Anwendung des Örtlichen Konzepts in der Turbinenschaufelauslegung

Die Anforderungen an große Kraftwerksturbinen (Gas‐ und Dampfturbinen) sind im Zusammenhang mit der Energiewende in den letzten Jahren signifikant gestiegen. Durch die wachsende Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne gewinnt die Erhöhung der Flexibilität im Kraftwerksbetrieb immer mehr an Bedeutung. Dafür müssen zuverlässige und robuste Turbinen entwickelt werden. Turbinenschaufeln sind eine der Schlüsselkomponenten einer Turbine und ein entscheidender Erfolgsfaktor, um die aktuellen und zukünftigen Markt‐ und Kundenanforderungen zu erfüllen und die damit verbundenen Herausforderungen zu meistern. Die Auslegung von Turbinenschaufeln ist komplex. Turbinenschaufeln sind im Betrieb häufig extremen, hohen sowie komplexen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Diese mechanischen und thermischen Betriebsbelastungen führen zu hohen Bauteilbeanspruchungen und häufig zu einem Ermüdungs‐ und/oder Kriechlebensdauerverbrauch. Hersteller großer Kraftwerksturbinen können ihre Turbinen und deren Komponenten in den allermeisten Fällen nicht im Vorfeld auf Prüfständen testen. Außerdem können Fehler in der Auslegung der Komponenten zu deren Versagen im Betrieb und damit zumindest zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden führen. Aus diesen Gründen und vor dem Hintergrund der zunehmend flexibleren Fahrweise von Kraftwerken und der damit verbundenen höheren Anzahl an Lastwechseln sind für die Entwicklung und Auslegung von Turbinenschaufeln sowie deren Lebensdauervorhersage geeignete, zuverlässige und abgesicherte Berechnungs‐ und Bewertungskonzepte sowie Regeln unerlässlich, um den sicheren Betrieb der Turbinenschaufeln zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere für die genaue Beschreibung des Ermüdungsverhaltens unter Betriebsbelastung. Der vorliegende Artikel beschäftigt sich mit den hier verwendeten Konzepten zur Lebensdauervorhersage und zum Betriebsfestigkeitsnachweis von Gas‐ und Dampfturbinenschaufeln.     

Zukünftige Brandschutzbemessung von schlanken Kalksandstein‐Wänden mit deutlich höheren Auflasten

Die Feuerwiderstandsdauer von tragenden, raumabschließenden Mauerwerkswänden muss derzeit in Abhängigkeit des Ausnutzungsfaktors entsprechend den Regelungen in der Anlage zur Liste der technischen Baubestimmungen bestimmt werden. Die Beschränkung des Ausnutzungsfaktors auf 1,0 bedeutet, dass keine höheren Lasten auf die Wände einwirken dürfen als nach dem vereinfachten Verfahren in DIN 1053‐1 statisch nachweisbar sind. Anderenfalls muss die Wanddicke erhöht werden, um den Ausnutzungsfaktor entsprechend zu reduzieren. Um bei schlanken Kalksandsteinwänden die deutlich höheren zulässigen Las ten nach dem genaueren Berechnungsverfahren und insbesondere nach dem Teilsicherheitskonzept auch bei Anforderungen an den Brandschutz ausnutzen zu können, wurde von der euro päischen Kalksandsteinindustrie ein umfangreiches Forschungsprogramm durchgeführt, worüber bereits ausführlich berichtet wurde. In diesem Beitrag werden nunmehr die Auswirkungen auf die zukünftige Normung, insbesondere auf die derzeit in Bearbeitung befindlichen änderungen zu den Normen DIN 4102‐4 und ‐22, erläutert. Abschließend wird ein Vorschlag für die zukünftige Regelung zur Ermittlung der Feuerwiderstandsdauer von tragenden, raumabschlie ßenden Kalksandsteinwänden unterbreitet. Future calculation of the fire resistance of slender calcium silicate walls with explicitly higher loads. At present the fire resistance endurance of load bearing walls with a fire‐separating function has to be determined depending on the utilisation factor as given in the rules of the annex to the list of technical rules. The restriction of the utilisation factor to 1,0 means that no higher loads are allowed as calculated in the structural analysis according to the simplified calculation method in DIN 1053‐1. Otherwise the thickness of the wall has to be increased to reduce the utilisation factor. To take advantage for slender calcium silicate masonry walls in applying the permitted clearly higher loads according to the more exact calculation method in DIN 1053‐1 and especially according to the semi‐probabilistic safety concept also in case of requirements on fire protection, the European calcium silicate industry realized a substantial research project as already described in details earlier. Now in this article the effect on future standardisation projects, especially on the currently revised standards DIN 4102‐4 and ‐22, will be illustrated. Finally a proposal is given for future rules to determine the fire resistance period of load bear ing calcium silicate walls with a fire‐separating function.     

Energieeffizient und erdbebensicher Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

Moderne Bauwerke müssen heute eine hohe energetische Leistungsfähigkeit aufweisen und gleichzeitig alle einwirkenden Lasten sicher abtragen. Dies stellt insbesondere in Erdbebengebieten hohe Anforderungen an die verwendeten Baustoffe. Am baupraktischen Beispiel einer Doppelhaushälfte wird demonstriert, dass die Symbiose aus energieeffizientem und gleichzeitig erdbebensicherem Bauen in der höchsten deutschen Erdbebenzone mit monolithischem Ziegelmauerwerk gut realisierbar ist. Als Ziegelmauerwerk werden für die Außenwände wärmetechnisch optimierte Hochlochziegel verwendet, die sowohl die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009 als auch die Anforderungen an Mauerwerkbaustoffe nach den aktuellen Erdbebennormen erfüllen. Der Erdbebennachweis der Doppelhaushälfte erfolgt mit einem nichtlinearen Nachweisverfahren, das für eine einfache praktische Anwendung programmtechnisch umgesetzt wurde. Für den Nachweis wurden aus zyklischen Schubwandversuchen ermittelte Last‐Verformungskurven verwendet. Das gesamte in Deutschland noch nicht normativ geregelte Nachweiskonzept wurde im Rahmen einer Zustimmung im Einzelfall geprüft und genehmigt. Energy‐efficient and earthquake‐proof building with monolithic brickwork. Nowadays, modern buildings need to have a high energetic performance and they have to withstand seismic actions at the same time. These contradictory demands can only be fulfilled by construction materials of high quality and optimal performance. On the example of a semi‐detached building in Germany’s highest earthquake‐zone it is demonstrated that buildings made of monolithic brickwork meet all the requirements of energy efficiency and earthquake resistant design. The monolithic brickwork was carried out with thermo technical optimized vertical perforated bricks for the external walls. The used brick type fulfils all demands according to DIN 4149 and EnEV 2009. The structural safety of the semi‐detached building is verified by means of nonlinear deformation based method, which has been implemented into a user friendly software package. The pushover curves of the single shear walls are determined by cyclic shear wall tests. The procedure is not part of the German earthquake code yet and has been approved by national building authorities.     

Wechselverformungsverhalten von betriebsbeanspruchtem 42CrMoS4

Cyclic Deformation Behavior of Service Loaded 42CrMoS4 In dem Beitrag wird das Wechselverformungsverhalten von vergütetem 42CrMoS4 bei Betriebsbeanspruchung beschrieben. Dazu wird ein neues Prüfkonzept auf der Basis von Dehnungs‐, Temperatur und Widerstandmessungen angewendet, das Hysteresismessungen zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens unter variablen Amplituden ermöglicht. Alle gemessenen Größen hängen in eindeutiger Weise von mikrostrukturellen Veränderungen ab, die während der Schwingbeanspruchung auftreten und beschreiben somit den aktuellen Ermüdungszustand. Die Grundidee des Prüfkonzeptes besteht darin, einstufige Messsequenzen mit Amplituden unterhalb der Dauerfestigkeit mit Random‐ oder Betriebsbeanspruchungen zu kombinieren. Dies bietet die Möglichkeit bei Random‐ und Betriebsbeanspruchung das Wechselverformungsverhalten quantitativ zu beschreiben und Methoden der Lebensdauervorhersage anzuwenden, die sonst nur bei Einstufenversuchen Anwendung finden.     

Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln

Der Beitrag berichtet über zentrische und exzentrische Schubversuche an Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln. Die Ergebnisse werden mit den aktuell gültigen Bemessungsansätzen in DIN 1053‐1 verglichen. Es wird gezeigt, dass die Versuchsergebnisse immer eine ausreichende Sicherheit gegenüber den Bemessungswerten nach DIN 1053‐1 aufweisen. Auch für Mauerwerk aus Wärmedämmziegeln mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung können somit die vereinfachten Bemessungsregeln der DIN 4149 ohne Abminderungen angewendet werden. In plane shear resistance of thermal insulating vertically perforated clay brick masonry. In plane shear tests on thermal insulating vertically perforated clay brick masonry are presented. The results are compared with the design rules from DIN 1053‐1. The test results exceeded the design predictions of DIN 1053‐1 by a significant safety margin. The simplified design rules from the German earthquake standard DIN 4149 can be applied to thermal insulating clay unit masonry with technical approvals without any reduction.     

Fassaden aus historischen Handstrichziegeln mit Rezeptschlämme

Die Fassade des Galeriegebäudes Hinter dem Gießhaus in Berlin — vis a vis der Museumsinsel Berlin — hat mit ihrer handwerklichen Raffinesse aus historischen Handstrichziegeln und einer gekratzten und gekehrten Rezeptschlämme nicht nur 2008 den 2. Platz beim Europäischen Architekturpreis ECOLA erhalten, sondern seitdem auch in der Öffentlichkeit für eine positive Faszination gesorgt. 2 Jahre nach Fertigstellung dieses Unikates und dem ungebrochenen starken Interesse — insbesondere von Architekturbüros — berichtet Bau‐Ing. Thomas Bauer — Oberbauleiter der Dreßler Bau GmbH — nun erstmals öffentlich über die Erarbeitung und handwerkliche Ausführung dieser Fassade, insbesondere auch über Erfahrungen, Grundlagen und Anforderungen bei der Arbeit mit historischen Ziegeln, insbesondere Handstrichziegeln bei Einsatz in Neubaufassaden. Dargestellt werden Erfahrungen bei der Gewinnung von Altsteinen bis hin zum Rückbau ungenutzter Gebäude, Prüfverfahren zur Bestimmung der Eignung und des Einsatzortes bei Neuverwendung, Fragen der Reinigung und Sortierung bis hin zu Besonderheiten bei der neuen Vermauerung aufbereiteter Handstrichziegel. Für die an der Galerie Hinter dem Gießhaus Berlin speziell modifizierte Rezeptschlämme werden Grundlagen, Anforderungen und das umgesetzte Mörtelkonzept für die geschlämmte Fassade dargelegt sowie erstmals die aus unzähligen Versuchen heraus entwickelte handwerkliche Handschrift der Schlämmtechnik vorgestellt. Façades made of historical handmade bricks with elutriation — Gallery building behind the Giesshaus 1 in Berlin, basics, requirements and solutions. The façade of the gallery building behind the Giesshaus in Berlin — vis a vis the Berlin museum island — with its handicraft features consisting of historical handmade bricks and a scraped and swept elutriation according to recipe, was not only awarded 2nd place in 2008 in the ECOLA European Architecture Prize, but it has also proved a positive fascination for the public. Two years after completion of this unique example and the continuously high level of interest — in particular from architectural offices — construction Ing. Thomas Bauer — chief construction supervisor of Dressler Bau GmbH — now reports for the first time publicly about the preparation and workmanship of this façade, in particular also about the experience, basics and requirements involved in working with historical bricks, in particular handmade bricks with employment in new building façades. Experience in the extraction of old stones, extending to the back‐construction of unused buildings, testing methods for the determination of the suitability and the field of application in case of new utilisation, questions relating to cleaning and sorting, extending to special features of handmade bricks processed in new wall construction, are represented. For the specially modified elutriation according to recipe on the gallery behind the Giess haus Berlin, basics, requirements and the mortar concept applied for the elutriated façade are demonstrated, as well as the technology, developed out of innumerable experiments on the unique handicraft signature of the elutriation, is presented for the first time.     

Entwicklung von hybriden Wärmedämmsteinen aus LAC

Die aktuell oftmals diskutierte Notwendigkeit der nachhaltigen Reduktion des Verbrauchs an Heizenergie bzw. der Reduktion des CO2‐Austoßes und die damit immer stärker werdende Forderung nach einem baulichen Wärmeschutz führten an der Universität Luxembourg dazu, ein Projekt auf den Weg zu bringen, welches das Ziel verfolgt, mittels hybrider Mauersteinkonstruktionen die Transmissionswärmeverluste durch die Außenwand weiter zu begrenzen. Mit der Energieeinsparverordnung (EnEV) in Deutschland und dem “règlement grand‐ducal Performance Energétique des b?timents d?habitation” [1] in Luxemburg bestehen neben der Anforderungsgröße des Jahresprimärenergiebedarfs auch über maximal festgesetzte Wärmedurchgangskoeffizienten U Anforderungen an die Transmissionswärmeverluste durch die Gebäudehülle. In Luxemburg beträgt der aktuelle Grenzwert zur Erfüllung des Mindestwärmeschutzes für Außenwände zur Zeit 0,32 W/m2K. Um den aktuellen Stand der Technik auf dem freien Markt festzuhalten, wurde zu Beginn des Projektes mit einer Marktstudie an 12 unterschiedlichen Wärmedämmsteinen aus verschiedenen europäischen Ländern begonnen. Dabei fiel das große Optimierungspotential der klassischen Wärmedämmblöcke aus haufwerksporigem Leichtbeton (LAC) in thermischer und statischer Hinsicht auf. Wie die Marktstudie zeigt, können mit klassischen monolithischen Wärmedämmblöcken (Vbl SW, Hbl) die deklarierten bzw. angestrebten Grenzwerte der Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger Einhaltung der Rohdichteklasse und Druckfestigkeit nicht immer gezielt erreicht werden. Es ist daher ratsam, eine Funktionstrennung der statisch und thermisch wirksamen Schichten im Steinquerschnitt vorzunehmen. Ein Weg zur Entwicklung von Mauersteinen mit Funktionstrennung der Trag‐ und Dämmschichten wird in diesem Beitrag aufgezeigt. Development of new heat‐insulating masonry blocks made of LAC. The actual discussion of the necessity of sustainable reduction of primary energy for heating of housing structures and of the reduction of CO2‐emissions led the University of Luxembourg to issue a project aimed to develop hybrid lightweight concrete blocks with high heat‐insulating properties. The progressing Energy Saving Regulation (EnEV) in Germany and the grand‐ducal Regulation in Luxembourg [1] are limiting the annual primary energy consumption for housing structures and office buildings. Supplementary, these regulations are also limiting the heat transfer coefficient U for the transmission of the heat flow through the outer walls. In Luxembourg e.g. the actual U‐value is limited to maximal 0,32 W/m2K. Based on the measured values, the static and thermal properties of the materials themselves (e.g. lightweight concrete with open structure) as well as the whole masonry bricks and blocks, taken from the European free market, were tested and simulated by the finite element method to study their weak spot and to use this experience for the construction of new prototypes. It was revealed that it is suggestive to separate the load bearing from a thermal construction part in the masonry block. The market study showed, that is only possible to reach certainly the declared limit values of the thermal and mechanical properties of the masonry block by separating the load‐bearing from the thermal function of the block.     

Das Wärmeleitvermögen eines Kugelhaufwerks in ruhendem Gas

Zu der Bestimmung von Wärmeverlusten oder auch der ausgetauschten Wärmemengen durch körnige Stoffe hindurch ist die genaue Kenntnis der Wärmeleitzahl λ von großer Wichtigkeit. Wie die Ergebnisse sehr vieler Messungen zeigen, ist diese Größe abhängig von den verschiedensten Einflüssen wie Temperatur, Korndurchmesser, Raumgewicht, Porosität und Feuchtigkeit. Nur wenige Arbeiten behandelten bisher den Einfluß des in den Poren enthaltenen Gases und seines Druckes sowie der Bewegung des Gases durch die Porenkanäle auf das Gesamtwärmeleitvermögen des Stoffes. Der Erforschung dieser Probleme gelten die hier beschriebenen Untersuchungen.     

Mikro‐ und Nanotribologie in der modernen Speichertechnik

Die moderne Datentechnik, die weltweite Vernetzung und die zunehmend komplexeren Informations‐ und Kommunikationssysteme haben einen exponentiell wachsenden Bedarf an Speichertechnik zur Folge. Magnetische Festplattenspeicher stellen dabei bis heute die dominierende Speichertechnologie dar, wenn man die jährlich umgesetzte Speichermenge betrachtet. Diese Vorrangstellung wird sich auch in den nächsten Jahren nicht ändern. Die rasant steigenden Anforderungen des Marktes haben in den vergangenen Jahren zu einer jährlichen Steigerungsrate der Datenspeicherdichte von etwa 60 Prozent geführt, die damit noch über der Steigerungsrate in der Mikroelektronik liegt. Diese ist allgemein als Moore'sches Gesetz bekannt und gilt als Symbol für raschen technologischen Fortschritt. Möglich wurde diese Entwicklung erst durch eine ebenso dynamische Entwicklung bei den Herstellungsverfahren, sei es durch die Nutzung neuer Effekte oder durch die kontinuierlich verbesserte Beherrschung der technologischen Prozesse. Magnetische Festplattenspeicher sind aus dem alltäglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Jeder Personalcomputer besitzt heute zumindest eine Festplatte zur Speicherung von entsprechenden Anwenderprogrammen und Daten. Weitere Einsatzbereiche liegen im Bereich von Servern und Datensicherungssystemen. Durch die zunehmende Verkleinerung der Laufwerke rücken auch Einsatzmöglichkeiten in digitalen Kameras, Handys oder tragbaren digitalen Audioabspielgeräten in den Blickpunkt des Interesses. Weltweit werden derzeit etwa 150 Millionen Festplatten pro Jahr hergestellt, wobei für die nächsten Jahre mit einer Wachstumsrate von etwa 15 Prozent gerechnet wird (Abb. 1). Bedenkt man, dass das Fassungsvermögen und die Zuverlässigkeit der einzelnen Festplatten in den letzten Jahren ebenfalls drastisch gestiegen sind, so wird der enorme Anstieg der insgesamt produzierten Speicherkapazität deutlich [1]. Einer der wichtigsten Faktoren für die Optimierung magnetischer Speicherlaufwerke ist das Verständnis und die Beherrschung der tribologischen Prozessen am Kopf‐/Platte‐Interface. Beim Beschreiben einer Magnetplatte mit Datenbits wird ein keramischer Schreib‐/Lese‐Kopf (Abb. 2) mit hoher Geschwindigkeit (> 100 km/h) über die Platte geführt. Dabei werden pro zurückgelegtem Millimeter etwa 10 000 Datenbits geschrieben oder gelesen. Der Abstand zwischen Kopf und Platte beträgt dabei nur wenige 10 nm. Auch wenn nach dem hydrodynamischen Prinzip ein Luftpolster die beiden Reibpartner trennt, werden doch erhebliche Kräfte übertragen, denen das gesamte System ohne jeglichen Verschleiß und dauerhaft standhalten muß. Schon das Ausbrechen eines einzigen Partikels im μm‐Bereich kann das gesamte Laufwerk und seine Funktion dauerhaft schädigen. Zahlreiche physikalische und chemische Grundvoraussetzungen sind daher zu erfüllen, um ein Kopf‐/Platte‐Interface jahrelang fehlerfrei und stabil arbeiten zu lassen. Neben selbstverständlichen Anforderungen, die an die Komponenten gestellt werden, wie geringe Rauhigkeit, hohe Härte und Abriebfestigkeit, sind spezifische Vorkehrungen zu treffen, um die chemische Natur und Eigenschaft der Oberflächen zu steuern.     

EU‐Forschungsprojekt ESECMaSE – Teilprojekt Optimierung von Hochlochziegeln für Aussteifungswände

Unbewehrtes Ziegelmauerwerk hat sich in den letzten Jahrhunderten als geeigneter Baustoff in den mitteleuropäischen Erdbebenzonen bewährt. Erhöhte Anforderungen aus den Lastnormen waren der Anlaß für umfangreiche Untersuchungen zur Schubtragfähigkeit von Mauerwerk. Die Optimierung von Produkteigenschaften von Hochlochziegeln für schubbeanspruchtes Mauerwerk war dabei einer von mehreren Untersuchungsansätzen. Der Optimierungsprozeß wurde in dem von der Europäischen Kommission geförderten Forschungsprojekt ESECMaSE (Enhanced safety and efficient construction of masonry structures in Europe) durchgeführt. Dabei wurden sowohl Untersuchungen zur Optimierung der Materialzusammensetzung als auch eine Optimierung des Lochbildes vorgenommen. Als Optimierungsergebnis wurden Prototypen hergestellt und in statisch zyklischen Schubversuchen untersucht. Die wichtigsten Materialeigenschaften, insbesondere die Längsdruck‐ und Längszugfestigkeit wurden erheblich verbessert. Erste Ergebnisse von Schubversuchen zeigen jedoch, daß die Bedeutung der Längsdruckfestigkeit bei anisotropen Baustoffen wie Hochlochziegeln bisher deutlich überschätzt wird.     

Möglichkeiten und Grenzen laseroptischer Verfahren zur Untersuchung hydraulischer Strömungsmaschinen

Im Institut für Maschinenkonstruktion der Technischen Universität Berlin, Fachgebiet Hydraulische Strömungsmaschinen und Strömungstechnik, werden seit mehr als zehn Jahren laseroptische Verfahren zur Untersuchung von hydraulischen Strömungsmaschinen eingesetzt. Herkömmliche laseroptische Verfahren wie die Laser-Doppler-Velocimetry gestatten die zeitlich und örtlich hochaufgelöste Untersuchung komplexer instationärer Strömungsvorgänge, wie sie z.B. durch die Wechselwirkung zwischen dem Vorleitrad und Laufrad in vordrallgeregelten axialen Kreiselpumpen auftreten. Die Erfassung von Geschwindigkeitsfeldern ist jedoch bei derartigen Meßsystemen mit punktförmigem Meßvolumen mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden, da die Geschwindigkeitsmessung an den verschiedenen Meßorten nur sequentiell erfolgen kann. Die Entwicklung von Ganzfeldmeßverfahren und deren Applikation in hydraulischen Strömungsmaschinen führt zu einer wesentlichen Reduzierung der Meßzeiten und ermöglicht so die schnelle und detaillierte Untersuchung von real instationären Strömungsvorgängen in Strömungsmaschinen.     

Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton‐Plansteinen und ‐Planelementen

Mauerwerkswände müssen neben Vertikallasten als platten‐ und scheibenförmige Bauteile auch horizontale Lasten aufnehmen und weiterleiten können. Die Neufassungen der DIN 1055 bzw. der DIN 4149 führten zu einer Erhöhung der anzusetzenden Horizontallasten aus Wind und Erdbeben und damit zu einer Erhöhung der Beanspruchung der aussteifenden Bauteile auf Schub. Im nachfolgend vorgestellten Forschungsvorhaben konnten vorhandene Reserven der Schubtragfähigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton‐Plansteinen und ‐Planelementen durch Schubversuche an geschosshohen Mauerwerkswänden sowie durch begleitende Materialversuche, numerische Simulationen und Parameterstudien aufgezeigt werden. Durch die Versuche war es ebenfalls möglich, die vorhandene Datenbasis vor allem für Steine kleiner Festigkeiten (PP2) zu ergänzen und zu erweitern. Dadurch ist nun eine bessere statistische Anpassung der Bemessungsgleichung möglich. Für die Normung wurde ein Vorschlag erarbeitet. Sowohl im Versuch als auch in den Begleitrechnungen konnte für Wände mit vermörtelten Stoßfugen im Vergleich zu denen ohne eine Erhöhung der aufnehmbaren Horizontallasten nachgewiesen werden. Shear Loading Capacity of Aerated Autoclaved Concrete (AAC) Flat Block Masonry. Masonry walls should be able to carry and transfer horizontal loads in addition to vertical loads, due to their plate or panel form. The new versions of the DIN 1055 and DIN 4149 have led to an increasing of the assumed horizontal loads caused by wind and earthquakes, and thus to an increase in stress in the stiffening components that are designated for shear. The aim of the research project described below was to investigate the existing reserves in shear capacity of masonry made of aerated autoclaved concrete flat blocks. Therefore shear tests on masonry walls of a storey height were executed accompanied by material tests, numerical simulations and parameter studies. Furthermore it was possible to update and expand the existing data base particularly concerning blocks with lower strengths (PP2). Hence it is now possible to achieve a better statistical adjustment to the design equations. A proposal for standardization was also developed. From the investigations and the accompanying calculations, it was determined that walls with mortared butt joints have a higher horizontal load carrying capacity in comparison with those without.     

Structure‐property investigations on a laser beam welded dissimilar joint of aluminium AA6056 and titanium Ti6Al4V for aeronautical applications Part I: Local gradients in microstructure,hardness and strength

Untersuchungen zu Struktureigenschaften von laserstrahlgeschweißte Mischverbindungen aus Aluminium AA6056 und Titan Ti6Al4V für Anwendungen in der Luftfahrt Teil I: Lokale Gradienten in Mikrostruktur, Härte und Festigkeit Durch eine spezielle Stossvorbereitung wurden laserstrahlgeschweißter Mischverbindungen aus den Blechwerkstoffen AA6056 und Ti6Al4V hergestellt und zwar ohne die Verwendung von Zusatzwerkstoffen. Die große Differenz der Schmelztemperaturen erlaubt das selektive Erschmelzen des Aluminiumwerkstoffs, der wieder um den Titanwerkstoff benetzt, sodass es zur Ausbildung einer mechanisch‐stabilen und tragfähigen Verbindung kommt. Die Al‐Legierung wurd ein den Wärmebehandlungszuständen T4 und T6 verschweißt, um den mikrostrukturellen Einfluss auf die Eigenschaften der Verbindungen untersuchen zu koönnen. Die Prozessfolgen sahen vor, dass beim Schweißen im Zustand T4 eine Warmauslagerung, beim Schweißen im Zustand T6 eine Kaltauslagerung definierter Dauer folgte. Die Charakterisierung lokaler Eigenschaftsgradienten hinsichtlich Gefüge, Mikrohärte und Festigkeit waren grundlegend für die Untersuchungen zum Ermüdungsrissausbreitungs‐ und Bruchverhalten der Mischerbindungen. Dabei wurden mögliche Bereiche, von denen Bruchversagen ausgehen könnte, identifiziert. Es hat sich gezeigt, dass die Eigenschaftsänderungen fast ausschließlich auf die Aluminiumseite beschränkt blieben. An der Grenzfläche zwischen Ti6Al4V und AA6056 wurde zudem eine schmale intermetallische Reaktionsschicht nachgewiesen. Diese lokalen Eigenschaftsänderungen im Gefüge, in der Härte und Festigkeit auf der Al‐Seite sowie der intermetallische Phasensaum in Verbindung mit geometrischen Unterschieden sind im Rahmen der Untersuchungen als mögliche kritische Bereiche identifiziert worden.     

Über den Einfluss von Mikroobjektiven bei der Messung der Modulations-Übertragungsfunktion Optischer Systeme

Bei der Messung der Übertragungsfunktion optischer Systeme wird im allgemeinen zur Vergrößerung der bildseitigen Intensitätsverteilung ein Mikroobjektiv eingesetzt. Um den Einfluß von Mikroobjektiven auf die Genauigkeit der Ergebnisse der Messung von Übertragungsfunktionen zu untersuchen, wurden mit einem hochgeöffneten gut korrigierten Objektiv Messungen mit und ohne Mikroobjektiv durchgeführt. Ein früher beschriebenes Gerät [1], bei dem die bildseitige Intensitätsverteilung grundsätzlich ohne Zwischenschaltung eines Mikroobjektives abgetastet wird, wurde so erweitert, daß Messungen von Übertragungsfunktionen mit und ohne Mikroobjektiv durchgeführt werden konnten. Nur Mikroobjektive, die im Bereich der ausgenutzten Aperturen als ideale Objektive anzusehen sind, haben keinen Einfluß auf die Meßergebnisse. Auf der Achse ideal gute Mikroobjektive können bei außeraxialen Messungen von Übertragungsfunktionen des Prüflings zu beträchtlichen Meßfehlern führen.     

The impact of the code for sustainable homes on masonry house construction in England

In England masonry remains the predominant form of house construction and accounts for over 80 % of all new dwellings. The rate of replacement of the housing stock in the UK remains low and each dwelling is required to have a viable working life in excess of 100 years. This requires forms of construction that are durable, with low maintenance costs and that are sufficiently flexible to cope with extension, alteration and changes in performance requirements. The Code for Sustainable Homes takes a more holistic approach to the design requirements for dwellings than the Building Regulations and the Code Levels with which house builders are required to comply will be increased over a comparatively short period of time. This paper examines the Code requirements and indicates how the manufacturer and designer can provide masonry constructions that address the various code levels. Auswirkungen der Norm für nachhaltigen Wohnungsbau auf den Mauerwerksbau in England. In England bleibt Mauerwerk die vorherrschende Bauweise beim Hausbau und macht über 80 % aller neuen Wohnungen aus. Der Anteil des Bestandsersatzes im Wohnungsbau im Vereinigten Königreich ist niedrig. Somit ergibt sich ein Bedarf an nachhaltig flexibler Gestaltung des Wohnraums mit einer Lebensdauer von mehr als 100 Jahren. Dies erfordert Konstruktionsformen, die dauerhaft sind, mit geringen Unterhaltskosten auskommen und die flexibel genug sind, um Erweiterungen, Umbauten und Veränderungen im Anforderungsspektrum zu ermöglichen. Die Norm für nachhaltigen Wohnungsbau folgt einem ganzheitlicheren Ansatz für die konstruktiven Anforderungen an Wohngebäude als die bestehenden Baunormen. Die normativen Anforderungen, welche das bauende Gewerbe zu erfüllen hat, werden sich in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum erhöhen. Dieser Aufsatz untersucht die Anforderungen der Norm und zeigt, wie die Hersteller und Konstrukteure Mauerwerksbauten gestalten können, so dass diese den verschiedenen Normkategorien genügen.     

Numerische Betrachtung der biomechanischen Komplikationen begleitend zur Totalhüftgelenkprothese: Knochenumbau und Prothesenmigration

Die aseptische Lockerung der Prothese stellt immer noch ein Problem bei der Hüftgelenkprothese dar. Die Lockerung kann u. a. durch den Knochenumbau um die Prothese aufgrund von Stressabschirmung verursacht werden. Ein numerisches Modell wurde am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover entwickelt, um den Knochenumbauprozess nach der Belastungsabschirmung abzubilden. Diese Studie wird durchgeführt, um das Modell mittels DEXA‐ sowie CT‐klinischen Studien an Patienten mit verschiedenen Arten von Prothesen zu validieren. Ferner wurde das Modell verwendet, um die Pfannenmigration abzubilden. Das Modell wurde auf den periprothetischen Femur und das Becken angelegt. In beiden Fällen zeigen die numerischen Berechnungen sehr gute Ergebnisse im Vergleich mit den klinischen Studien. Mit einer durchschnittlichen Differenz von 12 % im Falle des Femurs und 6,8 % im Falle des Beckens wurde das numerische Knochenumbaumodell erfolgreich validiert. Darüber hinaus wurde eine neue Methode entwickelt, um die Prothesenmigration in das Becken abzubilden. Durch mechanische Gleichungen und Neuvernetzungsmethoden ist die Finite‐Elemente‐Analyse (FEA) in der Lage, die mögliche Prothesenmigration im Becken zu berechnen. Diese Methode wurde an Polyethylen‐Pfannen angewendet und zeigt gute Ergebnisse im Vergleich mit der klinischen Studie von Kadar et al. Um die Genauigkeit der numerischen Berechnung zu erhöhen, wird der Unterschied des durch die Pfannenmigration hervorgerufenen Hüftlastkollektivs mittels Mehrkörpersimulation mitberücksichtigt und in die FEA mittels einer von unserer wissenschaftlichen Gruppe entwickelten Kopplungssoftware integriert.     

Potenziale von ausgewählten Randschichtbehandlungsverfahren sowie deren Kombinationen zur Verbesserung des Verschleiß‐ und Korrosionsverhaltens von Gusseisenwerkstoffen

Die typischen hohen C‐ und Si‐Gehalte von Gusseisenwerkstoffen und der weiche Graphit limitieren die Behandel‐ und Beanspruchbarkeit nach dem Nitrieren und der Hartstoffbeschichtung. Wenn die Gusseisenoberfläche vor den genannten Randschichtbehandlungen mittels Elektronstrahls umgeschmolzen wird (Kombinationsbehandlung) und eine harte, graphitfreie ledeburitische Randschicht gebildet wird, dient diese als Stützschicht für die harte und dünne Verbindungs‐ bzw. Hartstoffschicht. Vergleichende Verschleißtests (Stift‐Scheibe) zeigten, dass bei geringen Lasten die Verschleißrate aller Einzel‐ und Kombinationsbehandlungen auf einem vergleichbar niedrigen Niveau wie der unbehandelte und beschichtete Grundwerkstoff liegen. Bei höheren Lasten kommt das überragende Verschleißverhalten der Kombinationsbehandlungen gegenüber den Einzelbehandlungen voll zum Tragen. Die Bildung defektfreier Randschichten nach der Kombinationsbehandlung resultiert außerdem in einer deutlichen Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltiger Lösung. Im Vergleich zum Grundwerkstoff und den Einzelbehandlungen wurden die relevanten Potenziale zu deutlich positiveren Werten verschoben.     

EINIGE BETRACHTUNGEN ÜBER DAS PROBLEM DER OPTIMALEN AUSLASTUNG DER SCHICHTWAGEN BEIM PERSONENTRANSPORT IN EINEM KOHLENREVIER

Ein ideates, lehrbuchmassiges Vorgehen ist in der Praxis bei Operational Research oftmals schwierig. In solchen Fällen ist es g¨unstiger die Untersuchung elastisch den Besonderheiten des Betriebes und der Situation anzupassen, als auf einem streng norniativen, starren Stand - punkt zu verharren. Wenn hierbei die Forschung von solchen Ansätzen ausgehend in alle Richtungen mit Konsequenz und Gründlichkeit ausgedehnt wird, stoβt man unweigerlich zu den Schwerpunkten des Problems vor, begünstigt die Entdeckung neuer und wertvoller Erkenntnisse und erreicht somit ebenfalls das Ziel; denn Betrieb und Forschung sind unteilbar.

Das behandelte Transportproblem aus einem österreichischcn Kohlenrevier soil diesen Gesichtspunkt erl¨;aulem. fine Beschwerde der Bclcgschaft über Mängel im Pcrsonentransport-system war der Ausgangspunkt der Untersuchung. Eine einfache Analyse der Situation ergab eine unzweckmässige Zuordnung der Fahrzeuge zu den Fahrstrecken als die eigentliche Ursache. Das entwickelte mathematische Model 1 gestattele die Ermittlung der optimalen Zuordnung. Dadurch erwies sich die Anschaffung weiterer bzw. Gröβerer Fahrzeuge als unnötig. Die Riickwirkung des Ergebnisses sind beispielsweise auf dem Gebiet des Finanz-budgets, die Weiterentwicklung der Forschung auf dem Gebiet der ISormierung der Fahrzeug-typen, der Fahrzeugdisposttion der Transportleitung, etc. zu suchen.     

Monolithisches Mauerwerk aus Leichtbetonsteinen erfüllt die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2009

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2009 beinhaltet verschärfte Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf und den Transmissionswärmeverlust von Gebäuden. Damit sinkt der durchschnittliche U‐Wert von Außenwänden auf 0,28 W/(m²K). Mauersteine aus haufwerksporigem Leichtbeton wurden in den letzten Jahren wärmetechnisch so verbessert, dass sich diese Anforderungen mit Mauerwerksdicken von 36,5 cm problemlos erfüllen lassen. Selbst die Kriterien für ein KfW‐Effizienzhaus 70 oder 55 lassen sich auf diese Weise mit monolithischem Mauerwerk ohne zusätzliche Dämmung noch einhalten. Monolithic masonry made of lightweight concrete blocks meets demands of energy saving regulations. The Decree for Saving Energy (Energieeinsparverordnung, EnEV — regulation for energy saving in buildings and building systems) 2009 consists stronger regulations for the yearly demand of energy and the loss of transmission heat of buildings. Therefore the average U‐Value for enclosure walls decreases to 0.28 W/(m²K). Blocks made of aggregate lightweight concrete have been improved by the industry concerning their thermal conductivity in the last years, so these demands can be fulfilled with masonry in 36,5 cm thickness. Even the criteria of a KfW Efficiency House 70 or 55 can be fulfilled in this way with monolithic masonry without an additional thermal insulation.     

Festigkeit kunstharzgebundener Schleifkörper

Strength of grinding wheels with resinoid bond Rotierende Schleifkörper unterliegen während des Schleifprozesses komplexen Beanspruchungen durch Spannkräfte, Schnittkräfte und Fliehkräfte. Von wesentlicher sicherheitstechnischer Bedeutung sind dabei die Fliehkraftspannungen. Diese nehmen quadratisch mit der Umfangsgeschwindigkeit zu und können so den Bruch der Werkzeuge bewirken. Der wichtigste Festigkeitskennwert rotierender Schleifkörper ist deshalb deren Bruchgeschwindigkeit. An Schleifscheiben mit Phenolharzbindung als typischem Beispiel für kunstharzgebundene Schleifkörper wurde untersucht, welche Zusammenhänge zwischen dem Aufbau der Schleifscheiben und deren Bruchgeschwindigkeit bestehen. Die Bruchgeschwindigkeit stieg hiernach mit zunehmendem Korn- und Bindungsvolumen wie auch mit feiner werdender Schleifmittelkörnung an. Auch die Schleifmittelart, Korund oder Siliciumkarbid, hatte einen Einfluß. Als Werkstoffkennwerte wurden weiterhin der Elastizitätsmodul und die Biegefestigkeit ermittelt. Während zwischen dem Elastizitätsmodul und der Bruchgeschwindigkeit kein allgemeiner Zusammenhang bestand, korrelierte die Biegefestigkeit sehr gut mit der Bruchgeschwindigkeit. Die an einfachen Probekörpern zu bestimmende Biegefestigkeit kann beispielsweise herangezogen werden, um die Bruchgeschwindigkeit retrospektiv anhand vorhandener Bruchstücke zu ermitteln, was gerade im Rahmen von Schadens- oder Unfalluntersuchungen wichtig sein kann. Die Untersuchungen zeigten ferner, daß kunstharzgebundene Schleifkörper unter Feuchtigkeitseinwirkung einen Teil ihrer Festigkeit einbüßen können. Durch eine Vorbehandlung des Schleifmittelkornes mit Haftmitteln, wie z. B Silanen, kann die Feuchtebeständigkeit jedoch verbessert werden.