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Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren zur Diskretisierung aus Oberflächenrepräsentierung gewonnener zwei- und drei dimensionaler Modelle vorgeschlagen. Das Verfahren basiert auf einer hierarchischen Quad-Tree-(2D) oder Octree-(3D) Struktur, um die Oberflächendetails ohne signifikante Erhöhung der Anzahl innerer Elemente effizient darzustellen. Darüber hinaus kann die Oberflächengeometrie präzise in das Modell unter Verwendung kubischer (oder höherer Ordnung) Splines abgebildet werden. Das resultierende Modell verwendet dieselben Basisfunktionen (Bézier-Bernstein-Polynome), die in Computer Aided Design (CAD) Software verwendet werden. Die Methode erlaubt eine generelle Oberflächenrepresäntierung aus unterschiedlichen Datenquellen wie bspw. Bilddaten, Daten von 3D-Scannern und B-Rep-Modellen und minimiert Benutzerinterventionen zur Generierung und Vernetzung volumetrischer Modelle. Letztendlich wird das Verfahren zur Erstellung komplexer dreidimensionaler Modelle im Bauingenieurwesen angewendet.

Abstract

A method for discretizing solid 2D and 3D models obtained from surface representation is developed. The method uses a hierarchical quad-tree (2D) or octree (3D) structure to efficiently represent the surface details without a significant increase in the number of interior elements. Moreover, the geometry of the surface including normal information can be accurately incorporated in the model by using cubic (or higher-order) splines. The resulting model uses the same basis functions (Bézier-Bernstein polynomials) that are used in standard Computer Aided Design (CAD) software. The method has the potential to reduce the difficulties and human intervention required for meshing and creating volumetric models, as it allows the use of general surface representations including those obtained from image data, 3D scanners or B-Rep (boundary representation) models. Potential applications in the field of civil engineering, including rapid modeling of complex 3D structures are being discussed.

Zusammenfassung

Die heute gängigen Smartphones und Tablets besitzen in der Regel leistungsstarke Schwingungssensoren, welche für schwingungstechnische Untersuchungen genutzt werden können. Am Fachgebiet Statik und Dynamik der Tragwerke der TU Kaiserslautern, wurde hierfür speziell eine entsprechende App „iDynamics“ entwickelt und erprobt. Mit dieser App können beliebige Schwingungs- und Erschütterungsmessungen und Systemidentifikationsanalysen (z. B. Bestimmung der Frequenz und Dämpfung) durchgeführt werden. Zudem kann die App für eine Zustandsüberwachung der Struktur „Structural Health Monitoring“ eingesetzt werden. Somit können Änderungen der dynamischen Eigenschaften der Struktur detektiert und ausgewertet werden. In diesem Beitrag werden die schwingungstechnischen Eigenschaften der Sensoren gängiger Smartphones und Tablets analysiert und mit professionellen Schwingungssensoren verglichen. Im Anschluss wird die sachgerechte Anwendung der App demonstriert und die Parameter und Rahmenbedingungen für eine zuverlässige Schwingungsuntersuchung ermittelt. Anhand zahlreicher Anwendungsfälle aus der Praxis werden die Einsatzmöglichkeiten eruiert und die Ergebnisse mit denen aus professionellen Schwingungsuntersuchungen verglichen. Die App ermöglicht und eignet sich für den Einsatz in der „Forschenden Lehre“. Mit der App wird die Grundlage für ein experimentelles dynamisches Labor als mobile App für Studierende verschiedener Fachrichtungen (u. a. Bauingenieurwesen und Maschinenbau) geschaffen. In der breiten Öffentlichkeit kann die App als Tool für grobe Schwingungs- und Erschütterungsmessungen eingesetzt werden, um zum Beispiel. eine Überschreitung der zulässigen Erschütterung in Gebäuden an Gleisanlagen, neben viel befahrenen Straßen oder am Arbeitsplatz (z. B. in Industrieanlagen oder auf dem Lkw) zu beurteilen.

Abstract

Today‘s mobile devices (smartphones and tablets) usually possess powerful vibration sensors, which can be used for vibration measurements and analysis. A specialized app “iDynamics” has been developed for this propose at the Institute of Structural Analysis and Dynamics of the University of Kaiserslautern.

This app can be utilized for various types of vibration measurements and analysis. It can also be applied for system identification (e.g. determination of frequency and damping) and for structural health monitoring. For instance, changes in the dynamic properties of the structure can be detected and evaluated. In this paper, features and characteristics of vibration sensors of current mobile devices (smartphones and tablet PCs) are analyzed and compared with professional vibration sensors. The application of the app and the corresponding parameters and settings for a reliable vibration measurement and analysis on a mobile device are presented. On the basis of numerous practical applications, possible application fields and conditions are determined and the results are compared with those from professional vibration analysis.

The app is excellently suited for educational purposes and enables the integration of research activities in teaching and learning “research-oriented teaching” and creates the basis for an experimental dynamic laboratory as a mobile app for students of various disciplines (e.g. civil engineering and mechanical engineering). In the general public, the app can be used for rough vibration measurements e.g. to indicate unacceptable vibration levels in buildings in the vicinity of rail tracks or busy roads or at the workplace (e.g. in industrial plants or on trucks).

Zusammenfassung

Oft erfüllen sehr schlanken Binder für weit gespannte Dachflächen im Fertigteilbau nicht das in DIN EN 1992–1–1 enthaltene geometrische Grenzkriterium für den vereinfachten Nachweis ausreichender Kippsicherheit. In der Praxis kommen in diesen Fällen häufig in der einschlägigen Fachliteratur beschriebene Näherungsverfahren zum Einsatz. Deren Anwendungsbereich beschränkt sich allerdings auf die für den Hallenbau typischen Parallelgurt- und Satteldachbinder. Ist die Kippsicherheit von freigeformten schlanken Trägergeometrien zu untersuchen, kann der Nachweis auf Grundlage nicht-linearer Finite-Element-Berechnungen erfolgen. Neben einer realitätsnahen Simulation des Tragverhaltens ist hierbei ein angepasstes Sicherheitskonzept für die Einhaltung des geforderten Sicherheitsniveaus bei nicht-linearen Verfahren nach DIN EN 1990 erforderlich. Dabei ist zu beachten, dass die derzeit in den Regelwerken enthaltenen vereinfachten Sicherheitskonzepte für nicht-lineare Verfahren ausschließlich für reine Biegeprobleme kalibriert wurden. Im Rahmen des Beitrags wird der Nachweis der Kippsicherheit mit der nicht-linearen FEM behandelt. Dabei stehen die wesentlichen Anforderungen an die Modellierung der Werkstoffeigenschaften, die Tragmechanismen bei Kippproblemen sowie ein angepasstes Sicherheitskonzept für nicht-lineare Berechnungsverfahren im Vordergrund.

Abstract

Prefabricated wide spanned reinforced and prestressed concrete girders often do not meet the geometric design specification of DIN EN 1992–1–1 in order to prevent slender members from lateral buckling. In practical application, the design of such girders is performed by use of analytical methods for predicting lateral torsional buckling loads proposed by several authors in literature. However, the scope of application of such methods is limited to parallel flanged and saddle shaped girders. The lateral buckling behavior of free shaped girders with a complex geometry can be examined by performing a nonlinear finite element analysis. Such an analysis requires a realistic simulation of the lateral buckling behavior as well as an adapted safety concept for nonlinear methods in order to achieve the required safety level according to DIN EN 1990. It has to be considered that the specifications in current design codes for simplified safety formats for nonlinear finite element calculations are exclusively evaluated for bending failure. Within the scope of this article the design of slender reinforced and prestressed concrete girders sensitive to lateral buckling based on nonlinear finite element analysis is discussed. The primary issues of concern are the modelling of the nonlinear material behavior, a realistic simulation of the lateral buckling behavior and an adapted safety concept for nonlinear finite element calculations.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag befasst sich zusammen mit einem ersten mit dem Verhalten von Schweißnähten, die in Altstähle eingebracht und dann einer nicht vorwiegend ruhenden Belastung unterworfen werden. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, aus den gewonnenen Daten Schwingbreiten zu ermitteln, die den Anforderungen des EC 3 gerecht werden und in diesen übertragbar sind.

Abstract

This article deals, together with a first one, with the behavior of weldings, which are brought into old steels and afterwards carry a non-static load. Ways are shown to determine stress ranges, which fulfill the requirements of the EC 3 and which are transferable to this standard.

Zusammenfassung

Die Materialeigenschaften des Rohstoffs Holz weisen erhebliche Streuungen auf. Deren Eingrenzung ist jedoch für den Einsatz als geregeltes Bauprodukt unbedingte Voraussetzung. Dies erfolgt über eine Festigkeitssortierung. Hierbei können auch zerstörungsfreie/-arme Prüfmethoden wie beispielsweise das Ultraschall-Verfahren unterstützend zum Einsatz kommen. Die Anwendbarkeit dieser Prüfmethode für die Festigkeitssortierung von neuem Schnittholz ist durch zahlreiche Untersuchungen belegt. Bei Bauholz in historischen Gebäuden sind die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen nur bedingt übertragbar. Hierfür sind umfangreiche systematische Untersuchungen erforderlich.

Abstract

The properties of timber have partially significant variations. To use it as a regulated construction material the limitation of these variations is required. This is achieved by strength grading. Non-/semi-destructive methods such as the ultrasonic method can be used for strength grading. The applicability of this method for the strength grading of new timber is proven by several studies. The results of these studies are not completely applicable on timber in historic constructions. Therefore, an extensive systematical study is required.