Fachgebiet Statik / Dynamik

Forschung

New Horizon 2020 project launched to develop an advanced approach for Seismic Risk Assessment of Nuclear Power Plants

29th September 2020: The METHODS AND TOOLS INNOVATIONS FOR SEISMIC RISK ASSESSMENT (METIS) H2020 Project has been officially launched opening a promising research collaboration to improve confidence in nuclear safety by advancing the approach utilised for seismic safety assessments for Nuclear Power Plants. METIS is an EU-funded 4-year project under the Horizon 2020 EURATOM Programme for Research and Innovation having a total budget of €5 million, of which €4 million is funded from the European Commission. The project will be delivered by an international consortium gathering 13 European partners from France, Germany, Italy, Greece, UK, Ukraine and Slovenia alongside with 3 organisations from US and Japan.  The consortium had a virtual kick off meeting held over two days 29th-30th September 2020 attended by 78 participants. The first day was the plenary session which outlined all the Work Packages’ (WP) and on the second day, there was a WP coordination session for more detailed discussion.
Contact person from our institute for this project is Konstantin Goldschmidt

For further information contact: Emma.Luguterah(at)edfenergy.com or 0208 935 2714

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Weiterentwicklung von Analysemethoden zur Simulation der Schädigung in Stahlbetonstrukturen infolge stoßartiger Belastungen

Dynamische Stoß- und Anprallbelastungen stellen außergewöhnliche Belastungen und dementsprechend eine große Herausforderung bei der Gestaltung und Bemessung von Bauwerken dar. Die Szenarien reichen von Anprallbelastungen durch Fahrzeuge oder Flugzeuge, herabfallende Lasten wie z.B. Kranlasten, oder Felsen/Trümmer, über Szenarien durch militärische Geschosse, wie Hohlladungen, Sprengladungen, groß- und kleinkalibrige Munition bis hin zu Hypergeschwindigkeits-Impakts, um nur einige Kategorien zu nennen. Die Projektile bzw. Geschosse bei einem solchen Aufprallszenario können grob als hart, semi-hart oder weich eingestuft werden. Dabei verursachen sie sowohl lokale als auch globale Schäden an der Struktur. In Bezug auf die ganzheitlichen Belastungssituationen wie den Flugzeugabsturz, werden die lokalen Schadensmechanismen in der Regel mit dem Aufprall von harten Flugzeugkomponenten wie der Triebwerkswelle verbunden. Im Falle eines solchen harten Aufpralls sind die Projektil- und die Strukturreaktionen stark gekoppelt und die Quantifizierung der dynamischen Tragfähigkeit von Stahlbeton stellt eine große Herausforderung dar.

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Entwicklung eines wirklichkeitsnahen Bemessungskonzepts der „out-of-plane“-Tragfähigkeit von unbewehrten Mauerwerkswänden zur Reduktion von Konservativitäten

Mauerwerk besitzt sehr gute Eigenschaften zum vertikalen Lastabtrag, dagegen können horizontale Lasten, insbesondere quer zur Ebene (out-of-plane, Plattenschub), nur begrenzt aufgenommen werden. Lasten quer zur Ebene werden dabei durch Wind, Explosion oder Erdbeben hervorgerufen.
Insbesondere der Erdbebenanregung gilt besonderer Beachtung. Durch das Schwingverhalten der Gebäude und die Massenträgheit der Wände entstehen senkrecht zur Wandebene Einwirkungen, die durch die Wände aufgenommen werden müssen, ohne dass ein Versagen auftritt. Seit Einführung der Erdbebennorm (DIN 4149) im Jahre 2005 und ihre Übernahme in die Liste der Technischen Baubestimmungen sind Erdbebennachweise in vielen Regionen Deutschlands zwingend erforderlich. Die Tragfähigkeit von tragendem und nichttragendem Mauerwerk muss dabei auch unter Erdbebenbelastungen gewährleistet sein.


Kontaktperson
Helm - TU Kaiserslautern (uni-kl.de)

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Erdbebeningenieurwesen

Forschungsthemen:

  • Seismische Auslegungsgrundlagen und Gefährdungsanalysen, risikobasierte Lastananahmen, Dekonvolutionsberechnungen (Site Response Analysis), spektrumkompatible künstliche Erdbebenzeitverläufe
  • Innovative Methoden zur Auslegung und Ertüchtigung für Erdbeben (Bautechnik und Anlagentechnik)
  • Seismische Basisisolierung: Konzepte und Lager
  • Erdbebenvorrichtungen "Anti-Seismic Devices" (Dämpfer, Lager, aktive und passive Systeme etc.)
  • Dynamische Boden-Bauwerk-Wechselwirkung (SSI), Pfahlgründungen mit Pfahl-Boden-Pfahl Wechselwirkung
  • Experimentelle Untersuchungen (dynamische Bauteilversuche, Rütteltischversuche Anlagentechnik)

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Baudynamik (inkl. Experimentelle Baudynamik)

Forschungsthemen:

  • Strukturmonitoring und Systemidentifikation
  • Schwingungs- und Erschütterungsmessungen, Erschütterungs-Prognosen für Einwirkungen aus Verkehr, Maschinen, Sprengungen, etc. und menscheninduzierte Schwingungen
  • Lastfall Flugzeugabsturz, Projektil- und Trümmereinschläge, Anpralllasten und Stoßlasten
  • Maschinenfundamente (u.a. Turbinentische), Pfahlgründungen
  • Explosionslasten, Detonation und Deflagration (Ermittlung und Auslegung)
  • Waffenwirkung (u.a. Terror) und Schutzraumbau
  • Experimentelle dynamische Untersuchungen (Bauteilversuche und Anlagentechnik)

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Explosions-, Spreng- und ballistische Belastung von Bauwerken

Arbeitsgebiete:

  • Lastfall Explosion: Detonation und Deflagration
  • Bestimmung von Explosionslasten und Explosionsdruckwellen
  • Simulationen/Untersuchungen zur Ausbreitung der Druckwelle, Reflektionen
  • Dynamische Standsicherheitsuntersuchungen für Explosionsbelastungen
  • Explosionsschutz und innovative Materialen
  • Waffenwirkung und Schutzraumbau

 

 

Probabilistische Untersuchungen und Risikostudien

Forschungsthemen:

  • Probabilistische seismische Gefährdungsanalysen (Probabilistic Seismic Hazard Analysis, PSHA)
  • Probabilistische Belastungs- und Tragfähigkeitsuntersuchungen
  • Probabilistische Sicherheitskonzepte
  • Probabilistische Sicherheitsanalysen (PSA)
  • Tragwerkszuverlässigkeit, Zuverlässigkeitsanalyse
  • Seismic Margin Assessments (SMA) und Fragility-Analysen
  • Risiko-Untersuchungen und -Bewertungen

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Innovative Materialien und Tragstrukturen

Forschungsthemen:

  • Material- und Systementwicklung
  • Innovative adaptive und intelligente Materialen (u.a. dielektrische Elastomere, adaptive Schwingungstilger, aktive und passive Schwingungsdämpfer, Lager und Systeme für Basisisolierung)
  • Innovative Materialien und Systeme zum Schutz vor außergewöhnlichen Einwirkungen (z.B. Stoß-, Anprall- und Explosionslasten, Flugzeugabsturz) u.a. Dämpferbeton, DUCON ®, Stahlfaserbeton, Verbundsysteme)
  • Materialmodellierung und Programmierung, Implementierung FEM
  • Membran- und Seilkonstruktionen

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HiPerCon - High Performance Composite Constructions

Verbundkonstruktionen bieten durch den materialgerechten Einsatz der verwendeten Werkstoffe eine hohe Leistungsfähigkeit bei minimiertem Materialeinsatz. Dieses Forschungsfeld wird seit mehreren Jahrzehnten an der TU Kaiserslautern bearbeitet. Im Forschungsschwerpunkt HiPerCon wird nun das Forschungsfeld, ausgehend von der Tragfähigkeit erweitert, um hoch leistungsfähige multifunktionale Bauteile zu entwickeln. Typische weitere Funktionalitäten sind dabei die gezielte Verwendung ressourcenoptimierter Werkstoffe sowie der Brandschutz und bauphysikalische Eigenschaften.

 

Forschungsthemen:

  • materialgerechte Anwendung von Hochleistungsbetonen und neuen Baustoffen
  • neutartige Bauweisen und neue Verbund- und Befestigungsmitttel in Verbundbauteilen
  • Optimierung der Materialeigenschaften einzelner Komponenten

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Statische und dynamische Simulation (inkl. Programm- und Softwareentwicklung)

  • Numerische Simulationen, Finite-Element Methode (FEM)
  • Dynamische Simulationen im Zeitbereich (implizit und explizit) und im Frequenzbereich
  • Randelementmethode, Diskrete-Elemente Methode, Thin-Layer Methode, etc.

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Landesforschungszentrum uni-kl.de/cmcm/

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