Bücher der Reihe Mechanik, Werkstoffe und Konstruktion im Bauwesen

Eine Reise im "Reich der Mitte" von der Perspektive der Fachgebiete Statik, Fassadentechnik und Stahlbau der Technische Universität Darmstadt. In der Landeshauptstadt Peking konnten neben dem Besuch von kulturellen Sehenswürdigkeiten wie der verbotenen Stadt, sich im Bau befindende Hochhausprojekte hautnah erkundet werden. Ein Höhepunkt war die Besichtigung der Firma North-Glass, die zusammen mit nur einem weiteren Unternehmen die Weltspitze für Spezialfassadengläser bildet. Nach dem Besuch der größten Stahlbrückenbau-Firma Chinas und der Besichtigung des "Dragon's Head", dem östlichsten Teil der Chinesischen Mauer am Golf von Bohai, stand ein zweitägiger Aufenthalt im Nationalpark von Zhangjiajie auf dem Reiseplan. Die Glasbodenbrücke und die atemberaubende Landschaft waren Höhepunkte der gesamten Exkursion. Workshops an der Central South University von Changsha und der Partneruniversität der TU Darmstadt, der Tongji University in Shanghai, boten die Möglichkeit, didaktische Konzepte und aktuelle Forschungsarbeiten der beteiligten Universitäten kennen zu lernen. Die Gespräche der Studierenden untereinander über den Alltag im Studienleben waren ein großer Erfolg, da hier nicht nur das Studium betreffende Inhalte sondern auch alltägliche und kulturelle Besonderheiten ausgetauscht werden konnten. Die Besichtigung der 26 Mio. Metropole Shanghai stellt den krönenden Abschluss der Bildungsreise dar. Unter anderem wurden das Urban Planning Museum, der Oriental Pearl Tower sowie verschiedene historische Sehenswürdigkeiten der Stadt besucht.

In dieser Arbeit wird der Einfluss der Materialdaten und Simulationsparameter auf die Schwindungs- und Verzugssimulation untersucht. Hierzu werden experimentelle Spritzgießversuche an einem Kastenformteil durchgeführt und anschließend Schwindung und Verzug ausgewertet. Im Fokus steht ein teilkristallines Polybutylenterephthalat (PBT). Ergänzende Untersuchungen werden an einem kurzglasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat (PBT-GF30) sowie einem amorphen Polystyrol (PS) durchgeführt. Ein Messwerterfassungssystem mit einem kombinierten Druck- und Temperatursensor (pT-Sensor) wird verwendet, um Einblicke in lokale Vorgänge während dem Spritzgießen zu erhalten. Materialdaten werden experimentell ermittelt und in die Spritzgießsimulationssoftware CADMOULD® überführt. Die ermittelten Schwindungs- und Verzugswerte, sowie die aufgenommenen Messdaten werden mit den Spritzgießsimulationen kritisch verglichen. Neben qualitativen Gegenüberstellungen von Schwindung und Verzug und des lokalen Druckverlaufs werden Haupteffektediagramme genutzt, um die Haupteinflussgrößen zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass von allen Materialeigenschaften ein Einfluss auf Schwindung und Verzug ausgeht, wobei die Fließgrenztemperatur bei unverstärkten Thermoplasten den größten Effekt zeigt. Bei kurzglasfaserverstärkten Materialien geht zudem ein deutlicher Einfluss von richtungsabhängigen Materialdaten, wie dem Wärmeausdehnungskoeffizienten, aber auch den Modellparametern der Faserorientierungsberechnung aus. Neben den Einflüssen der Materialparameter zeigt sich ein deutlicher Einfluss des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Formteil und Kavität in der Nachdruckphase. Aus den Ergebnissen ergibt sich ein Leitfaden für die praktische Anwendung, zur gezielten Optimierung von Materialdaten, für eine möglichst adäquate Vorhersage von Schwindung und Verzug.

The presented book deals with the use of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) as a means of stiffening and reinforcing free-form sheet metal as an application in facade. The main focus of the research is developing a methodology for welding ontop of pre-bent sheet metal; including digitizing of arbitrarily-formed sheet metal, developing of process-parameters for welding on thin sheet metal and generating force-responsive welding paths.The research is focused on singly-curved sheet metal profiles, and is concluded by the production of a number of small-scale prototypes which illustrate the potentials for reinforcing sheet metal using WAAM.

Ausgehend von einer Entwicklung thermisch aktivierter Gebäudehüllelemente aus nahezu sortenreinen, zementgebundenen Werkstoffen, die jedoch aus einer tragenden Innenschale mit aufgebrachter Dämmung aus ultraleichtem, mineralisiertem Schaum sowie einer Vorhangfassade aus sehr dünnen, mikrobewehrten UHPC-Platten bestehen, wird die Frage diskutiert, inwiefern sich derartige Bauteile auch als tragende Sandwichelemente umsetzen lassen.Hierzu wird in einem ersten Schritt der mögliche Kerndämmstoff aus ultraleichtem, zementgebundenem Schaum mechanisch untersucht und die für eine Sandwichanwendung relevanten Werkstoffkenngrößen ermittelt. Für eine mögliche Berechnung von Sandwichelementen aus mineralisiertem, zementösem Schaum werden aus der Literatur bekannte Sandwichtheorien aufbereitet und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit bei einem derart schubweichen Kernmaterial sowie in Bezug auf den Rechenaufwand und die daraus generierte Genauigkeit der Ergebnisse miteinander verglichen und bewertet.Im Hinblick auf die Klimaschutzziele sollte bei allen neuartigen Konstruktionen immer auch die Frage des ökologischen Fußabdrucks gestellt werden. Dies erfolgt im Rahmen einer Produktökobilanzierung des mineralisierten Schaumes, durch die Ermittlung der herstellungsbedingten CO2 ¿ äquivalenten Emissionen sowie des Primärenergiebedarfs und eines Vergleichs mit anderen Kerndämmstoffen. Die sortenreine Trennung des Schaumes von den Deckschichten kann für die Kombination mit Stahlbeton nachgewiesen werden.Die Umsetzung als Sandwichelement erfolgt abschließend mit funktionalisierten Deckschichten aus Wabenplatten, die über eine Trägerschicht aus Gipsputz mit dem Schaum verbunden werden, wobei die hohe Schwindneigung des Schaumes sich aktuell als Hindernis für eine dauerhafte, robuste Umsetzung zeigt.

The knowledge of the real forces acting on a structure are of great importance in the condition assessment process of existing structures. In this sense, this work provides a novel approach for identification of dynamic moving forces acting on a bridge structure. It seeks to find the optimal time dependent force values that minimize the difference between the computed and measured displacement and acceleration time histories for a limited number of sensor locations. The work also presents extensive experimental investigations of the developed method on real structures in operation, which consistently show that it can be successfully used on a wide range of applications: from small structures excited by rather low pedestrian forces up to the "heavy category" of a complete train passing a railway bridge. In this context, a set of particularities and limitations arising in the practical application of the method on real structures are also discussed.

The present book deals with the structural characterization of paperboard materials. The main focus is set on the development of an engineering model for paperboard laminates for use in design processes. Furthermore, the bi-axial limits are examined and related to those of the single paperboard sheet, in order to enable the estimation of laminate performance from the properties of the single paperboard sheet on. Finally a simple model for failure estimation during bi-axial loading is established which relies on simple material tests.

Laminated safety glass enables the safe construction of transparent structures. The mechanical behaviour depends on the polymeric interlayer both in the intact and in the post fracture state. In the present work, the mechanical behaviour of ethylene vinyl acetate-based (EVA) and ionoplastic interlayers is investigated for the intact laminated safety glass condition. In particular, the influence of the semi-crystalline structure on the stiffness behaviour is studied with X-Ray Diffraction, Differential Scanning Calorimetry and Dynamic-Mechanical-Thermal-Analysis. The studies on the mechanical behaviour of the interlayer in the fractured laminated safety glass were carried out with polyvinyl butyral-based (PVB) interlayers. First, the temperature and frequency (time) dependent linearity limits are determined in Dynamic-Mechanical-Thermal-Analyses, second, the nonlinear viscoelastic material behaviour is investigated with tensile relaxation tests at different temperatures and strain levels.

The research described in this thesis focuses on the production and use of additive manufactured silicate ceramic (clay) products in construction.Additive Manufacturing (AM) is a technology that facilitates realising products by selective placement of material in subsequent layers. It is a technology that emerged in the 1980's and has been adopted by many industries for prototyping and the realisation of special or individualised products, which cannot be made by use of common production processes or benefit economically by the use of AM.The research shows a broad overview of AM for clay. It describes the evolution of brickmaking, how clay building products can benefit from an AM process, which production process could meet the defined demands regarding the final product, and which characteristics the printed clay products have.

This book discusses a new method for the design and engineering of complex facades. Parametric design and additive manufacturing are both growing trends that open up new possibilities. Parametric design approaches change how planners / designers perceive building details.

This book provides readers with an elementary understanding of the material behavior of structural silicones in facades.

Dieses Buch behandelt sowohl experimentelle als auch numerische Aspekte des Kopfaufpralls auf die Windschutzscheibe. Ziel der Untersuchungen ist die Umsetzung eines nicht-lokalen Berechnungsmodells mit dem das Bruchverhalten der Windschutzscheibe unter Impaktbelastung prognosesicherer abgebildet werden kann.Darüber hinaus wird die verwendete FE-Modellierungstechnik dargestellt und die Vor- und Nachteile klassischer Versagenskriterien herausgearbeitet.Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird ein bruchmechanisch motivierter, nicht-lokaler Ansatz zur Regularisierung der Methode der Elementlöschung erarbeitet und anhand der durchgeführten Kopfaufprallversuche validiert.

The thesis investigates a polymeric laminate consisting of poly(methyl methacrylate) (PMMA) and thermoplastic polyurethane (TPU) experimentally and numerically with regard to its impact behaviour and applicability.

A requirement for the safe design of thermoplastic parts is the ability to precisely predict mechanical behaviour by finite element simulations. The presented material model considers linear-elastic behaviour and non-linear orthotropic stress-state dependent viscoplastic deformation for arbitrary fibre distributions.

A method for incorporating and comparing stochastic scatter of macroscopic parameters in crash simulations is developed in the present work and applied on a 30 wt.% short glass fiber reinforced polypropylene. Therefore, a statistical testing plan on the basis of three point bending tests with 30 samples for each configuration is carried out.

This doctoral dissertation presents a model to evaluate trade-offs between the energetic, economic, and environmental lifecycle performance of building projects.

Based on fracture mechanics considerations and comprehensive experimental investigations, various aspects and physical quantities of fracture behaviour as well as characteristics and parameters of fracture pattern morphology of fragmented, tempered soda-lime glass were studied and correlated with the stored strain energy.