Studentische Forschungsgruppe. Sommersemester 2015

Transkript

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2 Studentische Forschungsgruppe Sommersemester 2015

3 Die Studentische Forschungsgruppe wurde im Wintersemester 2007/2008 gegründet. Unter der Leitung der Professoren Dr.-Ing. Thomas Freimann arbeiten die Studenten in den verschiedenen Laboren der Fakultät Bauingenieurwesen an der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm. Das Angebot richtet sich an alle Studierende ab dem 3. Semester, die studienbegleitend Interesse am vertieften wissenschaftlichen Arbeiten haben.

4 Die Studierenden bekommen einen Einblick in modernste Messund Berechnungsverfahren. In kleinen Gruppen und mit einem hohen Maß an Eigenverantwortung werden Themen aus der angewandten Forschung und Entwicklung (afue) in den Laboren der Fakultät bearbeitet. Die Ergebnisse können als Grundlage für Master- oder Bachelorarbeiten dienen.

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6 STUFO-Themen im Baustofflabor Untersuchungen zu Holzleichtbeton (Verformungen, Nachbehandlung, Betonierversuch mit TB-Werk)

7 Holzleichtbeton auf der BAU 2015

8 FBV Frischbetonverbundfolie preapplied waterproofing membranes Haftverbund mit Beton auf wasserzugewandter Seite Applikation vor dem Betoneinbau! Rissüberbrückende Wirkung verhindert temporären Feuchtedurchtritt durch Risse Sohlplatte Wand

9 Haftzugversuch bei starker Verschmutzung

10 Peel-Strength-Test nach ASTM D903 mittlere Zugkraft in N 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,5 keine 1 1,5 geringe 2 2,5 starke 3 3,5 Verschmutzung (Hellbezugswert 213) Verschmutzung (Sand, Hellbezugswert 164) Verschmutzungsgrad Mittelwert n = 18 Verschmutzung (Lehm, Hellbezugswert 112)

11 Prüfung auf seitliches Hinterlaufen 150 mm 25 mm Fehlstelle FBV Betonwürfel Versuchsaufbau zur Bestimmung des lateralen Wassereindringens im WU-Prüfstand (DIN EN T8)

12 Prüfung auf seitl. Hinterlaufen Folie unbehandelt; ohne Verschmutzung Verschmutzungsgrad 3 (Lehm) 1-7 bar: 0 mm Hinterlaufen sofortiges Hinterlaufen bis zum Rand

13 FBV Frischbetonverbundfolie Fragen Veränderung der Verbundwirkung bei zunehmender Verschmutzung? Wie kann man Verschmutzungsgrade definiert herstellen und messen? Vier verschiedene Folienhersteller Empfehlungen für die Praxis?

14 Labor für Verkehrswesen Laborleitung Prof. Dr.-Ing. Harald Kipke Wissenschaftlicher Mitarbeiter Patrick Schwenteck M.Eng. Laboringenieur Jens Lauterbach M.Eng. Forschungsmitglieder Julia Hart B.Eng. Sebastian Brönner Anatol Maier

15 Verkehrserschließung In Neubaugebieten Prognose objektiver Verkehrssicherheit

16 Makroskopische Verkehrsplanung Mikroskopische Verkehrsplanung

17 Verkehrsanlagenbau Modelltheoretische Untersuchungen

18 Evakuierungssimulation Fußgängersimulation

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20 STUFO-Themen GUNT Versuchsrahmen Einarbeitung anhand eines einfachen Systems (Zweifeldträger -> Bestimmung der Auflagerkräfte und der Verformung) Erweiterung auf anspruchsvollere Systeme (Überprüfung der Ergebnisse mit Frilo) Kräfte im ebenen Fachwerk Seil unter Eigengewicht Parabolischer Bogen Kräfte an einer Hängebrücke Usw.

21 STUFO-Themen Universalpresse Ausstattung der Universalpresse mit Messtechnik (Kraftmessdosen, Wegaufnehmer) Messung der Spannungen in verschiedenen Aluminiumträgern (mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen) sowie der Durchbiegungen Versuche aus dem Holzbau (Querdrucktragfähigkeit, Balkenanschlüsse, Balkenverstärkungen, Prüfen von Versätzen)

22 Weitere STUFO-Themen Einarbeitung in die 3D Fräse (zur Bearbeitung von Holz) Aussteifung von Bauwerken (Baukastenprinzip) 3D Drucktechnik 3D Scannen Materialtests Taipei 101

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24 Luftbildgestützte Fotogrammetrie Erstellen eines 3-D Modells einer Sandgrube mit Hilfe der Fotogrammetrie: Taipei 101 Festlegen von Referenzpunkten durch herkömmliches Vermessen mittels GPS Erstellen von Luftaufnahmen der Sandgrube Weiterverarbeiten der Luftbilder mit Agisoft PhotoScan Untersuchen der verschiedenen Parameter und Rendermethoden der Software mit dem Ziel, ein möglichst maßstabsgetreues 3-D Modell der Sandgrube zu erhalten Einbinden des optimierten 3-D Modells in die Standard CAD Programme wie AutoCad etc.

25 Luftbildgestützte Fotogrammetrie Taipei 101

26 Luftbildgestützte Fotogrammetrie Taipei 101

27 Labor für Geotechnik Laborleitung Prof. Dr.-Ing. Bernd Plaßmann Laboringenieur Dipl.-Ing. Michael Volkmer

28 STUFO-Themen im Geotechniklabor A) Laborversuche Versuche an regionalen Keuperton (Triaxialversuche und numerische Simulation zur Kalibrierung des Stoffgesetztes) => Unterstützung Forschungsmasterarbeit Verdichtbarkeit von (organischen) Böden; automaischer Proctorversuch; ressourcenschonende Verwendung von Auffüllungen Steifigkeit von organischen Böden; Kompressionsversuch; (projektbezogene Sonderproben Braunkohle)

29 B) Modellversuche Umbau Erddruckmodell (aktiver, passiver Erddruck) Schlauchwaagenmesssystem C) Berechnungen, numerische Simulationen Verformungsprognose Tunnelbau; Aufbau Datenbank U-Bahn Nürnberg; Auswertung Setzungsmessungen U3 Nordwest => Unterstützung Forschungsmasterarbeit Verformungen Baugrubenwand; Neubau Tiefendepot, Germanisches Nationalmuseum (Messungen, numerische Simulation)

30 Themenbereiche Geotechniklabaor: A) Laboruntersuchungen : Durchführung bodenmechanischer Laborversuche, Etablierung neuer Laborversuchsstände Versuchsdurchführung, Auswertung, Reproduzierbarkeit, Sensitivitätsstudien, Ringversuche Kenntnisse: Bodenmechanik (3. Semester) I) Scherfestigkeit von Böden Untersuchung Scherfestigkeit von Böden mit direkten Scherversuch Untersuchung Scherfestigkeit von Böden mit neuem Triaxialversuchsstand - Durchführung, Auswertung für unterschiedliche Bodenarten - Reproduzierbarkeit (statistische Auswertung) - Vergleich direkter und indirekter Versuch (Einfluss Fehler durch Vorgabe der direkten Scherfuge)

31 II) Erdbau, Verdichtbarkeit von Böden Untersuchung der Verdichtbarkeit von Böden mit neuem automatischen Proctorversuchsstand - Untersuchung unterschiedliche Böden (nichtbindig, bindig, organisch), - mit und ohne Kalkverbesserung (Einfluss auf Proctorkurve) - Reproduzierbarkeit bei Versuchswiederholung (statistische Auswertung), - Vergleich automatischer und manueller Proctor

32 III) Setzungen, Steifigkeit von Böden Untersuchung der Steifigkeit von Böden mit dem neuen Kompressionsversuchsstand (Kombinationsgerät) Untersuchung Steifigkeit von organischen Böden (Braunkohle) an dem Bespiel eines geplanten Gebäudes - Durchführung, Auswertung - Reproduzierbarkeit - Sensitivität, Bandbreite E s = 2 bis 20 MN/m² (z.b. Abhängigkeit vom Organikanteil)

33 C) Berechnungen, numerische Simulationen : Durchführung geotechnischer Berechnungen, FEM-Simulationen (Plaxis 2D, 3D) Berechnungen, Auswertung, Sensitivitätsstudien Vergleich mit Messungen Kenntnisse: Bodenmechanik + Grundbau (4. Semester) I) Verformungsprognose, Tunnelbau Datenbank U-Bahn Nürnberg Berechnungsmodelle für die bisher erbauten Abschnitte der U3 optimieren Auswertung der eingetretenen, gemessenen Verformungen und Vergleich mit den berechneten Prognosen Backanalysis / Optimierung der Berechnungsmodelle anhand der gemessenen Verformungen Verbesserte Aussagemöglichkeit für zukünftige Bauabschnitte

34 II) Vergleich Bemessung und Verformungsprognose, Baugrubenwand Neubau Tiefendepot, Germanisches Nationalmuseum Vergleich Ausführungsstatik der Baugrubenwand mit FEM-Berechnungsmodell bzgl. Bemessung => Untersuchung des Erddruckansatzes => Untersuchung räumlicher Einfluss (2D/3D Modell) Vergleich gemessenen und berechnete Verformungen => bei Herstellung der Baugrubenwand erfolgt eine messtechnische Überwachung der Verformungen => Vergleich der gemessenen Verformungen mit der Verformungsprognose (Backanalysis)

35 Schlauchwaage - Das hydrostatische Nivellement funktioniert nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren - Werden 2 mit Wasser gefüllte Behälter an den niedrigsten Stellen mit Röhren/Schläuchen verbunden, stellt sich in beiden Behältern der gleiche Wasserstand ein - Es ist keine Sichtverbindung zwischen den beiden Behältern erforderlich - Das hydrostatische Nivellement kann Entfernung von bis zu 20 km zwischen den Messpunkten überbrücken

36 Schlauchwaage Prinzip des hydrostatischen Nivellements zur Überwachung von Setzungen

37 2D-Erddruckmodel Model zur Veranschaulichung der Wirkungsweise von aktivem und passivem Erddruck

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39 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Anwendung des RiverRay Acoustic-Doppler-Current-Profilers Entwicklung von Geo-Informations-System-basierten Auswerteverfahren für das Mess-boot hydroohm Aufbau und Betrieb eines Damm-Versuchsstandes für Überström- und Sickerwasser-versuche in der großen Rinne des Labors f. Wasserbau 3D Simulation von Bauwerken und hydraulischen Phänomenen mit openfoam E-learning im Bereich Strömungsmechanik und Wasserbau Meßdatenauswertung mit ArcGis Aufbau und Betrieb eines Großrechners im EDV-Labor (Informatik) Didaktischer Modellversuch Druckstoß

40 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Anwendung des RiverRay Acoustic-Doppler- Current-Profilers Entwicklung von Geo-Informations-Systembasierten Auswerteverfahren für das Messboot hydroohm

41 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Aufbau und Betrieb eines Damm- Versuchsstandes für Überström- und Sickerwasser-versuche in der großen Rinne des Labors f. Wasserbau

42 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau 3D Simulation von Bauwerken und hydraulischen Phänomenen mit OpenFOAM

43 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau E-learning im Bereich Strömungsmechanik und Wasserbau

44 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Meßdatenauswertung mit ArcGis

45 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Aufbau und Betrieb eines Großrechners im EDV-Labor (Informatik)

46 STUFO-Themen im Labor für Wasserbau Didaktischer Modellversuch Druckstoß

47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!