620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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We have developed, manufactured and tested a unimorph deformable mirror for space applications based on piezoelectric actuation. The mirror was designed for the correction of low-order Zernike modes with a stroke of several tens of micrometers over a clear aperture of 50 mm. It was successfully tested in thermal vacuum, underwent lifetime tests, and was exposed to random vibrations, sinusoidal vibrations, and to ionizing radiation. We report on design considerations, manufacturing of the mirror, and present the test results. Furthermore, we discuss critical design parameters, and how our mirror could be adapted to serve recently proposed space telescopes such as HDST and TALC.
Die Hälfte des Endenergiebedarfs in Deutschland wird zur Deckung des Wärmebedarfs der Wirtschaft und der privaten Haushalte benötigt; überwiegend erzeugt durch Erdgas und Heizöl. Gerade die energetisch nur unzureichend sanierten Einfamilienhausbestände des ländlichen Raumes bergen ein hohes Potenzial für Energieeinsparungs- und Effizienzsstrategien, um zum einen den Klimaschutz zu fördern und zum anderen eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung des ländlichen Raumes anzustoßen. Die 9. Steinfurter Bioenergiefachtagung zeigt Strategien und Maßnahmen auf, die zeigen, wie eine "Wärmewende im ländlichen Raum" aussehen kann, welche Chancen und Möglichkeiten sie bietet und warum eine "Wärmewende" strategisch unabdingbar für das Gelingen des Generationenprojektes "Energiewende" insgesamt ist. Die Veranstaltung zeichnet den Pfad von konzeptionellen Ideen über Beispiele aus der Praxis bis hin zu zukunftsweisenden technologischen Ansätzen: Wärmekataster Kreis Steinfurt KWK-Modellkommune Saerbeck Wege zum Bioenergiedorf - Praxisbeispiele Technische Voraussetzungen und Möglichkeiten für effiziente Wärmenetze im ländlichen Raum Finanzierungs- und Fördermodelle für eine gelungene Wärmewende
We have developed and manufactured a unimorph deformable mirror for space telescopes based on piezoelectric actuation. The mirror features 44 actuators, has an aperture of 50 mm, and is designed to reproduce low-order Zernike modes with a stroke of several tens of µm. We assessed the space compliance by operating the mirror in thermal vacuum, and exposing it to random and sinusoidal vibrations, as well as to ionizing irradiation. Additionally, the operational life time and the laser power handling capability were tested. The mirror was successfully operated in thermal vacuum at 100 K. We report on the conducted tests and the methods used to evaluate the mirror´s performance, and discuss the compliance with the demanded requirements
Wireless Sensor
(2013)
Embedded Systems
(2013)
Wireless Sensor Networks
(2013)
Mittlerweile eine feste Institution und im Terminkalender vieler FM und CREM Verantwortlichen fixiert: Der Münsteraner Facility Management Tag. Seit nunmehr 10 Jahren kommen Interessierte und Freunde der FM-Branche nach Münster, um gemeinsam über Entwicklungen und Trends der Branche zu diskutieren. Der Münsteraner Facility Management Tag verfolgt dabei folgende Schwerpunkte: Darstellung praxisnaher Lösungsansätze Praxisorientierte Wissensvermittlung Stärkung des Transfers zwischen Theorie und Praxis unter dem Motto "Wissenschaft.Praktisch.Machen" Erfahrungsaustausch und best-practice
Trends of changes in waste management and possible optimizations within the waste collection process
(2013)
1. General waste management in Europe 2. Optimization process of disposal logistics a. Technologies (collection systems, vehicles etc.) b. Benchmarking c. Optimization 3. The future and sustainability of waste management
Ausgelöst durch das neue Kreislaufwirtschaftsgesetz werden derzeit in zahlreichen Gebietskörperschaften Maßnahmen zur Erweiterung der Wertstofferfassung bis hin zur Erarbeitung einer Wertstoffstrategie unternommen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ausgestaltung in der Praxis sowie die bisherigen Erfahrungen, die durch die Begleitung vieler Modellversuche ermittelt wurden.
Beschreibung von Qualitätsmerkmalen und deren Messmethodik in der Abfall- und Wertstoffabfuhr
(2013)
Im Auftrag der Entsorgergemeinschaft der Deutschen Entsorgungswirtschaft e.V. (EdDE) wurde eine neue Messmethodik zur Bewertung der Qualität der Abfall- und Wertstoffabfuhr erarbeitet. Die Messmethodik soll erstmals die Qualität der Dienstleistung in diesem Bereich vor Ort durch geeignete Indikatoren messbar und vergleichbar machen. Die je nach Gegebenheit modulartig auswählbaren, einheitlichen Bewertungsmaßstäbe bieten die Chance zu einer realistischen Einschätzung der Qualität der gebotenen Dienstleistung. Damit ist die Messmethodik sowohl für Auftraggeber, welche die beauftragte Abfuhr hinsichtlich ihrer Qualität überprüfen wollen, als auch für Entsorgungsunternehmen, welche im Rahmen ihrer eigenen Qualitätssicherung ihre Dienstleistung bewerten wollen, interessant und anwendbar. Die Studie bietet darüber hinaus eine solide Basis für aktuell stattfindende Beratungen zur Erarbeitung einer nationalen beziehungsweise europäischen Norm im Bereich der Abfall- und Wertstofflogistik. Die EdDE hat den Forschungsbericht "Beschreibung von Qualitätsmerkmalen und deren Messmethodik in der Abfall- und Wertstoffabfuhr" im Rahmen Ihrer Schriftenreihe als EdDE-Dokumentation Nr. 15 veröffentlicht.
Mit wenigen Ausnahmen wird im elektrischen Versorgungssystem die Pumpspeichertechnik zur Pufferung größerer Abweichungen zwischen momentanem Stromverbrauch und -erzeugung und zur zeitlichen Verschiebung von Lasten eingesetzt. Erste großtechnische Anlagen wurden bereits Ende der zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts in Deutschland gebaut, um die Auslastung thermischer Kraftwerke gleichmäßiger zu ermöglichen. Pumpspeicherwerke bieten sich somit als Referenztechnologie an, mit der sich neue Entwicklungen messen müssen. Ein Überblick.
Die anhaltende Diskussion um Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit und Qualität der Dienstleistung veranlasst zunehmend mehr Abfallwirtschaft- und Stadtreinigungsbetreibe sich mit der Frage auseinanderzusetzen, " Wo steht mein Betreib im Vergleich zu anderen und wie muss ich mich als Betrieb positionieren?". Erst Antworten hierzu kann u. A. auch eine Teilnahme an einem brancheninternen Benchmarking-Verfahren liefern.
Die aktuelle Standardisierung und Normung von Dienstleistungen in der Abfall- und Wertstoffsammlung unter Angebe konkreter Service Levels verdeutlicht die Notwendigkeit von Qualitätsprüfungen als Bestandteil des Qualitätsmanagements in diesem Bereich. Die aktuelle Untersuchung hat das Ziel, praxisrelevante Qualitätsmerkmale abzuleiten, in der Praxis messbare Indikatoren zu identifizieren und eine Methodik zur Durchführung der Qualitätsprüfungen zu entwickeln.
Adaptive laser resonators with deformable MOEMS mirrors under closed-loop control are discussed and experimental results are presented. The requirements for deformable mirrors and for closed-loop control systems of these mirrors are analyzed. Several deformable mirrors have been characterized and the results are presented. Currently available membrane mirrors deform under laser load and need further development before they can be used for aberration correction of solid state lasers above some tens of Watts. Nevertheless, the results are encouraging and the requirements are within reach of currently available technology. Finally, we demonstrate an Nd.YVO4-laser with a closed-loop adaptive resonator and more than 6 W of output power. The closed-loop system was able to compensate artificially introduced aberrations from a phase plate.
GSI Darmstadt currently builds a high-energy petawatt Nd:glass laser system, called PHELIX (Petawatt High-Energy Laser for Heavy-Ion Experiments). PHELIX will offer the world-wide unique combination of a high current, high-energy heavy-ion beam with an intense laser beam. Aberrations due to the beam transport and due to the amplification process limit the focusability and the intensity at the target. We have investigated the aberrations of the different amplification stages. The pre-amplifier stage consists of three rod-amplifiers which cause mainly defocus, but also a small part of coma and astigmatism. The main amplifier consists of five disk amplifiers with a clear aperture of 315 mm. These large disk-amplifiers cause pump-shot aberrations which occur instantly. After a shot, the disk amplifiers need a cooling time of several hours to relax to their initial state. This limits the repetition rate and causes long-term aberrations. We will present first measurements of the pump-shot and long-term aberrations caused by the pre- and the main amplifier in a single-pass configuration. In this context, we will present the adaptive optics system which is implemented in the PHELIX beam line and discuss its capability to compensate for the pump-shot and long-term aberrations.
The actuator pattern of an adaptive mirror determines the amplitudes and the fidelities of the mirror deformations that can be achieved. In this study, we analyze and compare different electrode patterns of piezoelectric unimorph deformable mirrors using a numerical finite element model. The analysis allows us to determine the optimum actuator pattern, and it is also applicable to bimorph mirrors. The model is verified by comparing its predictions with experimental results of our prototype of a novel unimorph deformable mirror.
Eine besonders von Wassermangel betroffene Region ist das Bundesland Afar im Nordosten Äthiopiens. In diesem Gebiet befindet sich das Dorf Hidmo. Mittels Geldern aus der Entwicklungshilfe hat die äthiopische Regierung dort ein Schulgebäude errichten lassen, damit die Kinder aus der Umgebung der allgemeinen Schulpflicht nachkommen können. Es wurde aber vergessen, Geld für eine Wasser-und Sanitärversorgung einzuplanen, diese wäre notwendig, da die nächste Wasserstelle 500 m weit entfernt ist. Im Rahmen dieser Arbeit soll auf Vorplanungsniveau untersucht werden, inwiefern es möglich ist, Niederschlagswasser zu speichern, welches den Schülern als Wasserquelle dient und welche Sanitärsysteme dafür in Frage kommen. Zum einen sollen diese das Ausbreiten von Krankheiten verhindern und zum anderen die knappe Ressource Wasser schonen. Zusätzlich soll versucht werden, Bewässerungswasser bereit zu stellen, zur Bewässerung eines schuleigenen Nutzgartens, der dazu dienen soll, die Kinder in sparsamen Bewässerungsmethoden zu schulen. Der Wasserspeicher soll nur Brauchwasser zum Händewaschen und zu Bewässerungszwecken liefern. Trinkwasser soll mittels einer Rohrleitung aus der vorhandenen, 500m von der Schule entfernten, Wasserquelle bezogen werden. Zur Auswahl sollen nur angepasste Technologien kommen, vorwiegend einfach gehalten, dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft nahekommend.
Die Tigray and Afar Wasser Initiative (TAWI) ist ein Kooperationsprojekt der Mekelle Universität (Äthiopien), der Fachhochschule Münster und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster. Gegenstand der Initiative ist die Wasserversorgung im ländlichen Raum der besonders wasserarmen Regionalstaaten Tigray und Afar im semi-ariden Norden Äthiopiens. Im Untergrund ist häufig noch Wasser zu finden, das gelegentlich auch von Menschen zu landwirtschaftlichen Zwecken extensiv genutzt wird. Dichtwände im Untergrund können dazu dienen, diese Nutzung zu intensivieren und zusätzlich den Landschafts-Wasserhaushalt positiv zu beeinflussen. Die so aufgestauten unterirdischen Wasserspeicher sollen als kleine bzw. kleinste Anlagen dezentral die Versorgungslage kleiner, lokaler Bevölkerungsgruppen verbessern. Gleichzeitig vermeidet die unterirdische Speicherung die Gefahr einer Erhöhung der Inzidenzrate für beispielsweise Malaria, wie sie infolge von oberirdisch angelegten Ponds nachgewiesen worden ist.
Auf Basis der Wirtschaftschulen und der Technischen Schulen des Kreises Steinfurt wurde im Laufe des Forschungsprojektes ein Konzept zur integralen Sanierung von Schulen erarbeitet. Zu Beginn des Projektes wurde eine umfangreiche Bestandsaufnahme der betrachteten Schulen vorgenommen. Hierzu erfolgten messtechnische Untersuchungen in ausgewählten Räumen der Schulen als auch Befragungen der am Schulbetrieb beteiligten Gruppen. Die messtechnischen Untersuchungen umfassten die Raumluftsituation, die Raumtemperatur, die Akustik und die Beleuchtungssituation. Mittels Fragebogen wurde das subjektive Emp-finden der Schüler und Lehrkräfte bezüglich der Raumluft, Akustik, Beleuchtung und Behag-lichkeit erfasst. (Abschnitt 1.1.6, S. 14 und Abschnitt 1.3 bis 1.5, ab S. 33) Die Raumtemperaturen, die Akustik und die Beleuchtungssituation zeigten sich sowohl bei den Messungen als auch in den Befragungen überwiegend als nicht auffällig. Eine gravieren-de Ausnahme hiervon stellten die Raumtemperaturen in den EDV-Räumen der Wirtschaft-schulen dar. Die inneren Wärmelasten durch den Betrieb der Computer lassen die Tempera-tur in den Räumen im Sommer auf unerträgliche Temperaturen ansteigen. Im Rahmen des Projektes wurde daher in einem EDV-Raum die Wirksamkeit einer Kühldecke und einer Schwerkraftkühlung messtechnisch untersucht. Beide Kühlsysteme wurden mittels Kühlwas-ser aus Erdsonden betrieben und waren in der Lage, die Temperatur im EDV-Raum im akzeptablen Bereich zu halten. (Kapitel 5, S. 143) Im Hinblick auf die Überhitzung der Räume und den Stromverbrauch von Computern als Ein-zelplatzlösung wurden die Vorteile des Green-IT bezüglich der Behaglichkeit, des Stromver-brauchs und der Wirtschaftlichkeit im Zusammenhang mit Schulen herausgestellt. (Abschnitt 6.2.1, S. 187) Die Raumluftsituation stellte sich in fast allen untersuchten Situationen als mangelhaft her-aus. Das Ergebnis bestätigt Untersuchungsergebnisse anderer Institutionen im In- und Aus-land und verlangt einen Paradigmenwechsel bezüglich der Belüftung von Schulräumen. Wei-tergehende messtechnische Untersuchungen an einem Proberaum der Technischen Schulen zeigten, dass auch die Lüftung über gekippte Fenster unzureichend ist (Abschnitt 1.3.5, S. 44 bzw. Abschnitt 6.2.5, S. 200). Alles in allem ist bei normaler Personenzahl in einem Klassen-raum eine mechanische Lüftung unerlässlich. In den Technischen Schulen werden diese Er-kenntnisse durch den Einbau von lüftungstechnischen Anlagen umgesetzt. Nach Abschluss von Sanierungsmaßnahmen an den Wirtschaftsschulen wurden erneut akus-tische Messungen in Klassenräumen durchgeführt. Es zeigte sich, dass die vor der Sanierung guten Ergebnisse sich durch akustisch wirksame Wandpaneele erneut einhalten lassen. Das Ergebnis bestätigt, dass pflegeleichte, schallharte Böden in Kombination mit durchdachten akustischen Maßnahmen problemlos funktionieren. Die energetische Sanierung von Gebäuden setzt einen bekannten Ist-Zustand des spezifischen Energieverbrauchs voraus, um Zielstellungen für die durch die Sanierung zu erwartenden Einsparungen formulieren zu können. Erhebungen bei den kommunalen Schulträgern sollten dazu dienen, diesen Ist-Zustand der Schulen zu beschreiben und den energetischen Erfolg bereits durchgeführter Sanierungen zu dokumentieren. Es stellte sich heraus, dass die Dokumentation der entsprechenden Daten bei den Schulträgern in den überwiegenden Fäl-len nicht vorliegen und auch nicht bereitgestellt werden können. Wesentliche Ursachen hier-für sind die Personalsituation und fehlendes Energiemanagement in den Verwaltungen. Der im Arbeitsplan vorgesehenen Erstellung einer Datenbank zu Sanierungsauswirkungen auf den Energieverbrauch von Schulen fehlte damit die Basis. Die zeitliche Entwicklung der spezifischen Energieverbräuche konnte für einige Schulen zusammengetragen werden. (Ab-schnitt 1.2, S. 23; Kapitel 1, S. 85 und Kapitel 3, S. 103) Die Erstellung des Sanierungskonzeptes für die Wirtschaftsschulen war zu Projektbeginn be-reits erfolgt. Im Rahmen des Projektes wurden die anstehenden und darüber hinausgehen-den Sanierungsschritte mittels dynamischer Simulationsrechnungen hinsichtlich ihrer ener-getischen Auswirkungen beurteilt und wirtschaftlich bewertet. Darüber hinaus konnten mit der dynamischen Simulationsrechnung Energieeinsparpotenziale aufgezeigt werden, die mit-tels Optimierung der Betriebstechnik erreicht werden können. (Abschnitt 6.1.4, S. 168) Im Rahmen des Sanierungskonzeptes der Technischen Schulen wurde für die Frischluftzufuhr und Temperierung der Klassenräume nach einem kombinierten, alternativen System ge-sucht. Daraus entwickelte sich die Klimawand. Diese benötigt aufgrund der flächigen Ausfüh-rung in Verbindung mit unterstützenden Konvektionsströmungen in Konvektionsschächten zur Temperierung nur geringe Über- bzw. Untertemperaturen. Gleichzeitig wird die Klimawand für die Frischluftzufuhr mit einem zentralen Belüftungssystem kombiniert. Die Klimawand ist unauffällig, robust mit geringem Platzbedarf und ist somit weitestgehend aus dem Wirkungsbereich der Schüler ausgenommen. (Abschnitt 6.2.3, S. 192) Das Sanierungskonzept der Technischen Schulen wurde im Rahmen des Projektes erstellt. Die jetzt beginnende bautechnische Umsetzung des Konzeptes beinhaltet die wesentlichen Ergebnisse des Projektes. Der Einbau von lüftungstechnischen Anlagen sowie die mittels dy-namischer Simulation erarbeitete bauphysikalische Optimierung sind Ergebnisse der Projekt-arbeit. Die dynamische Simulation hat sich als starkes und wichtiges Werkzeug bezüglich der Erstellung von Sanierungskonzepten erwiesen (Abschnitt 6.1.2, S. 157 und Abschnitt 6.1.4, S. 168). Durch die Sanierung wird der spezifische Primärenergiebedarf der Technischen Schulen von 73 auf rund 25 kWh pro Quadratmeter und Jahr sinken.
Die statische Berechnung von erdgebetteten Abwasserleitungen und -kanälen erfolgt in Deutschland seit 1984 nach dem Arbeitsblatt ATV-A 127 [V1]. Im Rahmen der CEN/TC165/WG12 wurden zwar zwei Optionen für eine europäische Rohrstatik erarbeitet, es konnte jedoch keine Einigkeit auf ein gemeinsames Verfahren erzielt werden. Die Ergebnisse werden daher lediglich in Form eines Technischen Berichtes TR 1295-3 [V4] veröffentlicht. Zur Berücksichtigung von Weiterentwicklungen bei der Rohrherstellung und beim Rohreinbau sowie der Notwendigkeit einer Anpassung an europäisch übliche Regelungen zur Standsicherheit wird daher in der DWA-Arbeitsgruppe ES 5.4 eine 4. Auflage des Arbeitsblattes A 127 vorbereitet. Dabei können auch neuere Erkenntnisse bezüglich der Tragwirkung des Rohr-Boden-Systems einbezogen werden. Flache Überdeckungen sind für die Praxis von besonderer Bedeutung, da solche Anwendungen einerseits zunehmen, andererseits auf die Rohrleitungen hohe Bodenspannungen aus Verkehrslasten einwirken. Im Rahmen eines durch das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes NRW unterstützten Forschungsvorhabens, an dem die Fachhochschule Münster, das Institut für Unterirdische Infrastruktur Gelsenkirchen, die Leibniz Universität Hannover und die Ruhr-Universität Bochum beteiligt sind, sollen mit Hilfe von Versuchen im Maßstab 1:1 und Finite Element-Simulationen eine Reihe von Fragen geklärt werden, die bei der Dimensionierung von Abwasserkanälen mit flacher Überdeckung auftreten. Die Untersuchungen sollen außerdem Aussagen über die Reststandsicherheit von geschädigten Kanälen und die Berechnung von Sanierungssystemen bei nicht mehr allein tragfähigen Altrohren liefern.
In the German design code ATV-M 127-2, three host pipe states are differentiated: State I for leaky sewers without cracks, state II for sewers with longitudinal cracks but a stable soil pipe system, and state III for cracked pipes with larger deformations and considerable risk of collapse in the near future. State II sewers that are close to the traffic surface must be calculated as a state III situation. On the other hand, the US Standard ASTM F 1216 defines two states: structurally safe and fully deteriorated sewers. This paper examines the common aspects and differences between the two codes. A simple non-linear numerical approach is presented to evaluate the actual safety of the host pipe-soil system based on the following parameters: 1. the pipe material (e. g. age, corrosion depth, state of the contact zones), 2. the measured or estimated pipe deformations, 3. the soil group, stiffness, and possible voids occurring next to the springlines of the pipe, 4. the loading to be applied on the deteriorated pipe-soil system. Using stability and ultimate stress criteria, the safety of the system can be defined in a rational way. Missing parameters have to be introduced into the algorithm conservatively. Case studies are presented to demonstrate safe estimations for the host pipe state. The consequences on the required wall thickness of a lining and the application of non-circular linings are shown. The wall thicknesses resulting from a design for the fully deteriorated state as defined by the design codes in both the USA and Germany are compared and discussed.
Nach einer kurzen Bestandsaufnahme zur Ingenieurmathematik an Hochschulen werden langjährige Testergebnisse zu den Mathematik-Vorkenntnissen der Studienanfänger im Fach Bauingenieurwesen dargestellt. Auf eine Diskussion über die Folgen der aufgezeigten Defizite werden zunächst allgemeine organisatorische und inhaltliche Vorschläge gemacht, wie diese Defizite im Ingenieurstudium abgebaut werden können. Anschließend wird ein detailliertes Lehrkonzept für die Ingenieurmathematik beschrieben, das der Autor zusammen mit Kollegen entwickelt und viele Jahre lang erfolgreich durchgeführt hat. Im Anhang wird ein vom Autor entworfener Fragebogen zur Evaluation der Mathematik-Lehrveranstaltung vorgestellt und kommentiert.
In der Mathematik ist es im Allgemeinen üblich, alle Fragen ohne die Berücksichtigung der Einheiten der verwendeten Größen zu behandeln. Wendet man dann die Gesetze und Ergebnisse auf Probleme der Physik und der Ingenieurwissenschaften an, so ergeben sich hinsichtlich der Einheitenanalyse für den kritischen Betrachter formal einige unbefriedigende Darstellungen. Da für den Physiker und den Ingenieur die Einheitenanalyse zu den besonders aussagekräftigen Kontrollmöglichkeiten zählt, muss dieser Bereich widerspruchsfrei und klar aufgebaut werden. Im folgenden wird der Versuch unternommen, die formalen Widersprüche anhand einiger einfacher Beispiele anschaulich herauszustellen; anschließend wird ein Vorschlag für eine konsistente Einheitenanalyse gemacht.
Für elastisch gebettete, kreiszylindrische Konstruktionen wird im Fall getrennter Belastungs- und Bettungswirkung das Last-Verschiebungsverhalten analysiert. Es zeigt sich, dass das System eine Grenzlast hat, nach deren Überschreitung die aufnehmbare Belastung absinkt. Für Anwendungsfälle in der Praxis und zur Auswertung von Modell- und Großversuchen wird ein Diagramm für die Ermittlung der Grenzlasten angegeben. Die untersuchten Bereiche des Steifigkeitsparameters ß und des Konstruktionsparameters k* umfasst Anwendungen wie Tunnelwandungen, Rohre und Rohrauskleidungen aus PVC und Polyethylen sowie Durchlässe aus kalt gewellten und kalt gebogenen Stahlblechen. Es wird die Gültigkeit des gewählten, linear elastischen Stoffgesetzes der Konstruktion abgegrenzt. Beim Erddruckproblem kann die Last- und Bettungswirkung nicht mehr voneinander getrennt werden. Hierfür werden Versuche und rechnerische Ansätze dargestellt, die einen Einblick in das Verhalten der Konstruktion bei Laststeigerung ermöglichen. Unter idealisierten Voraussetzungen existiert im überkritischen Bereich des zunächst mehrwelligen Beulproblems ein weiterer Indifferenzpunkt und eine einwellige Beulform.
Experimentelle Standsicherheitsuntersuchung an einem gemauerten Abwasserkanal mit Eiquerschnitt
(1999)
Die Standsicherheitsbeurteilung alter gemauerter Kanäle mit Eiprofil wird dadurch erschwert, dass neben den Unwägbarkeiten der Materialeigenschaften und des Baugrundes keine Regeln zur Nachweisführung vorliegen. ln Anlehnung der Schnittgrößenermittlung an das Arbeitsblatt ATV-A 127 ergeben sich insbesondere bei bestimmten Tiefenlagen rechnerisch unzureichende Sicherheitsbeiwerte, die jedoch offensichtlich mit der örtlich erreichten Tragfähigkeit nicht übereinstimmen. Um die im Sammler-Baugrund-System auftretenden Lastabtragungen zu erkennen und um diese in einem Rechenmodell nachzubilden, wurden die Untersuchungen an einem Abwassersammler in Bremen durchgeführt.
Während über die Erfassung und Bewertung des Bauzustands kleinformatiger Abwasserkanäle inzwischen umfangreich berichtet wurde, liegen über begehbare Kanäle nur wenige Veröffentlichungen vor. Als Teil einer umfassenden Bestandsaufnahme werden Methoden vorgestellt, wie bei Mauerwerkskanälen die Bauzustandserfassung durch Begehungen und ergänzende Untersuchungen erfolgen kann. Ferner werden Verfahren zur Bewertung des Kanalmilieus, der Baustoffverhältnisse und insbesondere der statischen Tragfähigkeit aufgezeigt. Diese Methoden sind teilweise auf begehbare Kanäle aus anderen Baustoffen übertragbar.
Im Rahmen eines USA-Praxissemesters der erstgenannten Autorin an der Tulane University in New Orleans wurden im Jahr 1995 in Zusammenarbeit mit Pipe Liners, Inc. Außendruckversuche an PE-HD-Linern durchgeführt. Bei diesen Versuchen sollte der maximale Beuldruck unter Variation von Randbedingungen des Liners im Altrohr (hier: Längsversatz und Ovalisierung) ermittelt werden. Außerdem war die Ermittlung des Zeitstandverhaltens der mit konstantem Außendruck beaufschlagten Versuchskörper ein wichtiges Versuchsziel. Die experimentellen Ergebnisse werden unter Verwendung der vom Zweitverfasser entwickelten nichtlinearen Theorie ausgewertet.
Das Stabilitätsproblem eines radial elastisch gebetteten Kreisringes unter gleichmäßiger Temperaturerhöhung wird mit der klassischen Stabilitätstheorie einer geometrisch nichtlinearen Theorie und durch Versuche untersucht. Die Ergebnisse für die kritische Temperatur, das Verhalten im überkritischen Bereich und den Einfluss von Vorverformungen werden in Diagrammen in Abhängigkeit von den Steifigkeitsparametern angegeben.
Bedingt durch die zunehmende Mächtigkeit des Wasser führenden Deckgebirges wird bei neueren Schachtbauten der innere Ausbau als Verbundkonstruktion ausgeführt (Voerde, Sophia Jacoba 8): Ein Stahl- oder Gusseisenliner wird von einem dickwandigen Betonmantel mit außen liegendem, wasserdicht verschweißten Stahlmantel umschlossen. Die Verbundkonstruktion wird durch mit der Teufe anwachsende Druckkräfte beansprucht, die einen besonderen Stabilitätsnachweis des relativ dünnwandigen Liners verlangen. Es werden die Durchschlaglasten für unverankerte und verankerte Liner in Abhängigkeit vom Radius-/Wanddickenverhältnis angegeben. Die bei der Berechnung zu berücksichtigenden Imperfektionen, die Grenzwerte für die Annahme einer starren Bettung und weitere Gültigkeitsgrenzen für die Durchschlagslasten werden erläutert und Rechenverfahren für die Praxis aufbereitet.
Das Stabilitätsproblem eines radial elastisch gebetteten Kreisringes unter gleichmäßiger Temperaturerhöhung wird mit der klassischen Stabilitätstheorie einer geometrisch nichtlinearen Theorie und durch Versuche untersucht. Die Ergebnisse für die kritische Temperatur, das Verhalten im überkritischen Bereich und den Einfluss von Vorverformungen werden in Diagrammen in Abhängigkeit von den Steifigkeitsparametern angegeben. In Versuchen mit starr und elastisch gebetteten Hostaphan-Ringen werden die Vorverformungen systematisch variiert.
Schadhafte Abwasserkanäle und -leitungen können durch Einziehen eines flexiblen Liners oder durch Teilauskleidung mit Platten saniert werden. Der Ringraum zwischen Rohr und Liner wird häufig mit Dämmer verfüllt. Die Standsicherheit muss für die Lebensdauer des sanierten Bauwerks unter den während der Sanierungsarbeiten und beim Betrieb des Abwasserkanals herrschenden Bedingungen gewährleistet sein. Das bedeutet, dass konservative Annahmen bezüglich des System- und Belastungsverhaltens zu treffen sind. Für einige wichtige Lastfälle (hydrostatischer Druck mit Auftrieb, Eigenlasten, Temperaturänderungen usw.) werden Lösungsansätze diskutiert und Durchschlagbeiwerte alpha D angegeben. Von besonderer Bedeutung für die Sicherheitsnachweise ist der richtige Ansatz der Vorverformungen: Sie müssen sowohl die Verformungen des Kanals repräsentieren als auch stabilitätstheoretischen Erkenntnissen entsprechen.
Es werden die Verzweigungslasten von Kreisringen, die auf der Außenseite elastisch gebettet sind, nach der klassischen Stabilitätstheorie ermittelt und das Verhalten im überkritischen Bereich untersucht. Im Hinblick auf praktische Anwendungen werden sowohl Kreisringe mit Momentengelenken bzw. Momentenfedergelenken als auch biegesteife Ringe betrachtet. Als Ergebnisse werden die kritischen Lasten mitgeteilt und Hinweise für ihre Anwendung bei der Berechnung von Tunnelauskleidungen und unterirdischen Behältern gegeben.
Konstruktionen aus dem Werkstoff PE-HD haben sich in besonderer Weise für den Einbau in einer Deponie bewährt. Zur Berücksichtigung der Einflüsse während des Betriebs wie Wärmeentwicklung, Chemikalieneinwirkung und hohe Belastungen ist eine sichere Dimensionierung mit analytischen und numerischen Verfahren möglich (Merkblatt ATV-M 127-1 und Finite Element Methode). Im Anschlussbereich Schachtmantel/-boden und Speicherrohr/Kopfschacht sind analytische Modelle auf der Grundlage der Schalentheorie zur Beurteilung von Randbedingungen vorteilhaft. Ferner liefern sie bei Anwendung der FEM Informationen für die an solchen Stellen er-forderliche Elementverfeinerung. Mit analytischen Verfahren lassen sich die relevanten Ein-flüsse von Imperfektionen der Konstruktion und von Grenzzuständen im Boden auf das Trag-verhalten systematisch aufzeigen. Bei zutreffender Modellierung kann das Tragverhalten von Rohren und Schächten in Deponien mit der Finite Element Methode gut angenähert werden. So muss mit geeigneten Schalenelementen der Einfluss von Schubverformungen erfasst werden. Bei Mitnahme des Bodens im Modell müssen Zugspannungen ausgeschlossen und die Schubspannungen im Boden be-grenzt werden. Bei profilierten Querschnitten ist eine Untersuchung der in Rohr- und Schachtanschlüssen auftretenden Spannungen von besonderer Bedeutung - die Schnittgrößen müssen in den inneren Wandaufbau verfolgt werden. Messprogramme an ausgeführten Bauwerken sind erfor-derlich, um die verwendeten Rechenmodelle weiter abzusichern.
Statische Berechnung von Abwasserkanälen und -leitungen nach ATV-DVWK-A 127, 3. Auflage 08.2000
(2001)
Mit der 3. Auflage des Arbeitsblattes ATV-DVWK-A 127 vom August 2000 werden die folgenden Ziele verfolgt: Für den Rohrleitungsbau wichtige Neuentwicklungen werden berücksichtigt, z. B. neue Werkstoffe, profilierte Rohre, Erweiterung auf Druckentwässerungen usw. Zwar ist damit auch der Umfang der Vorschrift angewachsen, die Änderungen bleiben jedoch auch bei Handrechnungen überschaubar und plausibel. Beispiele sind die Abminderungsfaktoren beim Beulnachweis oder die einfach zu ermittelnden Vergrößerungsfaktoren, wenn ein nichtlinearer Nachweis geführt werden muss. In der Praxis sind Berechnungen mit dem PC üblich - dort fällt der Mehraufwand nicht ins Gewicht. Neben den gewohnten Handrechenverfahren (also die Verwendung von Beiwerten und geschlossenen Formeln) werden durch eine Öffnungsklausel auch EDV-Verfahren unter der Bedingung zugelassen, dass die bodenmechanischen Grenzzustände beachtet werden. Als Berechnungsmodell kann der elastisch gebettete Kreisring oder ein Stabwerk im Kontinuum verwendet werden. Wie in der 2. Auflage werden einfache und nachvollziehbare Formeln angegeben, mit deren Hilfe z. B. Einzeleinflüsse auf die Nachweise leicht überprüft werden können (Beispiel: die Verringerung der Beullast aufgrund der Vorverformungen des Rohres). Durch Diagramme werden die Auswirkungen von Parametern transparent gemacht.
Hinweise und Kommentare zur Anwendung des ATV-M 127-2 für die statische Berechnung von Linern
(2003)
Das deutsche Merkblatt ATV-M 127-2 regelt die statische Berechnung von Lining- und Montagesystemen zur Sanierung von Abwasserkanälen und leitungen. Es wurde in den Jahren 1994 bis 1999 von der ATV-Arbeitsgruppe ES 2.3 erstellt, mit Vertretern der Praxis im Rahmen eines internen Einspruchverfahrens diskutiert und im Januar 2000 veröffentlicht. Die Bemessungsregeln werden bei einer großen Zahl von Liningmaßnahmen im Leistungsverzeichnis als Grundlage der Ermittlung von Linerwanddicken und der Qualitätssicherung vorgeschrieben. Sie wurden bereits vor der endgültigen Fertigstellung des Merkblattes an einer Vielzahl von Projekten erprobt und angewendet. Ferner werden sie zur Begutachtung von Schadensfällen und zu internationalen Vergleichen herangezogen. Auch nach dem Erscheinen des Merkblattes ATV-M 127-2 wurden die Forschungsarbeiten zu Fragen des Altrohrzustandes III, der Standsicherheit geschädigter Rohrleitungen und der Mess- und Versuchstechnik im Sandkasten und in-Situ fortgesetzt und publiziert. Die Arbeit behandelt z. B. Abgrenzungen der Altrohrzustände I bis III, Messung und Abschätzung der Ovalisierung bei Altrohrzustand II und III, Abminderungsfaktoren der Beullast für mehrere gleichzeitig zu berücksichtigende Imperfektionen, experimentelle Traglasten und Nachweise von Druckzonen in geschädigten Altrohren, Verformungszustände bei Eiprofilen mit Längsrissen, Hinweise für Ausschreibungen von Rehabilitationsmaßnahmen mit Linern.
Statische Berechnungen von Linern zur Sanierung von Abwasserkanälen und -leitungen werden in Deutschland nach dem Merkblatt ATV-M 127-2 durchgeführt. Hierfür ist der Zustand der Altleitung durch die Altrohrzustände I, II und III zu beschreiben, die für die anzusetzenden Belastungen und Imperfektionen maßge-bend sind. Für den in der Praxis bedeutsamen Fall einer Störung der Kreisgeometrie (oder der Geometrie des Ei-querschnitts) durch eingebaute Telekommunikationskabel existiert noch keine gesonderte Berechnungsvor-schrift. Im folgenden werden hierfür auf der Grundlage der Vorgehensweise in ATV-M 127-2 und unter Be-rücksichtigung von Verfahrensprüfungen Nachweismöglichkeiten fortentwickelt und Vergleichsrechnungen dis-kutiert. Die Untersuchungen beschränken sich auf den Altrohrzustand I (keine Längsrisse), da dieser Fall für den Einbau von Kabeln eher geeignet ist
Zu den Versuchen existieren Versuchsanleitungen, die die Grundlage zum Versuchsthema, die Geräteliste, die Versuchsschaltungen, die Meßaufgaben und die Fragen zur Auswertungen enthalten. Von den Praktikumsteilnehmern sind die theoretischen Grundlagen der einzelnen Versuche anhand der Versuchsanleitungen und ggf. weitergehender Fachliteratur jeweils vor dem Versuch selbständig zu erarbeiten. Stellt der Praktikumsleiter bei der Versuchsbesprechung fest, daß die Teilnehmer einer Gruppe die Grundlagen des aktuellen Versuches nicht beherrschen, so wird diese Gruppe i.a. von der momentanen Durchführung des Versuches ausgeschlossen und muß diesen Versuch an einem Nachholtermin durchführen.
Die hier vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Thema "Realisierung und Implementierung einer zentralen, funkgestützten Steuerung der Rollladen eines Einfamilienhauses". Die entworfene Schaltung ist kompatibel zu einem bestehenden Funkschaltsystem für Steckdosen und Dimmer. Ein weiterer Zielpunkt dieser Diplomarbeit war, dass die neue Schaltung günstiger herzustellen ist, als schon existierende Systeme. Die Funktionalität eine Rolllade per Taster oder durch eine Funkfernbedienung, auf 433MHz Basis, zu bedienen bzw. zu steuern ist auch gegeben. Durch eine Verkleinerung der Platine bzw. eine Optimierung der Programmierung ist eine Verbesserung der Schaltung möglich. Weitere Funktionen können durch Ergänzung der Hard- und Software hinzugefügt werden.
Diese Vorlesung Grundlagen der Elektrotechnik im Studiengang Physikalische Technik beruht im wesentlichen auf den Büchern [MP92], [CW92] und [FB82]. [MP92] Anfängern, besser Fachfremden ist ein Studium von [MP92] empfohlen, das für Studenten des Fachbereiches Wirtschaft ausgelegt ist. [CW92] Bei vorhandenen Grundkenntnissen bietet sich [CW92] an, das über den Stoff der Vorlesung hinaus die Elektrotechnik theoretisch erläutert. [FB82] Aus dem Bereich Maschinenbau kommt [FB82], das für den Teil der elektrischen Maschinen als Vorlage diente. Es kann aber auch Fachfremden für ein allgemeines Verständnis empfolen werden.
Die vorliegende Praktikumsanleitung ist in wesentlichen Teilen in Inhalt und Layout überarbeitet worden. Dazu haben neben Kollegen auch Studenten beigetragen, deren Ergebnisse Sie nun nutzen können. Um die Qualität weiter zu sichern und den Nutzen zu steigern, bitten wir Sie um folgende Mitarbeit: Sollten Sie bei der Vorbereitung Ihres 1. Versuches inhaltliche Fehler oder Rechtschreib- und Grammatikfehler feststellen, so teilen Sie uns diese bitte mit. Sollten Sie nach Abschluß des Praktikums Wünsche oder Anregungen haben, so teilen Sie uns diese bitte ebenfalls mit.
Immer mehr Menschen nutzen das Internet für private oder geschäftliche Zwecke. Immer mehr Firmen und Behörden wissen die Vorteile des Intranets zu schätzen. An vielen Stellen werden heutzutage die Vorteile von beiden Netzen verknüpft, um möglichst effektives Arbeiten zu ermöglichen; Stichworte sind E-Mail, Online-Shopping, Online-Banking, Internet-Surfing, Datenkonsistenz, verteilte Systeme und Client-Server-Architekturen. Immer weniger Menschen sind jedoch in der Lage, die komplexen Strukturen, die diese neuen Techniken mit sich bringen oder durch die sie erst möglich werden, zu durchschauen. Auf der Gegenseite der vielen Vorteile, die diese nahezu grenzenlosen Kommunikationsmöglichkeiten bieten, stehen viele nicht zu unterschätzende Sicherheitsrisiken. Anders als bei den positiven Seiten dieser Entwicklung wissen aber viele Benutzer nichts von den Risiken oder unterschätzen und ignorieren diese. In dieser Diplomarbeit können aufgrund der knapp bemessenen Zeit, vorgesehen für die Diplomarbeit an der Fachhochschule sind etwa drei Monate, keine eigenständigen Untersuchungen über Viren oder andere Bedrohungen von Computersystemen durchgeführt werden. Diese Untersuchungen werden durch eine systematische Recherche, vor allem im Internet, ersetzt. Die Diplomarbeit soll zeigen, dass es sowohl im homogenen wie auch in einem heterogenen Umfeld - der Windows NT Server steht in einem UNIX-dominierten Netzwerk - möglich ist, mit geringem finanziellen und personellen Aufwand einen "relativ" sicheren Netzwerkserver mit Internetanbindung aufzubauen, welcher sowohl Angriffen von innen als auch von außen in einem gewissen Rahmen widerstehen kann. Vollkommene Sicherheit gibt es nicht und maximale Sicherheit wird man in diesem Zeit- und Kostenrahmen nicht erreichen können. Zu erreichen ist aber ein wesentlich höherer Sicherheits-Level als ihn Windows NT standardmäßig mit sich bringt.