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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Wichtmann, Torsten; Macha ek, Jan; Zachert, Hauke; Günther, HelenValidierung eines hochzyklischen Akkumulationsmodells anhand von Modellversuchen und Messungen an realen BauwerkenBautechnik2/2019160-175Aufsätze

Kurzfassung

Der vorliegende Beitrag fasst langjährige experimentelle und numerische Arbeiten am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (IBF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen, mit denen das Ziel verfolgt wurde, das hochzyklische Akkumulationsmodell von NIEMUNIS et al. (2005) für Sand zu validieren. Zunächst wird die zutreffende Wiedergabe der Ergebnisse dränierter zyklischer Triaxialversuche durch das Akkumulationsmodell demonstriert. Anschließend werden Finite-Elemente-Nachrechnungen von Modellversuchen an Monopilegründungen für Offshore-Windenergieanlagen mit unterschiedlichen Maßstäben beschrieben. Für eine Validierung im Maßstab 1:1 wurde zunächst der Versuch der Ed. Züblin AG nachgerechnet, bei dem ein Prototyp einer aufgelösten Flachgründung für Offshore-Windenergieanlagen durch simulierte Sturmereignisse zyklisch beansprucht wurde. Als weiteres gut dokumentiertes Randwertproblem im Maßstab 1:1 wurde die Schleuse Uelzen I betrachtet, bei der die zyklische Beanspruchung des Untergrunds aus den wechselnden Füllständen innerhalb der Schleusenkammer resultiert. Für alle untersuchten Randwertprobleme wird die Ermittlung der Eingangsgrößen der Simulationen, d. h. der Stoffkonstanten und der Zustandsparameter des Bodens erläutert, welche auf der Basis von Labor- bzw. Felduntersuchungen erfolgte. Die Ergebnisse der Finite-Elemente-Simulationen der verschiedenen Randwertprobleme werden den jeweiligen Labor- bzw. Feldmessungen gegenübergestellt.

Validation of a high-cycle accumulation model based on element tests, model tests and measurements at real buildings
The paper summarizes longtime experimental and numerical studies at the Institute of Soil Mechanics and Rock Mechanics (IBF) of Karlsruhe Institute of Technology (KIT) with the aim to validate the high-cycle accumulation (HCA) model of NIEMUNIS et al. (2005) for sand. First, the accurate reproduction of the results from drained cyclic triaxial tests by the HCA model is demonstrated. Subsequently, finite element simulations of model tests on monopile foundations for offshore wind turbines in different scales are described. For a validation in the 1:1 scale the field test on a prototype of a shallow foundation for offshore wind turbines performed by the Ed. Züblin AG is recalculated. This foundation has been subjected to a cyclic loading simulating several storm events. As another well documented boundary value problem in the 1:1 scale the ship lock Uelzen I has been studied in finite element simulations. In case of a ship lock the cyclic loading of the subsoil results from the changing water levels in the lock chamber. For all studied boundary value problems the determination of the input parameters of the simulations, i. e. the material constants and state variables of the soil, which are based on laboratory or field investigations, is explained. The results of the finite element simulations of the different problems are compared to the laboratory or field measurements.

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Wichtmann, Torsten; Triantafyllidis, TheodorosPrognose der Langzeitverformungen für Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen mit einem AkkumulationsmodellBautechnik11/2011765-781Fachthemen

Kurzfassung

Die Abschätzung der Langzeitverformungen für Gründungen von Offshore- Windenergieanlagen (OWEA) stellt ein nach wie vor ungelöstes Problem dar. Für einzelne Gründungstypen (z. B. Monopiles) wurden zwischenzeitlich einfache Rechenmodelle vorgeschlagen, deren Validierung jedoch - wie auch im Fall der in diesem Beitrag beschriebenen Methode - für den Prototyp-Maßstab noch aussteht. Der Beitrag beschreibt die Abschätzung der Langzeitverformungen von OWEA-Gründungen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FE) unter Anwendung eines speziell für hochzyklische Belastungen entwickelten Akkumulationsmodells. Die Vorteile gegenüber den einfachen Ingenieurmodellen liegen u. a. in der Anwendbarkeit auf beliebige Gründungssysteme und -geometrien (für Monopiles und Flachgründungen geeignet) sowie in der bodenmechanisch fundierten Beschreibung des Stoffverhaltens auf Basis zahlreicher zyklischer Laborversuche. Im Gegensatz zu Modellen mit entkoppelten Federn werden die Interaktion benachbarter Bodenbereiche sowie Zustandsänderungen im Boden während der zyklischen Belastung berücksichtigt. Nach einer einfachen Darstellung der Rechenprozedur und der Gleichungen werden die Kalibrierung der Materialparameter aus zyklischen Versuchen am Beispiel eines offshore-typischen Feinsandes sowie die vereinfachte Abschätzung der Parameter anhand der Korngrößenverteilungskurve erläutert. Neben einer Diskussion der Vorgehensweise für Zyklenpakete werden exemplarische FE-Berechnungen an Monopile- und Schwergewichtsgründungen gezeigt.

Prediction of long-term deformations for offshore wind power plant foundations using an accumulation model.
The estimation of long-term deformations for offshore wind power plant foundations (OWPP) is still an unsolved problem. For certain foundation types (e.g. monopiles) simple models have been proposed which still have to be validated for the prototype scale - similar to the method proposed in this paper. The paper describes the estimation of long-term deformations of OWPP foundations by means of the finite-element method (FE) using an accumulation model specially developed for high-cyclic loading. The advantages, compared to the simple engineering models, are the applicability to arbitrary foundation systems and geometries (applicable to monopiles and shallow foundations) and the sound description of soil behaviour based on numerous cyclic laboratory tests. In contrast to models using decoupled springs, the interaction between adjacent soil zones and changes of the soil state parameters during cyclic loading are considered. After a simple presentation of the calculation strategy and the model equations, the calibration of the material parameters from cyclic tests is shown exemplary for an offshore-typical fine sand. The simplified estimation of the parameters based on the grain size distribution curve is also explained. Beside a discussion of the procedure for packages of cycles, exemplary FE-calculations of monopile and gravity foundations are shown.

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Wichtmann, Torsten; Triantafyllidis, TheodorosAbschätzung der dynamischen Kenngrößen nichtbindiger Böden anhand der KorngrößenverteilungskurveBautechnik9/2011627-639Fachthemen

Kurzfassung

Die gebräuchlichen empirischen Gleichungen für bodendynamische Kenngrößen wurden für gleichförmige Sande entwickelt und berücksichtigen den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve nicht. Ihre Anwendung kann zu einer deutlichen Überschätzung des Schubmoduls ungleichförmiger Böden führen. Zur Erweiterung verschiedener empirischer Gleichungen um den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve wurden ca. 650 Resonanzsäulenversuche an 65 speziell gemischten Korngrößenverteilungskurven eines Quarzsandes durchgeführt. Für jede Sandmischung wurden unterschiedliche Anfangslagerungsdichten, Drücke und Scherdehnungsamplituden getestet. In den Versuchen wurde u. a. eine deutliche Abnahme des Schubmoduls Gmax bei kleinen Dehnungsamplituden mit der Ungleichförmigkeitszahl Cu = d60/d10 und mit dem Feinkornanteil gemessen. Der mittlere Korndurchmesser hingegen hat kaum einen Einfluss auf die bodendynamischen Kenngrößen. Es kann gezeigt werden, dass die erweiterten empirischen Gleichungen nicht nur für lineare, sondern auch für abschnittsweise lineare, intermittierend gestufte und S-förmige Korngrößenverteilungskurven zutreffende Prognosen liefern. Im Vergleich zu den bisher in der Praxis verwendeten Formeln sollten die erweiterten empirischen Gleichungen eine zuverlässigere Abschätzung der dynamischen Kenngrößen ermöglichen.

Estimating dynamic properties of granular soils under consideration of the grain size distribution curve.
The common empirical formulas for dynamic soil parameters were developed for uniform sands and do not consider the influence of the grain size distribution curve. The application of these formulas can lead to a considerable overestimation of the shear modulus of well-graded granular soils. 650 resonant column tests on 65 specially mixed grain size distribution curves of a quartz sand have been performed in order to extend various empirical equations by the influence of the grain size distribution curve. For each sand mixture different initial densities, pressures and shear strain amplitudes have been tested. Amongst others, a considerable decrease of the small-strain shear modulus Gmax with increasing coefficient of uniformity Cu = d60/d10 and increasing fines content was measured. In contrast, mean grain size has nearly no influence on dynamic soil parameters. A good prediction of the extended empirical equations can be demonstrated not only for linear, but also for stepwise linear, gap-graded and S-shaped grain size distribution curves. In comparison to the empirical formulas applied so far, the new extended empirical equations should deliver a more reliable estimation of dynamic soil properties.

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Wichtowski, B.Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit von Paßschrauben beim AbscherenStahlbau4/2007235-240Fachthemen

Kurzfassung

Im Beitrag werden Ergebnisse von Ermüdungsversuchen zum Abscheren der Paßschrauben M16×1 der Klasse 5.8 nach PN-91/M-82342 vorgestellt. Die Untersuchungen umfaßten 15 zweischnittige Versuchskörper, die in fünf Belastungsschritten einseitig zyklisch zugbelastet wurden. Die Gleichung der Regressionsgerade wurde aufgrund der Untersuchungsergebnisse mit der Methode der kleinsten Quadrate bearbeitet. Der lineare Korrelationsfaktor wurde berechnet und der Vertrauensbereich bestimmt. Aus der Gleichung der Regressionsgerade für 2·106 Lastzyklen ergab sich eine dauerhafte Ermüdungsfestigkeit Ztj von 215 MPa.

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Wichtowski, B.Zur Diagnose der Qualität von geschweißten Stumpfstößen in bestehenden EisenbahnbrückenStahlbau8/2003595-600Fachthemen

Kurzfassung

Um den Zustand von Stumpfstößen in bestehenden Eisenbahnbrücken zu prüfen, wurden über einen Zeitraum von 35 Jahren periodische radiographische Kontrollen durchgeführt. Es wurden Stumpfnähte der Hauptträger von 155 Brücken, darunter 125 Vollwandbalkenbrücken und 30 Fachwerkbrücken, kontrolliert. Die Untersuchung betraf Brücken, die zwischen 1936 und 1975 in Betrieb genommen worden sind. Die Radiogramme ermöglichen die Einordnung der einzelnen Schweißnahtgruppen in die entsprechenden Fehlerklassen. Als Beispiel werden die Ergebnisse der röntgenographischen und materialtechnischen Untersuchungen des ältesten geschweißten Eisenbahnviadukts in Polen angegeben. Diese Brücke wurde im Auftrag der Deutschen Reichsbahngesellschaft in Szczecin errichtet und 1936 in Betrieb genommen.

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Wicke, M.Hans Reiffenstuhl - 80 JahreBeton- und Stahlbetonbau11/2006929Persönliches

Kurzfassung

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Wicke, M.Die rasche Wiederherstellung der Innbrücken in Kufstein.Beton- und Stahlbetonbau12/1991297-302

Kurzfassung

Durch das Absinken des Flusspfeilers der Innbrücken bei Kufstein waren and den drei Brückentragwerken schwere Schäden entstanden. Der Bericht beschreibt die behelfsmässigen Sicherungsmassnahmen, das Heben der bis zu 1.28 m abgesackten Brückentragwerke und teilt die Messergebnisse während des Hebens mit.

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Wicke, M.Einige Langzeiterfahrungen mit Massivbrücken in Österreich.Beton- und Stahlbetonbau6/1983158-162, 202-205

Kurzfassung

Es werden die Schädigungen und deren mögliche Ursachen, die bei der Inspektion von 79 Spannbeton-, Stahlbeton und Verbundbrücken in Österreich festgesellt wurden, erläutert. Am meisten verbreitet waren, wie zu erwarten Korrosionserscheinungen durch zu geringe Betondeckung und ungenügendes Verpressen von Spannkanälen. Darüberhinaus waren häufig auffällige Rissbildungen an Koppelfugen zu beobachten.

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Widmann, H.; Bachmann, H.Vorgespannte Halbfertigteilbrücke für den ICEBeton- und Stahlbetonbau1/200458-63Berichte

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Widmayer, M.Ingenieure ohne Grenzen - "2 Brücken in 3 Monaten"Stahlbau2/2007143-145Berichte

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Wiechers, H.; Früke, R.Der Hasedüker - Bau und Einschwimmen eines Grossdükers.Bautechnik1/198123-28

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Der Stahlbetondüker mit einem Durchflussquerschnitt von 63 m2 und einem Gewicht von etwa 9000 t wurde als monolithischer Block in einem seitlich des Mittellandkanals gebauten Dock betoniert und anschliessend in den Kanal eingezogen und abgesenkt. Das Bauwerk wurde als wasserdichter Stahlbetonkörper hergestellt. Die Anordnung und Ausbildung der Arbeitsfugen sowie auf die Betonrezeptur und Betonnachbehandlung wurde besonderes Gewicht gelegt

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Wiechert, G.Die Slizza- und Vallone-Brücke auf der Autobahn Udine - Tarvisio.Stahlbau8/1989248-250Berichte

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Wiechert, G.Bogenbrücke über den Mississippi in St. Paul, Minnesota.Stahlbau5/1989155-157Berichte

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Wiechert, G.Stabbogenbrücke im Freivorbau über den Ohio River.Stahlbau11/1986349-350Berichte

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Wiechert, G.China baut Rekordbrücke.Stahlbau12/1985376-377Berichte

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Wiechert, G.Neubau der zweiten Mississippi-Brücke in New Orleans.Stahlbau11/1985343-344Berichte

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Wiechert, G.Instandsetzung der historischen New Yorker Brücken.Stahlbau8/1985249-251Berichte

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Wiechert, G.Veterans Memorial Bridge, Ottawa, Illinois.Stahlbau7/1985212-213Berichte

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Wiechert, G.Golden Gate Bridge erhält Stahlfahrbahn.Stahlbau6/1985184-185Berichte

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Wiechert, G.Großbrücken in Japan.Stahlbau7/1984215-216Berichte

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Wiechert, G.; Bock, R.Die Franz-Josef-Strauß-Brücke in Passau.Stahlbau7/1989193-201Fachthemen

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Die am westlichen Stadtrand von Passau gelegene Donaubrücke im Zuge der Staatsstraße 2118 dient der Entlastung des innerstädtischen Verkehrs. Die Stromöffnung von 131 m wird mit einer stählernen Stabbogenbrücke überspannt. Der Aufsatz beschreibt die Stahlkonstruktion und berichtet über den Bauablauf. Der Einfluß des Montageverfahrens auf die Bemessung des Haupttragwerks wird behandelt. Darüber hinaus wird die beim Einschwimmen der Stahlbrücke eingesetzte Schiffsrüstung beschrieben.

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Wiedemann, P.Return on Investment aus dem PatentportfolioBautechnik9/2003667Berichte

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Wiedemann, P.Die Vorgehensweise bei Schutzrechtsverletzungen durch MitbewerberBautechnik8/2003551-552Berichte

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Wiedemann, P.Möglichkeiten des Vorgehens gegen Schutzrechte von WettbewerbernBautechnik7/2003477-478Berichte

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Wiedemann, P.Der Weg zum Schutz geistigen Eigentums - von der Anmeldung zum SchutzrechtBautechnik6/2003402-403Berichte

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