TY - CHAP A1 - Butenweg, Christoph A1 - Gellert, Christoph A1 - Meyer, Udo T1 - Erdbebenbemessung bei Mauerwerksbauten T2 - Mauerwerk Kalender 2021: Kunststoffverankerungen Digitalisierung im Mauerwerksbau N2 - Der vorliegende Beitrag stellt den seismischen Nachweis von Mauerwerksbauten in Deutschland auf Grundlage der DIN EN 1998‐1/NA vor, wobei auch die wesentlichen Änderungen zu der Norm DIN 4149 vergleichend erläutert werden. Vorgestellt werden die Definition der Erdbebeneinwirkung, das seismische Verhalten von Mauerwerksbauten und die Erläuterung der Rechenverfahren. Darauf aufbauend wird die Anwendung an drei Praxisbeispielen demonstriert. Y1 - 2021 SN - 9783433032930 SN - 9783433610732 U6 - https://doi.org/10.1002/9783433610732.ch12 SP - 329 EP - 355 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Kern, Alexander A1 - Imani Vashiani, Anahita A1 - Timmermanns, Tobias T1 - Threat for human beings due to touch voltages and body currents caused by direct lightning strikes in case of non-isolated lightning protection systems using natural components T2 - 35th International Conference on Lightning Protection (ICLP) and XVI International Symposium on Lightning Protection (SIPDA) N2 - For typical cases of non-isolated lightning protection systems (LPS) the impulse currents are investigated which may flow through a human body directly touching a structural part of the LPS. Based on a basic LPS model with conventional down-conductors especially the cases of external and internal steel columns and metal façades are considered and compared. Numerical simulations of the line quantities voltages and currents in the time domain are performed with an equivalent circuit of the entire LPS. As a result it can be stated that by increasing the number of conventional down-conductors and external steel columns the threat for a human being can indeed be reduced, but not down to an acceptable limit. In case of internal steel columns used as natural down-conductors the threat can be reduced sufficiently, depending on the low-resistive connection of the steel columns to the lightning equipotential bonding or the earth termination system, resp. If a metal façade is used the threat for human beings touching is usually very low, if the façade is sufficiently interconnected and multiply connected to the lightning equipotential bonding or the earth termination system, resp. KW - Lightning protection system KW - down-conductor KW - steel columns KW - metal façade KW - touch voltage Y1 - 2021 SN - 978-1-6654-2346-5 U6 - https://doi.org/10.1109/ICLPandSIPDA54065.2021.9627465 N1 - 35th International Conference on Lightning Protection (ICLP) and XVI International Symposium on Lightning Protection (SIPDA), 20-26 Sept. 2021, Colombo, Sri Lanka PB - IEEE CY - New York, NY ER - TY - BOOK A1 - Pieper, Martin T1 - Quantum mechanics: Introduction to mathematical formulation N2 - Anyone who has always wanted to understand the hieroglyphs on Sheldon's blackboard in the TV series The Big Bang Theory or who wanted to know exactly what the fate of Schrödinger's cat is all about will find a short, descriptive introduction to the world of quantum mechanics in this essential. The text particularly focuses on the mathematical description in the Hilbert space. The content goes beyond popular scientific presentations, but is nevertheless suitable for readers without special prior knowledge thanks to the clear examples. KW - Quantenmechanik KW - Hilbert Room KW - Postulates KW - Schrödingers cat KW - Operators Y1 - 2021 SN - 978-3-658-32644-9 SN - 978-3-658-32645-6 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-32645-6 PB - Springer CY - Wiesbaden ER - TY - CHAP A1 - Jordan, Frank A1 - Katz, Christiane A1 - Pieper, Martin T1 - Online-Kollaboration in der Mathematik: Ein Design-Based-Research-Projekt T2 - Forschungsimpulse für hybrides Lehren und Lernen an Hochschulen N2 - Die Studie erörtert anhand eines Fallbeispiels aus der Mathematik für Ingenieur*innen, wie didaktische Gestaltungsprinzipien für Soziale Präsenz, Kollaboration und das Lösen von praxisnahen Problemen mit mathematischem Denken in einer Online-Umgebung aussehen können. Hierfür zieht der Beitrag den forschungsmethodologischen Rahmen Design-Based Research (DBR) hinzu und berichtet über Zwischenergebnisse. DBR wird an dieser Stelle als eine systematische Herangehensweise an kurzfristige Lehrveränderungen und als Chance auf dem Weg zu einer neuen Hochschullehre nach der COVID-19-Pandemie dargestellt, die theoretische und empirische Erkenntnisse mit Praxisverknüpfung und -relevanz vereint. Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:832-cos4-9465 SP - 245 EP - 261 PB - TH Köln CY - Köln ER - TY - CHAP A1 - Mertens, Alexander A1 - Pütz, Sebastian A1 - Brauner, Philipp A1 - Brillowski, Florian Sascha A1 - Buczak, Nadine A1 - Dammers, Hannah A1 - van Dyck, Marc A1 - Kong, Iris A1 - Königs, Peter A1 - Kortomeikel, Frauke Carole A1 - Rodemann, Niklas A1 - Schaar, Anne Kathrin A1 - Steuer-Dankert, Linda A1 - Wlecke, Shari A1 - Gries, Thomas A1 - Leicht-Scholten, Carmen A1 - Nagel, Saskia K. A1 - Piller, Frank Thomas A1 - Schuh, Günther A1 - Ziefle, Martina A1 - Nitsch, Verena T1 - Human digital shadow: Data-based modeling of users and usage in the internet of production T2 - 14th Conference Human System Interaction Conference Proceedings N2 - Digital Shadows as the aggregation, linkage and abstraction of data relating to physical objects are a central vision for the future of production. However, the majority of current research takes a technocentric approach, in which the human actors in production play a minor role. Here, the authors present an alternative anthropocentric perspective that highlights the potential and main challenges of extending the concept of Digital Shadows to humans. Following future research methodology, three prospections that illustrate use cases for Human Digital Shadows across organizational and hierarchical levels are developed: human-robot collaboration for manual work, decision support and work organization, as well as human resource management. Potentials and challenges are identified using separate SWOT analyses for the three prospections and common themes are emphasized in a concluding discussion. KW - digital shadow KW - cyber physical production system KW - user & usage KW - internet of production Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1109/HSI52170.2021.9538729 N1 - 14th International Conference on Human System Interaction : 8-10 July 2021. Gdańsk, Poland SP - 1 EP - 8 PB - IEEE ER - TY - CHAP A1 - Handschuh, Nils A1 - Stollenwerk, Dominik A1 - Borchert, Jörg T1 - Operation of thermal storage power plants under high renewable grid penetration T2 - NEIS 2021: Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems N2 - The planned coal phase-out in Germany by 2038 will lead to the dismantling of power plants with a total capacity of approx. 30 GW. A possible further use of these assets is the conversion of the power plants to thermal storage power plants; the use of these power plants on the day-ahead market is considerably limited by their technical parameters. In this paper, the influence of the technical boundary conditions on the operating times of these storage facilities is presented. For this purpose, the storage power plants were described as an MILP problem and two price curves, one from 2015 with a relatively low renewable penetration (33 %) and one from 2020 with a high renewable energy penetration (51 %) are compared. The operating times were examined as a function of the technical parameters and the critical influencing factors were investigated. The thermal storage power plant operation duration and the energy shifted with the price curve of 2020 increases by more than 25 % compared to 2015. KW - storage optimisation KW - storage dispatch KW - thermal storage Y1 - 2021 SN - 978-3-8007-5651-3 N1 - NEIS 2021: Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems. 13-14 September 2021. Hamburg, Germany SP - 261 EP - 265 PB - VDE Verlag CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Bursi, Oreste S. A1 - Paolacci, Fabrizio A1 - Marinković, Marko A1 - Lanese, Igor A1 - Nardin, Chiara A1 - Quinci, Gianluca ED - Yang, J. T1 - Seismic performance of an industrial multi-storey frame structure with process equipment subjected to shake table testing JF - Engineering Structures N2 - Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances. Nonetheless, current standards for seismic design of industrial facilities are considered inadequate to guarantee proper safety conditions against exceptional events entailing loss of containment and related consequences. On these premises, the SPIF project -Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities- was proposed within the framework of the European H2020 SERA funding scheme. In detail, the objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial multi-storey frame structure equipped with complex process components by means of shaking table tests. Along this main vein and in a performance-based design perspective, the issues investigated in depth are the interaction between a primary moment resisting frame (MRF) steel structure and secondary process components that influence the performance of the whole system; and a proper check of floor spectra predictions. The evaluation of experimental data clearly shows a favourable performance of the MRF structure, some weaknesses of local details due to the interaction between floor crossbeams and process components and, finally, the overconservatism of current design standards w.r.t. floor spectra predictions. KW - Multi-storey KW - Frame structure KW - Earthquake KW - Tank KW - Piping Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112681 SN - 0141-0296 VL - 243 IS - 15 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Kubalski, Thomas A1 - El-Deib, Khaled A1 - Gellert, Christoph ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten nach DIN EN 1998-1/NA-2021 JF - Bautechnik : Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau N2 - Mauerwerksbauten in Deutschland sind mit Einführung des nationalen Anwendungsdokuments DIN EN 1998-1/NA auf Grundlage einer neuen probabilistischen Erdbebenkarte nachzuweisen. Für erfolgreiche Erdbebennachweise üblicher Grundrissformen von Mauerwerksbauten stehen in dem zukünftigen Anwendungsdokument neue rechnerische Nachweismöglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Tragfähigkeitsreserven von Mauerwerksbauten in der Baupraxis mit einem überschaubaren Aufwand besser in Ansatz gebracht werden können. Das Standardrechenverfahren ist weiterhin der kraftbasierte Nachweis, der nun mit höheren Verhaltensbeiwerten im Vergleich zur DIN 4149 durchgeführt werden kann. Die höheren Verhaltensbeiwerte basieren auf der besseren Ausnutzung der gebäudespezifischen Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie der Lastumverteilung der Schubkräfte im Grundriss mit Ansatz von Rahmentragwirkung durch Wand-Deckeninteraktionen. Alternativ dazu kann ein nichtlinearer Nachweis auf Grundlage von Pushover-Analysen zur Anwendung kommen. Vervollständigt werden die Regelungen für Mauerwerksbauten durch neue Regelungen für nichttragende Innenwände und Außenmauerschalen. Der vorliegende Beitrag stellt die Grundlagen und Hintergründe der neuen rechnerischen Nachweise in DIN EN 1998-1/NA vor und demonstriert deren Anwendung an einem Beispiel aus der Praxis. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/bate.202100064 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820, 0932-8351 VL - 98 IS - 11 SP - 852 EP - 863 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - El-Deib, Khaled A1 - Butenweg, Christoph A1 - Klinkel, Sven ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten JF - Mauerwerk N2 - Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar. N2 - Seismic verification of masonry buildings based on realistic calculation models and increased behavior factorsWith the application of the traditional linear verification con­cept to masonry structures it is already no longer possible to carry out structural safety verifications even for buildings with standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity. This problem will be exacerbated in Germany with the introduction of continuous probabilistic earthquake maps. Due to the increased seismic actions, it is necessary to make the existing load­bearing capacity reserves that have not yet been taken into account available in comprehensible verifica­tion concepts in construction practice. This article presents a concept for the building­specific determination of increased behavior factors. The behavior factors are composed of three components, which take into account the load redistribution in ground plans, the deformation capability and energy dissipation and all kinds of overstrength effects. For the calculation of these three components, a non­linear verification concept based on pushover analyses is applied, in which the interac­tions of walls and floor slabs are described by a level of re­straint. A non­linear modeling approach of the overall building is introduced for the determination of the restraint levels, with which the interaction of walls and floor slabs can be simulated. The results of the linear verifications with increased behavior factors for this building are significantly closer to the results of non­linear verifications and thus the standard ground plan con­figurations in areas with moderate seismicity can still be veri­fied with the traditional linear calculation approaches. KW - Mauerwerksbauten KW - Erdbebeneinwirkung KW - Bemessung KW - Verhaltensbeiwerte KW - Pushover­Analysen Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/dama.202110014 SN - 1437-1022 SN - 1432-3427 VL - 2021 IS - 3 SP - 110 EP - 119 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Milijaš, Aleksa A1 - Šakić, Bogdan A1 - Marinković, Marko A1 - Butenweg, Christoph ED - Papadrakakis, Manolis ED - Fragiadakis, Michalis T1 - Experimental investigation of behaviour of masonry infilled RC frames under out-of-plane loading T2 - Proceedings of COMPDYN 2021 N2 - Masonry infills are commonly used as exterior or interior walls in reinforced concrete (RC) frame structures and they can be encountered all over the world, including earthquake prone regions. Since the middle of the 20th century the behaviour of these non-structural elements under seismic loading has been studied in numerous experimental campaigns. However, most of the studies were carried out by means of in-plane tests, while there is a lack of out-of-plane experimental investigations. In this paper, the out-of-plane tests carried out on full scale masonry infilled frames are described. The results of the out-of-plane tests are presented in terms of force-displacement curves and measured out-of-plane displacements. Finally, the reliability of existing analytical approaches developed to estimate the out-of-plane strength of masonry infills is examined on presented experimental results. KW - Seismic loading KW - Masonry infill KW - Out-of-plane load KW - Out-of-plane strength Y1 - 2021 SN - 978-618-85072-5-8 U6 - https://doi.org/10.7712/120121.8528.18914 SN - 2623-3347 N1 - COMPDYN 2021, 28-30 June 2021, Streamed from Athens, Greece, 8th International Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering SP - 829 EP - 846 PB - National Technical University of Athens CY - Athen ER -