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.     

Mechanical,Chemical and Tribological Properties of the Nickel‐free High‐Nitrogen Steel X13CrMnMoN18‐14‐3 (1.4452)

Mechanische, chemische und tribologische Eigenschaften des Ni‐freien, hoch stickstoffhaltigen Stahls X13CrMnMoN18‐14‐3 (1.4452) Aufgrund der Probleme mit möglichen Ni‐Allergien besteht in der Medizintechnik die Forderung nach Ni‐freien Werkstoffen. Neben den bekannten Co‐ und Ti‐Basis Legierungen bieten die Ni‐freien hochstickstoffhaltigen Stähle eine kostengünstige Alternative. Der Stahl X13CrMnMoN18‐14‐3 (1.4452) ist ein Vertreter aus dieser Gruppe und wird in diesem Beitrag im lösungsgeglühten Zustand auf seine Korrosions‐, Ermüdungs‐ und Verschleißeigenschaften in Ringer Lösung untersucht und diskutiert. Im Vergleich zum üblichen medizinischen Edelstahl X2CrNiMo18‐15‐3 zeigt der 1.4452 unter allen Beanspruchungen bessere Eigenschaften. Das günstigere Ermüdungsverhalten wird durch die niedrige Stapelfehlerenergie bestimmt, während die besseren Korrosionseigenschaften auf den gelösten N zurückzuführen sind. Das sehr gute Gleitverschleißverhalten im artgleichen Kontakt wird durch das Zusammenwirken von beiden erreicht. Berücksichtigt man weiterhin das nicht‐zytotoxische Verhalten, kann man den Stahl 1.4452 als tauglich für medizinische Anwendungen bezeichnen.     

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.     

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.     

Näherung für elastisch‐plastische Kerbbeanspruchungen einschließend thermisch induzierte Beanspruchungen

Strukturmechanische Belastungen unterscheiden sich maßgeblich von thermischen und somit verformungskontrollierten Belastungen, was sich insbesondere bei der Anwendung von herkömmlichen Kerbnäherungsverfahren zeigt. Im Rahmen dieser Ausarbeitung wird eine Methodik präsentiert, die es erlaubt, elastisch‐plastische Kerbbeanspruchungen infolge thermischer Belastung auf Grundlage fiktiv‐elastischer Berechnungen im Bauteil approximativ zu berechnen. Weiterhin wird gezeigt, wie die erzielten lokalen elastisch‐plastischen Teillösungen für die mechanische und die thermische Belastung miteinander kombiniert werden können und welchen Einfluss das auf die Güte der Ergebnisse hat.     

Closed‐loop recycling of autoclaved aerated concrete / Geschlossener Recyclingkreislauf für Porenbeton

In einer gemeinsam mit dem Hamburger Entsorgungsunternehmen Otto Dörner GmbH und dem Ytong‐Werk Wedel durchgeführten Pilotstudie überprüft die Xella Technologie‐ und Forschungsgesellschaft seit 2013, wie und in welchen Mengen sich Porenbetonreste aus Abbruchhäusern oder von Deponien für die erneute Porenbetonproduktion wiederverwenden lassen. Hier werden z. B. die Korngrößen oder der Gehalt an Feuchtigkeit, Schwermetallen, Bitumen, Sulfat oder sonstigen Fremd‐ und Störstoffen analysiert. Die Aufbereitung des Altmaterials soll dem derzeitigen technischen Standard entsprechen: Rücknahme von gemischtem Bauschutt, Abtrennung von Fremdstoffen (Metallabscheidung, Windsichtung, Sink‐Schwimm‐Trennung, manuelle Nachsortierung), Vorzerkleinerung im Brecher und Sieben für festgelegte Körnungsbänder. Es zeigte sich, dass die bei Otto Dörner erzielte Sortenreinheit für eine Wiederverwertung durch Rückführung in die Produktion ausreichend ist. Derartig aufbereiteter Altporenbeton kann ohne Mühe zu bis zu 15 % in der Produktion eingesetzt werden. Eine Probeproduktion von Porenbeton der Güteklasse P4‐0,55 mit granuliertem Altporenbeton im Ytong‐Werk Wedel verlief erfolgreich.     

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.     

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.     

Das ANSLC Programm zur Abschätzung zyklischer Werkstoffkennwerte

Die betriebsfeste Auslegung von spaltprofilierten Blechbauteilen erfordert geeignete Methoden und Übertragbarkeitskriterien, die für verzweigte Strukturen noch nicht zu Verfügung stehen. Wesentlich hierfür sind die Kenntnisse über das zyklische Werkstoffverhalten. Aus diesem Grund werden die zyklischen Werkstoffkennwerte in Abhängigkeit der Produkteigenschaften (Umformgrad, Gefüge, Oberflächenrauhigkeit, Eigenspannungen) und unterschiedlichen Belastungsparametern ermittelt. Da jedoch die Ermittlung der zyklischen Kennwerte mit hohen Versuchaufwand und Kosten verbunden ist, wird nach Methoden gesucht, diese kostengünstig und schnell zu bestimmen. Ein viel versprechender Ansatz hierfür ist der Einsatz von künstlichen Neuronalen Netzen (KNN) [1, 2, 3, 4, 5], da sie in der Lage sind, die Einflüsse aus Fertigungs‐ und Umweltparametern auf die Schwingfestigkeit aus sinnvoll gewählten Eingangsparametern zu generieren. Sie bieten die Möglichkeit, auf erlerntes Wissen zurückzugreifen und somit, auf Basis weniger Versuche ein mehrdimensionales Kennfeld zu erstellen.     

TiC ‐ Coated Balls for Special Bearings

Reibung und Verschleiss von Präzisionskugellagern können durch Optimierung der Fertigungsqualität, Schmiermittelwahl und geeigneter Beschichtungen verringert werden. Deutliche Standzeiterhöhungen von Präzisionskugellagern lassen sich mit einer Titankarbid‐Beschichtung (TIC) erzielen. Die Keramikschicht bewirkt ein deutlich verbessertes Reibungs‐ und Verschleissverhalten für trockenlaufende und geschmierte Lager. TIC beschichtete Stahlkugeln weisen, im Gegensatz zu Keramikkugeln, einen identischen Ausdehnungskoeffizienten zu den Lagerringen auf und sind daher in vielen Luft‐ und Raumfahrtanwendungen von Vorteil.     

A Novel Turbomolecular Pump for R&D and Analytical Applications

Eine neuartige Turbo‐Molekularpumpe für Anwendungen in Forschung und Analytik Turbo‐Molekularpumpen sind Hochvakuum‐Pumpen, die sowohl zur Erzielung sehr niedriger Enddrücke im Bereich herunter bis zu 10^?10 mbar als auch zur Erreichung von hohen Prozessgas‐Flüssen im Druck‐Bereich bis herauf auf 10^?3 mbar eingesetzt werden. Saugvermögen und Kompression einer solchen Pumpe hängen wesentlich ab von der Größe des Einlass‐Flansches, dem Design und der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und ggf. der Holweck‐Stufe sowie von der Gas‐Art der zu pumpenden Gase. Die Entwicklung der neuen TURBO‐VAC i/iX Turbo‐Molekularpumpe von Oerlikon Leybold Vacuum zielte auf die Realisierung hohen Saugvermögens und hoher Kompression insbesondere auch für leichte Gase ab. Sowohl Rotor‐Design als auch Lagerkonzept wurden speziell auf diese Anforderungen optimiert, u. a. auch durch den Einsatz moderner Computer‐Simulatonsmethoden. Das Konzept konnte sich bereits erfolgreich in Anwendungen der Analysen‐Technik und Forschung bewähren.     

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.     

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.     

Keimbildungsbedingungen beim aufdampfen von CdSe-schichten

Es wird die Frage der Bildung einer Molekülwolke in direkter Nähe des Substrats im Zeitintervall zwischen der Quellenfreigabe und dem Beginn der Schichtbildung diskutiert. Die die abgeleitete Theorie bestätigenden Experimente wurden mit CdSe durchgeführt und die Ergebnisse auf zweierlei Weise berechnet. Aus den festgestellten Dampfdichten und den Gleichgewichtsdrucken der Dämpfe wurde die Übersättigung in direkter Nähe des Substrats berechnet. Der Einfluss des Partialdruckes von Sauerstoff in der Restatmosphäre auf die Grösse der kritischen Dampfdichte über dem Substrat wurde untersucht.     

Baulicher Brandschutz mit Kalksandsteinwänden

Die europäischen Produkt‐ und Prüfnormen – oft gescholten, weil abweichend vom bisher Bekannten·– haben einen nicht zu unterschätzenden Nutzen: Sie stellen europaweit gleiche Bewertungsgrundsätze dar. Dies trifft vor allem für die europäischen Prüfnormen zu. Neue Prüfnormen bedeuten jedoch auch neue, von dem bisherigen Prüfverfahren abweichende Ergebnisse. Dies darf allerdings nicht dazu führen, dass bisherige Ergebnisse und Erkenntnisse (historische Daten) ihre Gültigkeit verlieren. Dass letzteres einen beträchtlichen volkswirtschaftlichen Schaden darstellen würde, zeigt sich besonders deutlich an den durchgeführten Brandversuchen: Allein in Deutschland wurden von der Mauerwerks‐Industrie in den letzten 60 Jahren geschätzt weit über eine Million € für Brandversuche aufgewendet! Europaweit gleiche Prüfnormen bieten die Chance zur Lastenteilung. Dies hat die europäische Kalksandsteinindustrie bereits 2006 erkannt. Damals fanden sich die in der ehemaligen Struktur des europäischen Kalksandsteinverbands (ECSPA) besonders engagierten Mitglieder (Belgien, Deutschland, Niederlande und Polen) zusammen und beschlossen, die Fragestellungen, die sich aus den neuen Brandprüf‐ und Bemessungsnormen ergaben, gemeinsam anzugehen. Dieser Beschluss war letztlich ein wichtiges Argument, um den europäischen Verband neu auszurichten und noch stärker auf das vereinte Lösen gemeinsamer Fragestellungen zu fokussieren. Der nachfolgende Beitrag stellt die ersten Ergebnisse des ersten gemeinsamen ECSPA‐Forschungsvorhabens “Fire Resistance of Calcium Silicate Masonry Walls” vor, in dem es primär darum ging, die bisher bekannte Leistungsfähigkeit von Kalksandsteinwänden im Brandfall auch unter den neuen Randbedingungen (neue Prüfnorm und Bemessungslasten) mindestens zu überprüfen. Gleichzeitig sollte das Vorhaben durch parallel zu den geplanten Prüfungen betriebene numerische Untersuchungen begleitet werden, um die Anzahl der notwendigen Untersuchungen/Prüfungen zu begrenzen und eine Anknüpfung an den historischen Kenntnisstand zu erlauben.     

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.     

Advances in Optical and Electron Microscopy,Volume 7

Im Anschluss an eine frühere Arbeit über einfache Spiegelobjektive [1] wird gezeigt, dass es zur Verlängerung der Schnittweite auf etwa den dreifachen Wert des dreilinsigen Grundtyps im Gegensatz zu der früheren Annahme nicht erforderlich ist, die Linsenzahl des Systems von 3 auf 5 zu erhöhen. Gibt man der Hinterfläche der Frontlinse eine schwach positive Krümmung, so lässt sich eine auf den dreifachen Wert erhöhte Schnittweite auch mit drei Linsen erreichen. Interessanterweise gelingt es dann sogar, das ganze System mit nur einer Glasart, beispielsweise SK 16, zu realisieren. Dies führt bei vollständiger chromatischer und sphärischer Korrektur zu einer weiteren Verkleinerung der Zonenfehler, sodass Öffnungsverhältnisse über 1 : 1 hinaus möglich sind.     

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.     

Erweiterungen des Fließstreifenmodells hinsichtlich verschiedener Einflussfaktoren auf das Ermüdungsrisswachstum

Das Fließstreifenmodell ist ein verbreitetes Hilfsmittel zur Berechnung der zyklischen Rissspitzenöffnungsverschiebung und des Ermüdungsrisswachstums von Strukturen unter isothermer zyklischer Belastung. Im Zuge einer Modellerweiterung kommt das rheologische Masing‐Modell zum Einsatz, das aus parallel geschalteten Reihenschaltungen von Feder und Reibelement besteht. Indem den Reibelementen unterschiedliche Fließspannungen zugeordnet werden, kann mit dem Masing‐Modell die zyklische Spannungs‐Dehnungs‐Kurve des Werkstoffs beschrieben werden. Anstelle einer konstanten Fließspannung werden diese verschiedenen Fließspannungen zufällig den einzelnen Elementen, in die die Riss‐Ligament‐Linie im Fließstreifenmodell unterteilt ist, zugewiesen. Neben einer besseren Modellierung des mechanischen Materialverhaltens ist auf diese Weise die Berücksichtigung mikrostruktureller Aspekte des Ermüdungsrisswachstums möglich, wenn auf die Werte der Fließspannungen im Bereich des frühen mikrostrukturellen Risswachstums Einfluss genommen wird. Zur Untersuchung thermomechanischer Ermüdung werden die Fließspannungen in Abhängigkeit von der Temperatur formuliert.