausgabe des Deutschen Ingenieurblatts

„Eine äußerst sinnvolle Ergänzung“ ist der Aufmacher-Beitrag im neuen Deutschen Ingenieurblatt betitelt. Dipl-Ing. Silvion Weiland vom Deutschen Zentrum Textilbeton und Prof. Manfred Curbach vom Institut für Massivbau zeigen auf sieben Seiten auf: „Für das Bauen im Bestand wird textilbewehrter Beton immer bedeutungsvoller“. Um Geschmack auf den Beitrag zu machen, den Newsletter-LeserInnen des Deutschen Ingenieurblatts auch als PDF komplett lesen können, hier die Einleitung:

Ersetzt man im Beton den Stahl durch Hochleistungsfasergarne, entsteht textilbewehrter Beton, der neue Verbundwerkstoff, der mittlerweile als äußerst sinnvolle Ergänzung herkömmlicher Baustoffe gilt. Im folgenden Beitrag wird sein Potenzial als Verstärkungssystem für Stahlbetontragwerke herausgearbeitet, das insbesondere beim Bauen im Bestand und bei der Umnutzung bestehender Bauten eine immer wichtigere Rolle spielt.

Textilbeton bietet die Möglichkeit, sehr dünnwandige Bauteile zu planen, die in Kombination mit der sehr guten Formbarkeit textiler Bewehrungen eine völlig neue Anwendung des Baustoffes Beton darstellen und die Planungsfreiheit von Architekten und Ingenieuren enorm erweitern. Außerdem können sie mit dünnen Schichten aus textilbewehrtem Beton die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Stahlbetonbauteilen deutlich erhöhen.

TV-Tipp: Neue Baumaterialien

DreharbeitenSilvio Weiland vom Deutschen Zentrum Textilbeton im Gespräch mit Einfach-genial-Moderatorin Ulrike Nitzschke

Am Dienstag um 19.50 Uhr (und mit etlichen Widerholungen, siehe Auflistung) steht die mdr-Reihe „Einfach genial“ unter dem Motto „Neue Baumaterialien“. Von Trockenbauplatten mit Lehmputz über Häuser aus Papier und Leichtbauelemente zum Zusammenstecken bis zu Glasflächen aus Fotoverbundglas reicht das Spektrum vorgestellter Erfindungen. Ulrike Nitzschke führt durch die Sendung – und auch in der Moderation geht es um einen neuen Baustoff: der im Sonderforschungsbereich 528 erforschte Textilbeton hat das Team begeistert. Gefilmt wurde an verschiedenen Orten der TU Dresden – vor und im Beyer-Bau, in der Textilmaschinenhalle und im Otto-Mohr-Labor.