Publikationsserver der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg
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A flexible model of ordered random variables for non-metallic inclusions in steels and related statistical inference
No full textIn a data set of non-metallic inclusion sizes in samples from engineering steel, common order statistics fail to serve as a suitable model for ascendingly ordered measurements within single samples. Therefore, a flexible model of ordered random variables is proposed, which allows for changes of distributions described by model parameters. Joint maximum likelihood estimation of these parameters and the shape parameter of an underlying left-truncated Weibull distribution is considered, and a model test is developed for the null-hypothesis of common order statistics being an adequate model. To overcome small data situations, a link-function approach is examined in order to reduce the number of involved model parameters as well as to propose to use a link-function parameter as a material indicator. An asymptotic test is provided to check for the presence of a linear link function, and tests for hypotheses about two link-function parameters are studied. Moreover, the construction of simultaneous confidence regions for the link-function parameters as well as of confidence bands for the entire graph of the link function are presented. Throughout, the findings are applied to the real metallurgical data set. Similar problems and data structures arise in other fields of material science and applications such as geology
Anpassung der Verarbeitungseigenschaften von Frischbetonmischungen für die Entwicklung von Spritzbetonen mit reduziertem Versinterungspotential
No full textIn nicht druckwasserhaltenden Tunnelbauwerken wird das Bergwasser über Entwässerungs� systeme gesammelt und aus dem Bauwerk geleitet. Versinterungen der Drainageleitungen des sekundären Entwässerungssystems führen zu Querschnittsverminderungen und -verschlüssen, wodurch die gezielte Ableitung des Bergwassers aus dem Bauwerk gestört wird. Zur Vermeidung von Schäden am Tunnelbauwerk oder von Wassereintritten in den Tunnel, aufgrund eines Anstiegs des Bergwasserdrucks hinter der Innenschale, sind regelmäßige
Reinigungsarbeiten erforderlich. Die Reinigung der Drainageleitungen ist häufig sehr kosten� intensiv und führt zu Verkehrsbehinderungen in den Tunneln.
Die Entstehung von Versinterungen wird durch die chemisch-physikalische Zusammensetzung des Bergwassers, die Umgebungsbedingungen im Bereich des Tunnels, die Ausführung des Entwässerungssystems und den Kontakt des Bergwassers mit zementgebundenen Materialien, z. B. dem Spritzbeton, beeinflusst. Ein Ansatz, um die Entstehung von Versinterungen zu reduzieren, ist die Optimierung der Spritzbetonrezeptur. Die Änderung der Rezeptur� zusammensetzung beeinflusst aber auch die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung, die Frühfestigkeitsentwicklung des jungen Spritzbetons und die Festigkeitsentwicklung des Spritzbetons. Die Versuchsergebnisse von Auslaugversuchen mit Mörtel-, Spritzmörtel- und Spritzbeton� proben im Rahmen dieser Arbeit belegen, dass das Versinterungspotential durch eine
Reduzierung des Klinkergehalts im Bindemittel, den Einsatz von puzzolanischen oder latent� hydraulischen Zusatzstoffen und eine geringe Porosität reduziert wird. Die Änderungen der Bindemittelzusammensetzung des Spritzbetons haben Auswirkungen auf den Klinkergehalt, den Wasserbedarf und den Leimgehalt und damit auch auf die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischung. Für die Beurteilung der Verarbeitbarkeit, v. a. der Pumpbarkeit, von
Frischbetonen und Frischbetonmischungen wurden Konsistenzprüfverfahren, rheologische Prüfverfahren und Prüfverfahren zur Beurteilung der Stabilität ausgewählt. Ihre Eignung und Aussagekraft wurde bei Pumpversuchen mit einer mobilen Spritzbetonmaschine verifiziert. Für die Pumpbarkeit von Frischbetonmischungen ist zum einen ein ausreichendes Leimvolumen
zur Ausbildung einer Gleitschicht an der Rohrwandung erforderlich und zum anderen müssen die Mischungen unter Druck ausreichend stabil bleiben, damit während des Pumpens keine Blockaden in den Förderleitungen auftreten. Sofern diese Aspekte bei den entwickelten Rezepturen erfüllt sind, ist eine ausreichende Verarbeitbarkeit der Frischbetonmischungen erreicht. Darüber hinaus konnten die Anforderungen an die Frühfestigkeitsentwicklung und die 28 d Druckfestigkeit der Spritzbetone mit optimierten Mischungen erfüllt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, welche Aspekte bei der Entwicklung von Spritzbetonen mit einem reduzierten Versinterungspotential berücksichtigt werden müssen, um auch die genannten baupraktischen Anforderungen zu erfüllen.In double-shell tunnel linings, the construction of ‚umbrella’ insulations helps preventing water ingress: depressurized ground water is led to drainage pipes, relieving the tunnel lining from water pressure. However, these solutions are associated in many cases with sintering (precipitation of carbonates) in the drainage system. Over time, the drainage pipes get clogged and the water cannot flow off. Subsequently, the water pressure increases and the tunnel may
be damaged. The cleaning of the drainage pipes during operation of traffic tunnels is possible, but very costly and time consuming. To minimize the tunnel maintenance work, it is crucial to reduce such precipitations to a minimum.
The parameters that influence the sintering process are (i) the chemical composition of the ground water, (ii) the environmental conditions, (iii) the design of the drainage system, (iv) and the contact of the water with cementitious materials, e.g. the sprayed concrete. In fact, the mix
design of the sprayed concrete can be adapted to develop mixes with low sintering potential. To achieve this purpose special care has to be taken to avoid compromising the workability of the wet mix, the early strength development of the young sprayed concrete and the strength development of the hardened sprayed concrete. Results of leaching tests show that the calcium released from mortar, sprayed mortar and sprayed concrete samples can be reduced by lowering the clinker content of the binder, by adding supplementary cementitious materials, or by producing a dense matrix. Changes in the binder composition influence the clinker content in the binder, the water demand, the paste
content, and thus the workability of the wet-mixes. The workability, and specifically the pumpability, of the wet-mixes was characterised using different test methods. The reliability of the selected test-methods was verified in pumping tests with a spraying machine. Results of lab tests and pumping tests show that the pumpability of wet-mixes requires, on the one hand, sufficient paste volume to form a lubricating layer on the pipe wall and, on the other hand, that the concrete remains stable even under pressure to avoid blockages in the conveying pipe. In addition to the requirements concerning the workability of the wet-mix, the requirements for early strength development and 28 day compressive strength of the sprayed concrete must be met. This work describes the various aspects that have to be taken into account when designing new
mixes for sprayed concrete with low sintering potential, fulfilling at the same time the corresponding requirements for workability and hardened concrete properties
Vergleich verschiedener Berechnungsverfahren von Pfahlkopfplatten
No full textDer Bericht beschäftigt sich mit dem Vergleich verschiedener Berechnungsverfahren zur Bemessung von Pfahlkopfplatten. Im Rahmen eines konkreten Berechnungsbeispiels, werden das klassisch ebene Stabwerkmodell, ein räumliches Stabwerkmodell und eine computergestützte Berechnungsmethode mittels der 3D-Detail-Anwendung von IDEA StatiCa angewendet und im Anschluss analysiert und miteinander verglichen.
Die Ergebnisse zeigen, dass ebene Stabwerkmodelle auch bei räumlichem Tragverhalten eine wirtschaftliche Bemessung ermöglichen können. Durch ihre idealisierten Annahmen eigenen sie sich besonders für eine effiziente Vorbemessung bei vergleichsweise geringem Aufwand.
Demgegenüber erfassen räumliche Stabwerkmodelle den Kraftfluss deutlich präziser, erlauben die realitätsnahe Identifikation kritischer Beanspruchungszonen und berücksichtigen komplexe Tragmechanismen. Der erhöhte Modellierungsaufwand sowie die eingeschränkte normative Grundlage führen jedoch zu konservativen Annahmen, insbesondere bei der Bemessung räumlicher Knotenbereiche.
Mit der 3D-Detail-Anwendung bietet IDEA StatiCa ein sehr genaues, umfangreiches und norm-gerechtes Bemessungstool für Diskontinuitätsbereiche. Die grafische Aufbereitung der Ergebnisse ist übersichtlich gestaltet, jedoch bleiben die zugrundeliegenden Rechenschritte für den Anwender kaum nachvollziehbar. Da es sich um eine noch junge Software handelt, ist auch die Verfügbarkeit von Fachinformation, insbesondere zur Fehlerdiagnose oder bei Anwendungsfragen, derzeit noch eingeschränkt.
Insgesamt weisen alle untersuchten Methoden spezifische Vor- und Nachteile auf. Zum Zeitpunkt dieser Arbeit erscheint eine Kombination aus einer Vorbemessung mit ebener Stabwerkmodellen und eine anschließende räumliche Bemessung mittels IDEA StatiCa als sinnvoll. Für die wirtschaftliche Anwendung räumlicher Stabwerkmodelle besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, insbesondere hinsichtlich standardisierter Knotentypen und deren praktikabler Bemessung
KBE-Brückenwiderlager als nachhaltigere Alternativbauweise für Eisenbahnüberführungen
No full textDie zunehmende Beanspruchung des Schienennetzes und die Altersstruktur der Brücken im Netz der Deutschen Bahn erfordern künftig zahlreiche Ersatzneubauten. Bisherige Stahlbeton-Rahmenbauwerke, die oft mittels Querverschub eingebaut werden, verursachen jedoch hohe logistische Aufwendungen, lange Bauzeiten und erhebliche CO₂-Emissionen. In dieser Untersuchung wurden zwei Konzepte gegenübergestellt: ein konventionelles Rahmenbauwerk und eine Ausführung mit Widerlagern aus kunststoffbewehrter Erde (KBE) mit einem Stahltrog als Überbau-Fertigteil. Die Bemessung der KBE-Variante erfolgte nach aktueller Normung sowie den bahnspezifischen Richtlinien der DB im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit.
Die Ergebnisse belegen, dass das KBE-Widerlager alle relevanten Anforderungen der DB-Regelwerke erfüllt. Infolge ihrer duktilen Eigenschaften weisen KBE-Widerlager zudem geringere Relativsetzungen zum anschließenden Bahndamm auf als starre Betonbauwerke, wodurch Probleme am Übergang zwischen Erd- und Kunstbauwerk vermieden werden. Insgesamt stellen KBE-Brückenwiderlager eine technisch gleichwertige und in Teilen überlegene Alternative dar. Sie verbinden gute Gebrauchstauglichkeit und kurze Bauzeiten mit hoher Wirtschaftlichkeit. Die Reduktion von Stahlbetonmengen bietet zudem ein signifikantes Potenzial zur Senkung des CO₂-Ausstoßes, weshalb eine Etablierung der KBE-Bauweise als Standardbauweise im Netz der DB erstrebenswert ist.Die zunehmende Beanspruchung des Schienennetzes und die Altersstruktur der Brücken im Netz der Deutschen Bahn erfordern künftig zahlreiche Ersatzneubauten. Bisherige Stahlbeton-Rahmenbauwerke, die oft mittels Querverschub eingebaut werden, verursachen jedoch hohe logistische Aufwendungen, lange Bauzeiten und erhebliche CO₂-Emissionen. In dieser Untersuchung wurden zwei Konzepte gegenübergestellt: ein konventionelles Rahmenbauwerk und eine Ausführung mit Widerlagern aus kunststoffbewehrter Erde (KBE) mit einem Stahltrog als Überbau-Fertigteil. Die Bemessung der KBE-Variante erfolgte nach aktueller Normung sowie den bahnspezifischen Richtlinien der DB im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit. Die Ergebnisse belegen, dass das KBE-Widerlager alle relevanten Anforderungen der DB-Regelwerke erfüllt. Infolge ihrer duktilen Eigenschaften weisen KBE-Widerlager zudem geringere Relativsetzungen zum anschließenden Bahndamm auf als starre Betonbauwerke, wodurch Probleme am Übergang zwischen Erd- und Kunstbauwerk vermieden werden. Insgesamt stellen KBE-Brückenwiderlager eine technisch gleichwertige und in Teilen überlegene Alternative dar. Sie verbinden gute Gebrauchstauglichkeit und kurze Bauzeiten mit hoher Wirtschaftlichkeit. Die Reduktion von Stahlbetonmengen bietet zudem ein signifikantes Potenzial zur Senkung des CO₂-Ausstoßes, weshalb eine Etablierung der KBE-Bauweise als Standardbauweise im Netz der DB erstrebenswert ist
An Archive of Tensions : a Growing Collection of Challenges in More-Than-Human Design
No full textImagine a long table covered with scattered materials – balls of wool, small wooden tiles, and pieces of clay. Around it, fifteen designers and researchers gather, quietly moving notes and connecting ideas with yarn. Each thread ties one tension to another: care to control, innovation to sustainability, agency to relation. The table becomes a web of contradictions – messy and unresolved.
This was not a design sprint or a problem-solving session. It was a collective reflection: a one-day workshop at the DIS 2025 conference named Paradoxes, Tensions and Challenges in Decentering the Human organized by the authors of this article together with Marc Hassenzahl and Anton Poikolainen Rosén. Here, we explored the paradoxes and tensions that are inherent to More-than-Human Design (MtHD). Eleven participants and the organizers shared their work. When tensions surfaced in conversations, they were noted, discussed, clustered, and physically connected.
Rather than trying to overcome these contradictions, we asked to name them – to hold them in our hands, literally, and to see what new connections might emerge. What began as a physical act of clustering became the seed for what we now call the Archive of Tensions: a growing collection of challenges in designing beyond the human
High-Resolution Flow Investigations in Membrane-Lungs for Understanding Shear-Induced Blood Clot Formation
No full textComplex blood flow phenomena in membrane lungs (MLs) play a crucial role in intra-device clot formation and the occurrence of thromboembolic events. At present, however, the local flow conditions within an ML are not yet sufficiently known. The aim was to gain a deeper understanding of local flow regimes inside MLs by performing highly resolved computational fluid dynamics (CFD) of generic and native fiber mat bundles. Straight cylinders with a diameter of 380 μm in parallel arrangement were the foundation of the generic model. For validation, a method for reconstructing a native geometry from a microcomputed tomography (μCT) scan was established, with both models used for CFD. While the generic model showed a symmetrical flow regime without indicating any pathological flow, the native model did show an irregular fiber arrangement and no symmetrical flow regime. In conclusion, the fiber arrangement significantly affects the local flow regimes inside MLs
Polymeric Embedding of Membrane Lungs: A Novel Method for Histological Investigations of Intra-Device Clot Formation
No full textLong-term reactive power forecasting power grids – Challenges and methodologies
No full textThe transition of power systems from fossil fuels to renewable energy sources is driving profound changes across all voltage levels of the electrical grid, altering active power (P) as well as reactive power (Q) behavior. This transformation involves a shift from predominantly top-down, unidirectional electricity flows to bidirectional and increasingly complex flow patterns, fundamentally altering the operation and utilization of power systems. The growing integration of distributed energy resources (DERs), heat pumps (HPs), and electric vehicles (EVs) is particularly impacting lower voltage levels, which are evolving from traditionally consumer-dominated networks into active participants in energy dynamics. These developments have a significant influence on reactive power behavior, with many countries already reporting notable changes due to increased Q contributions from lower voltage levels. As bidirectional flows and decentralized generation increase, understanding and forecasting reactive power trends at these voltage levels becomes essential for ensuring grid stability and efficiency. This paper addresses the challenges of long-term Q forecasting in general by analyzing reactive power behavior in grids, the main influencing grid parameters and introducing existing approaches and concepts, analyzing their applicability, and discussing the associated challenges and methodologies. By shedding light on this underexplored area, the study aims to contribute to the development of advanced long-term reactive power forecasting methods and highlighting research trends
KI erfolgreich einführen: Status quo und Erfolgsfaktoren in deutschen Großunternehmen
No full textViele deutsche Großunternehmen experimentieren derzeit intensiv mit künstlicher Intelligenz (KI), stehen aber vor der Frage, wie sich erste Pilotprojekte in einen nachhaltigen, wirtschaftlich wirksamen Einsatz überführen lassen. Eine empirische Studie mit 34 Chief Information Officers (CIO) und IT-Entscheidern in deutschen Großunternehmen zeigt: 112 identifizierte KI-Use-Cases, ein klar erkennbarer Reifezuwachs – aber auch deutliche Hürden bei Daten, Kompetenzen und Akzeptanz. Der Beitrag fasst den Status quo zusammen, validiert zentrale Erfolgsfaktoren aus der Forschung und leitet konkrete Empfehlungen für die Praxis von IT- und Fachbereichsverantwortlichen ab