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This paper describes two courses on
simulation methods for graduate students:
“Simulation Methods” and “Simulation and
Optimization in Virtual Engineering” The
courses were planned to teach young engineers
how to work with simulation software as well as
to understand the necessary mathematical background.
As simulation software COMSOL is
used. The main philosophy was to combine
theory and praxis in a way that motivates the
students. In addition “soft skills” should be
improved. This was achieved by project work as
final examination. As underlying didactical principle
the ideas of Bloom’s revised taxonomy
were followed. The paper basically focusses on
educational aspects, e.g. how to structure the
course, plan the exercises, organize the project
work and include practical COMSOL examples.
The 2nd edition of the lightning risk management
standard (IEC 62305-2) considers structures, which may
endanger environment. In these cases, the loss is not limited to
the structure itself, which is valid for usual structures. In the past
(Edition 1) this danger was simply taken into account by a special
hazard factor, multiplying the existing risk for the structure with
a number. Now, in the edition 2, we add to the risk for the
structure itself a “second risk” due to the losses outside the
structure. The losses outside can be treated independently from
what occurs inside. This is a major advantage to analyze the risk
for sensitive structures, like chemical plants, nuclear plants, or
structures containing explosives, etc. In this paper, the existing
procedure given by the European version EN 62305-2 Ed.2 is
further developed and applied to a few structures.
Risk management for structures with a risk of explosion should be considered very carefully when performing a risk analysis according to IEC 62305-2. In contrast to the 2006 edition of the standard, the 2010 edition describes the topic “Structures with a risk of explosion” in more detail. Moreover, in Germany separate procedures and parameters are defined for the risk analysis of structures with a risk of explosion (Supplement 3 of the German DIN EN 62305-2 standard). This paper describes the contents and the relevant calculations of this Supplement 3, together with a numerical example.
Am 1. Oktober 2013 ist das auf drei Jahre angelegte EU-Forschungsprojekt INSYSME – Innovative Systeme für erdbebentaugliche Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk in Stahlbetonrahmentragwerken – gestartet. Unter der Koordination der Universität Padua beteiligen sich 16 Partner aus sechs europäischen Ländern (Deutschland, Griechenland, Italien, Portugal, Rumänien, Türkei). Als deutsche Partner nehmen die Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel aus Bonn, die Universität Kassel sowie das Ingenieurbüro SDA-engineering GmbH aus Herzogenrath, teil. Ziel der deutschen Partner ist die Entwicklung von innovativen Ausfachungssystemen aus monolithischem wärmedämmenden Ziegelmauerwerk, mit denen nicht nur eine erhöhte Erdbebensicherheit, sondern auch die sichere Erfüllung der steigenden Anforderungen aus Windbeanspruchungen gewährleistet werden können. Die Forschungsergebnisse sollen vom Partner SDA-engineering GmbH in die bereits seit einigen Jahren verfügbare Softwarelösung MINEA [1] integriert werden. Weitere Informationen stehen auf den Websites des Projektes [2] zur Verfügung. Im vorliegenden Beitrag werden nach einer kurzen thematischen Einführung die Ergebnisse von Tastversuchen an senkrecht zur Ebene belasteten Ausfachungswänden aus Planziegelmauerwerk vorgestellt. Im Anschluss wird das geplante Arbeitsprogramm der deutschen Partner im Projekt INSYSME beschrieben.
Die Erdbeben in Albstadt 1978 (Magnitude 5,7), Roermond 1992 (Magnitude 5,9) oder in Waldkirch 2004 (Magnitude 5,1) haben verdeutlicht, dass die erdbebensichere Auslegung von Mauerwerksbauten auch in Deutschland von großer Bedeutung ist. Bereits im Jahr 1981 wurde die DIN 4149 (1981) “Bauten in deutschen Erdbebengebieten – Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten“ eingeführt, in der aber für Mauerwerksbauten nur wenige Anforderungen gestellt wurden. Diese Norm wurde durch den NABau-Arbeitsausschuss “Erdbeben; Sonderfragen“ des Deutschen Instituts für Normung e.V. (DIN) auf Grundlage des Eurocode 8 (2004) vollständig überarbeitet und durch die DIN 4149 (2005) abgelöst, die umfangreiche Regelungen für die seismische Auslegung von Mauerwerksbauten enthält. Mittlerweile liegen die DIN EN 1998-1 (2010) und der Nationale Anhang DIN EN 1998-1/NA (2011) vor, die nach Einarbeitung der Ergebnisse der durchgeführten Anwendungserprobung bauaufsichtlich eingeführt und die DIN 4149 (2005) ersetzen werden. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über die seismische Berechnung und Bemessung von Mauerwerksbauten nach dem europäischen Regelwerk und illustriert deren Anwendung an einem baupraktischen Beispiel.
EU-Projekt INSYSME : innovative Systeme für erdbebentaugliche Ausfachungswände aus Ziegelmauerwerk
(2014)
New coupled finite-infinite element approach for wave propagation simulation of unbounded soil media
(2014)
Die PIA GmbH prüft seit fast 8 Jahren die Standsicherheit von Behältern für Kleinkläranlagen. Diese bestehen in der Regel aus Kunststoff oder Beton und müssen über ihre gesamte Lebensdauer den Beanspruchungen aus Handhabung, Einbau und Betrieb standhalten. Die Standsicherheit kann nach EN 12566 wahlweise durch einen rechnerischen Nachweis oder durch einen praktischen Nachweis wie die Bruchlastprüfung oder die Prüfung in der Grube erfolgen.
Because of its minor environmental impact, electricity generation using wind power is getting remarkable. The further growth of the wind industry depends on technological solutions to the challenges in production and construction of the turbines. Wind turbine tower vibrations, which limit power generation efficiency and cause fatigue problems with high maintenance costs, count as one of the main structural difficulties in the wind energy sector. To mitigate tower vibrations auxiliary measures are necessary. The effectiveness of tuned mass damper is verified by means of a numeric study on a 5 MW onshore reference wind turbine. Hereby, also seismic-induced vibrations and soil–structure interaction are considered. Acquired results show that tuned mass damper can effectively reduce resonant tower vibrations and improve the fatigue life of wind turbines. This chapter is also concerned with tuned liquid column damper and a semiactive application of it. Due to its geometric versatility and low prime costs, tuned liquid column dampers are a good alternative to other damping measures, in particular for slender structures like wind turbines.
Die erdbebensichere Auslegung von erdverlegten Rohrleitungssystemen ist von wesentlicher Bedeutung zur Sicherstellung der Funktionalität der Versorgungsinfrastruktur nach einem Erdbebenereignis. Zur Vermeidung von Netzausfällen ist es erforderlich, die räumlich weit ausgedehnten Leitungssysteme mit geeigneten rechnerischen Modellen seismisch zu bemessen. Der vorliegende Beitrag behandelt die Beanspruchung von Rohrleitungssystemen durch seismische Welleneinwirkung und stellt geeignete Näherungsansätze und ein detailliertes Rechenmodell für seismische Leitungsanalysen vor. Mit den Ansätzen wird in Berechnungsbeispielen der Einfluss wesentlicher Parameter auf die seismisch induzierten Dehnungen in Rohrleitungssystemen untersucht.
Modeling contribution to risk assessment of thermal production power for geothermal reservoirs
(2013)
Unsere unternehmerische Umwelt befindet sich in einem zunehmend dynamischen Wandel. Dies führt dazu, dass Herausforderungen, denen sich Unternehmen stellen müssen, immer komplexer werden. Hier gilt es zunehmend, eine Balance zwischen verschiedenen Spannungsfeldern zu erreichen. Sogenannte Megatrends stellen die Treiber dieses Wandels dar. Als Megatrend werden nach dem Zukunftsinstitut (2010a) richtungsweisende Veränderungstendenzen aufgefasst, die alle Bereiche des Lebens sowohl individuell als auch gesellschaftlich beeinflussen und langfristige Auswirkungen haben.
A methodology for assessment, seismic verification and strengthening of existing masonry buildings is presented in this paper. The verification is performed using a calculation model calibrated with the results from ambient vibration measurements. The calibrated model serves as an input for a deformation-based verification procedure based on the Capacity Spectrum Method (CSM). The bearing capacity of the building is calculated from experimental capacity curves of the individual walls idealized with bilinear elastic-perfectly plastic curves. The experimental capacity curves were obtained from in-plane cyclic loading tests on unreinforced and strengthened masonry walls with reinforced concrete jackets. The seismic action is compared with the load-bearing capacity of the building considering non-linear material behavior with its post-peak capacity. The application of the CSM to masonry buildings and the influence of a traditional strengthening method are demonstrated on the example of a public school building in Skopje, Macedonia.
Seismic excited liquid filled tanks are subjected to extreme loading due to hydrodynamic pressures, which can lead to nonlinear stability failure of the thinwalled cylindrical tanks, as it is known from past earthquakes. A significant reduction of the seismically induced loads can be obtained by the application of base isolation systems, which have to be designed carefully with respect to the modified hydrodynamic behaviour of the tank in interaction with the liquid. For this reason a highly sophisticated fluid-structure interaction model has to be applied for a realistic simulation of the overall dynamic system. In the following, such a model is presented and compared with the results of simplified mathematical models for rigidly supported tanks. Finally, it is examined to what extent a simple mechanical model can represent the behaviour of a base isolated tank in case of seismic excitation
Partikelmesstechnik
(2012)
Der Schutz von Produkten vor der Kontamination durch Partikel gilt als eine zentrale Aufgabe der Reinraumtechnik. Da es dabei um Kontaminationseffekte weit unterhalb der visuellen Wahrnehmbarkeit geht, braucht es leistungsfähige Verfahren, um die Messgröße „Partikelkontamination“ über den gesamten Bereich, den Anwender fordern, präzise zu bestimmen. Neben der Partikelhäufigkeit ist dabei die Größe der Partikel, die sowohl das Transportverhalten wie auch die mögliche Wirkung auf das Produkt beeinflusst, von entscheidender Bedeutung. Ferner kann es für die Ermittlung von Kontaminationsquellen von Interesse sein, die Form und die chemische Natur der Partikel zu bestimmen (z. B. textile Fasern, Metallabrieb, flüssige Tröpfchen). Die Partikelhäufigkeit wird üblicherweise als Konzentration, d. h. bezogen auf das analysierte Gasvolumen angegeben. Bei den in reinen Technologien üblichen niedrigen Konzentrationen dient als Häufigkeitsmaß die Partikelanzahlkonzentration, also die Partikelanzahl pro Volumeneinheit des Trägermediums.
Often, detailed simulations of heat conduction in complicated, porous media have large runtimes. Then homogenization is a powerful tool to speed up the calculations by preserving accurate solutions at the same time. Unfortunately real structures are generally non-periodic, which requires unpractical, complicated homogenization techniques. We demonstrate in this paper, that the application of simple, periodic techniques to realistic media, that are just close to periodic, gives accurate, approximative solutions. In order to obtain effective parameters for the homogenized heat equation, we have to solve a so called “cell problem”. In contrast to periodic structures it is not trivial to determine a suitable unit cell, which represents a non-periodic media. To overcome this problem, we give a rule of thumb on how to choose a good cell. Finally we demonstrate the efficiency of our method for virtually generated foams as well as real foams and compare these results to periodic structures.
Zuverlässigkeitsanalyse zur Verifikation der Einhaltung von quantitativen Sicherheitsanforderungen.
(2012)
Risiken des Handels
(2012)
Aufbau von Handelseinheiten
(2012)
Technisches Zeichnen : Lösungsvorschläge für das Selbststudium. (Berichte aus dem Maschinenbau)
(2012)
Bei der Ausarbeitung des nationalen Anwendungsdokumentes zur DIN EN 1998-1 waren die in der ENV-Fassung enthaltenen vereinfachten Regeln im Lichte aktueller Forschungsergebnisse zu überprüfen und zu überarbeiten. Die gleiche Aufgabe stellte sich auch für die Neufassung der DIN 4149. In beiden Fällen sind neben konstruktiven Regeln für die Art und Anordnung der zur Gebäudeaussteifung heranzuziehenden Wände im Grundriss Tabellen enthalten, die unter bestimmten Bedingungen den Entfall eines rechnerischen Nachweises der Tragwände im Erdbebenfall ermöglichen. Dies ist für Schwachbebengebiete, wie sie in Deutschland und anderen Ländern Mitteleuropas anzutreffen sind, sinnvoll, um unnötigen Rechenaufwand sowie Probleme mit der Führbarkeit von Nachweisen so weit wie möglich auszuschalten. Im vorliegenden Beitrag werden die Hintergründe der vereinfachten Regeln diskutiert und die Ergebnisse der Anwendung mit verschiedenen Rechenverfahren verglichen und bewertet.
Moderne Mauerwerksbauten müssen nach heutigen Anforderungen architektonisch, statisch, energetisch sowie schall- und brandschutztechnisch optimal ausgelegt sein. Aufgrund der Komplexität und engen Verzahnung der einzelnen Anforderungen ist eine integrale Gebäudeplanung zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Bauwerkslösung unbedingt notwendig. Diese erfordert von den Fachplanern vertieftes Spezialwissen in den verschiedenen Bereichen, um insbesondere die Schnittstellen und Bauwerksdetails korrekt zu planen und auszuführen. Der Beitrag stellt die integrale Gebäudeplanung am Beispiel eines Geschossbaus in Ziegelbauweise mit Lösungen für wesentliche Detailpunkte vor
Baustatik in Beispielen
(2012)