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The present contribution proposes a novel method for the indirect measurement of the ground reaction forces (GRF) induced by a pedestrian during walking on a vibrating structure. Its main idea is to formulate and solve an inverse problem in the time domain with the aim of finding the optimal time dependent moving point force describing the GRF of a pedestrian (input data), which minimizes the difference between a set of computed and a set of measured structural responses (output data). The solution of the inverse problem is addressed by means of the gradient-based trust region optimization strategy. The moving force identification process uses output data from a set of acceleration and displacement time histories recorded at different locations on the structure. The practicability and the accuracy of the proposed GRF identification method is firstly evaluated using simulated measurements, which revealed a high accuracy, robustness and stability of the results in relation to high noise levels. Subsequently, a comprehensive experimental validation process using real measurement data recorded on the HUMVIB experimental footbridge on the campus of the Technical University of Darmstadt (Germany) was carried out. Besides the conventional sensors for the acquisition of structural responses, an array of biomechanical force plates as well as classical load cells at the supports were used for measurement reference GRFs needed in the experimental validation process. The results show that the proposed method delivers a very accurate estimation of the GRF induced by a subject during walking on the experimental structure.
Die Kleinwasserkraft stand zuletzt zunehmend in der öffentlichen Kritik wegen des ökologischen Einflusses und der verhältnismäßigen geringen Stromerzeugung. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Einschätzung von KWK-Betreibern zum Potenzial einer Effizienzsteigerung ihrer bestehenden Anlagen durch eine intelligente Informationsvernetzung innerhalb des Flusslaufes der Radolfzeller Aach im Süden Baden-Württembergs, um somit die Stromerzeugung der einzelnen Anlagen zu erhöhen.
One important skill for engineers is the ability of optimizing their experiments. On their job they will often spend a lot more time designing and improving an experimental setup compared to running the actual experiment itself. Is it possible to teach this complex task in physics labs? A method for reaching this goal is proposed an example is given and discussed.
Die Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt.
Sanierputzsysteme
(2021)
Sanierputzsysteme wurden für feuchtes, salzbelastetes Mauerwerk entwickelt. Richtig angewendet ermöglichen sie langfristig schadenfreie Putzflächen auf problematischen Untergründen. Leider kommen immer wieder Fehlanwendungen vor. Es treten Flecken und Ausblühungen auf, der Putz wird zerstört, weil grundlegende Voraussetzungen für die Planung und Ausführung missachtet wurden. Dieses Buch vermittelt das notwendige Grundwissen für die Vermeidung solcher Fehler. Sanierputzsysteme bestehen in der Regel aus dem Spritzbewurf, dem Sanierputz als Grundputz und einem Oberputz oder einem Farbanstrich. Diese Materialien müssen genau aufeinander abgestimmt werden, damit sie in der Lage sind, Salze aufzunehmen und Feuchtigkeit zu speichern. Außerdem müssen sie zum jeweiligen Untergrund passen. Vorhandene Salzbelastung, Durchfeuchtungsgrad, Tragfähigkeit des Putzgrunds, Saug- und Trocknungsverhalten sind nur einige der Eigenschaften, an die das System angepasst werden muss. Diese komplexen Zusammenhänge zwischen Untergrund und Putzmörteleigenschaften sind wissenschaftlich gut erforscht und in den technischen Regelwerken berücksichtigt. Die Autoren bereiten dieses Wissen für die praktische Anwendung auf. Mit anschaulichen Erklärungen und aussagekräftigen Bilder gelingt es ihnen, die komplexen Schadensmechanismen von Putzen und Mauerwerk darzustellen und die Funktionsweise von Sanierputzsystemen zu erklären. Das Buch enthält alle Informationen, die Planer und Ausführende für die Herstellung dauerhafter Putze auf problematischen Untergründen benötigen, einschließlich der Lösungen für die besonders schwierigen Gebäudesockel und denkmalgeschützte Fassaden.
Einsatz von Bankettbeton bei schmalen und stark beanspruchten Ortsverbindungs- und Kreisstraßen
(2021)
Als Grundlage für die im Zuge der Verkehrswende anfallenden Planungs- und Entscheidungsprozesse werden aktuelle und digitale Daten des Straßenraums benötigt. Mobile-Mapping-Systeme sind in der Lage, solche raumbezogenen Daten schnell, genau und flächendeckend zu erfassen. Die anfallenden Datenmengen sind dabei jedoch erheblich und der Zeitaufwand für eine manuelle Analyse durch Personen mit entsprechender Expertise immens. Daher ist eine Automatisierung wünschenswert. Der vorliegende Beitrag gibt einen praxisbezogenen Überblick über Anwendungsmöglichkeiten für Künstliche Intelligenz (KI) im Themenbereich Straßenraumerfassung. Aufbauend auf einer thematischen Einführung in Mobile Mapping und KI werden ausgewählte Anwendungen vorgestellt, bei denen KI-Ansätze typische Prozesse der Straßenraumdatenverarbeitung unterstützen und beschleunigen können.
In spite of the amount of new tools and methodologies adopted in the road infrastructure sector, the performance of road infrastructure projects is not constantly improving. Considering that the volume of projects undertaken is forecasted to increase every year, this is a substantial issue for the road infrastructure sector. Hence this work focuses on the principles of Blockchain Technology, road infrastructure sector and the information exchange with the aim to use the advantages of the Blockchain Technology in supporting to overcome the various challenges along the life cycle of road infrastructure projects.
Within the scope of this paper, two studies were conducted. First, focus groups were used to explore where society (road infrastructure sector) stands in terms of industry 4.0 and to get a better understanding if and where the principles of Blockchain Technology can be used when managing projects in the road infrastructure sector. Second, semi-structured interviews were administrated with experts of the road infrastructure sector and experts of Blockchain Technology to better understand the interrelation between these two areas. Based on the outcome of the two studies, technology barriers and enablers were explored for the purpose of improved information exchange within the road infrastructure sector.
The two studies revealed that there are significant and strong interrelations between the principles of the Blockchain Technology, project management within the road infrastructure sector and information exchange. These interrelations are complex and diverse, but overall it can be concluded that the adoption of the principles of Blockchain Technology into the field of information exchange improves the management of road infrastructure projects. Based on the two studies a theoretical framework was developed.
In summary this research showed that trust is an important factor and builds the foundation for communication and to ensure a proper information exchange. Within the scope of this thesis, it was demonstrated that the principles of the Blockchain Technology can be used to increase transparency, traceability and immutability during the life cycle of road infrastructure projects in the area of information exchange.