Martina Schnellenbach‐Held

• Prof. Dr.-Ing.
• Head of Department at University of Duisburg-Essen

Hochleistungsaerogelbeton (High Performance Aerogel Concrete, HPAC) ist ein neuartiger, auf einer Einbettung von Leichtzuschlägen aus Silica‐Aerogelen in HPC‐Matrizen basierender Konstruktionsleichtbeton. Für die Herstellung biegebeanspruchter HPAC‐Bauteile ist, wie bei Normal‐ und anderen Konstruktionsleichtbetonen auch, die Anordnung einer innere...

Silica aerogels possess remarkable properties, such as low density while showing high thermal and acoustic insulation capabilities. They are available in many shapes, for example monoliths, mats or granules. These can be used to create composites, potentially negating one of the aerogels main drawbacks: brittleness. One of these composites is the h...

Advances in space flight technology will enable the construction of Moon or even Mars bases in the not-too-distant future. Thus, materials will be needed that are suitable for building in microgravity environments. One idea is to use concrete, the most used construction material on Earth, for these challenging tasks. The hardening and the propertie...

In previous work of this group, a structural lightweight concrete was developed by embedding silica aerogel granules in a high-strength cement matrix. This concrete, called high-performance aerogel concrete (HPAC), is a lightweight building material characterized by its simultaneous high compressive strength and very low thermal conductivity. Besid...

In [1] wurde über die Entwicklung eines neuartigen Konstruktionsleichtbetons auf der Basis von Silica‐Aerogelen, dem sogenannten Hochleistungsaerogelbeton (High Performance Aerogel Concrete, HPAC) berichtet. Neben hervorragenden Eigenschaften bezüglich des Brand‐ und Schallschutzes verfügt HPAC über eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bei relativ...

The Institute for Structural Concrete (ISC) at the University of Duisburg-Essen and the Institute of Materials Research of the German Aerospace Center (DLR) developed a new lightweight concrete, called “High Performance Aerogel Concrete” (HPAC). HPAC is made by embedding of silica aerogel granules in a high strength cement matrix. It exhibits a rem...

Eine frühe Integration der tragwerksplanerischen Expertise in den Prozess des Gebäudeentwurfs ermöglicht eine effiziente Unterstützung der hochkomplexen Planungsentscheidungen. Zur Bereitstellung und Verwendung des dafür geeigneten Erfahrungswissens des Ingenieurwesens wurde ein wissensbasiertes System (WBS) entwickelt. Dieses kann durch den Einsat...

The Institute for Structural Concrete (ISC) at the University of Duisburg-Essen and the Institute of Materials Research of the German Aerospace Center (DLR) developed a new lightweight concrete, called “High Performance Aerogel Concrete” (HPAC). HPAC is made by embedding of silica aerogel granules in a high strength cement matrix. It exhibits a rem...

The early stages of building design involve the consideration of different design variants and their assessment regarding various performance criteria including energy consumption and costs. During the design process, the involved experts from different disciplines frequently exchange building information to develop a design that satisfies the proj...

Aufgrund des Zustands der Brücken und der stetig steigenden Verkehrsbelastung ergibt sich neben dem Ersatzneubau ein enormer Bedarf an tragfähigkeitsrelevanten Brückenverstärkungen. Daher müssen die zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel für die Erhaltung des Brückenbestands und zur Aufrechterhaltung einer funktionsfähigen Infrastruktur effizi...

Zur Vermeidung eines Durchstanzversagens konventionell gelagerter Flachdecken wurden in den vergangenen Jahrzehnten auf Grundlage umfangreicher experimenteller Untersuchungen verschiedene Bemessungskonzepte erarbeitet und in Regelwerken verankert. Flachdecken mit einer Lochrandstützung und der damit verbundenen reduzierten Lasteinleitungsfläche fan...

Bei der Errichtung von Hochbauten werden schon seit einigen Jahren bevorzugt Stahlbetonflachdecken eingesetzt, die aufgrund ihrer punktförmigen Stützung eine flexible Grundrissgestaltung mit leichten Trennwänden ermöglichen. Bei sehr schlanken Druckgliedern wie Stützen aus hochfestem Beton, Schleuderbetonstützen oder Verbundstützen für die punktför...

The Institute for Structural Concrete (ISC) at the University of Duisburg-Essen developed in cooperation with the Institute of Materials Research at the German Aerospace Center (DLR) a new multifunctional structural material: High Performance Aerogel Concrete (HPAC). Chief ingredient of HPAC is silica aerogel granule which is embedded in a high str...

p>Safety, economy and aesthetics are principal criteria for structural design. Involved contradictions between rising design demands and increasing influences provoke new challenges in the field of engineering and therefor innovative strategies and construction techniques. The conventional passive design principle of prestressed concrete is signifi...

The adaption of natural structures in technical systems leads to highly efficient and sustainable constructions. Especially for concrete slabs, bionic structures can be applied into the inner and to the exterior structure, which leads to improved lightweight bearing systems with a natural flow of forces. This scientific paper presents results of a...

Constantly increasing traffic loads, unpredictable influences on and unplanned conditions of bridges represent new challenges in the field of engineering. Innovative strategies and construction techniques are required to meet these and future challenges. Adaptive prestressing offers great potential to increase a structure's load-carrying capacity a...

Floor slabs represent a large volume of concrete in buildings. The goal of this research is to achieve a structure that has an optimized bearing capacity. The optimization implies economic efficiency and sustainability. This paper describes a bionic optimization process that is applied in a project of the German Research Foundation (DFG) Priority P...

Model-updating - A common approach to structural health monitoring - is the calibration of unknown parameters of a finite element model by minimizing the difference between a set of measured responses (observation) and the corresponding responses of the finite element model (prediction). The model-updating approach proposed by the authors can be ap...

The constantly increasing traffic intensity on bridges and their ageing process represent new challenges in the field of bridge engineering. An innovative method to retrofit concrete bridges to meet these and further future challenges is the utilisation of an adaptive prestressing of tendons depending on the amount of acting loads. In this paper, t...

This article gives an overview of bionic, bionic in engineering and especially structural bionic. The demands on the design of a construction in relation to the appearance and effect to their environment get increasingly significant in the design process. In this context, it is becoming more important to develop light and filigree constructions wit...

Die Abteilung Straßenbau des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) hat in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ein langfristiges Rahmenforschungsprogramm unter dem Titel “Straße im 21. Jahrhundert” für ihre gemeinsamen Forschungsaktivitäten erstellt. Um unsere Straßen zukunftsfähig zu gestalten, we...

Können quellfähige Acrylatgele möglicherweise eine interessante Alternative für die Instandsetzung von undichten Bewegungsfugen in Wasserbauwerken sein? Im Rahmen eines FuE‐Vorhabens wurden drei handelsübliche Acrylatgele für diesen Anwendungsfall untersucht, für den derzeit noch keine eigenen Regelungen bestehen. Zwei dieser Gele sind laut Herstel...

An das in den 1990er Jahren durchgeführte Projekt “Ausführungsqualität von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken an Bundesfernstraßen” wurde ein Folgevorhaben angeknüpft, um zu erkennen, ob die Regelwerke der Baudurchführung in der Praxis umgesetzt werden und wie sie sich auf die Ausführungsqualität auswirken. Im Forschungsvorhaben wurden innerhalb v...

In this paper, a model-updating approach based on "output-only" measurements without knowledge of acting forces is used to identify the bending stiffness distribution of undamaged and damaged reinforced concrete (RC) beams. For this purpose static (or quasi-static) responses are utilized. Numerical evaluations which are performed in a two-step proc...

Ultrahochleistungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC) erfordert zur Sicherstellung ausreichender Duktilität den Einsatz einer “Bewehrung”, die meist in Form von Fasern während des Mischprozesses zugegeben wird. Herstellung und Verarbeitung werden hierdurch beeinflusst, und infolge der zufälligen Ausrichtung und Verteilung der Fasern inner...

For a clear and objective assessment of existing bridge structures knowledge about the operational demands and the acting loads is always required. Permanent loads can be estimated without special measures in an adequate accuracy. The determination of actual traffic loads is usually a complex and demanding task. In this paper a novel approach to id...

In this paper a software concept for optimization of complex building structures is presented. This concept is based on the principles of genetic programming, a variant of evolutionary algorithms, which is well suited for solving engineering optimization problems. It provides mechanisms for optimization of conceptual and detailed design. Integratio...

In this paper a model adaptation approach for concrete bridge superstructures is presented. The approach aims at identifying structural characteristics during long-term structural health monitoring, i.e. when the bridge is open for traffic and weights and locations of passing vehicles are unknown. Thus, system and load properties of the structure h...

Die gestiegenen Anforderungen an Planung und Ausführung von Bauprojekten erfordern für eine wirtschaftliche Projektabwicklung eine koordinierte Kommunikation sowie eine effiziente Informationsverarbeitung (Bretschneider 1998).

This paper presents an approach for the identification of operational loads given measured static responses of a bridge structure and its corresponding analytical model. In an optimization process single vehicles and corresponding attributes are identified from data recorded during the presence of one or multiple vehicles on the bridge. The vehicle...

In der Ausgabe Beton- und Stahlbetonbau 97, Heft 3, 2002 wurde ein ganzheitliches Bemessungskonzept für Stahlbetonträger mit großen Öffnungen vorgestellt. Dieses Bemessungskonzept wurde in den letzten Jahren durch eine umfassende Versuchsserie verifiziert. Zusätzlich wurde das Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbetonträgern mit Öffnungsgruppen...

In knowledge representation by fuzzy rule based systems two reasoning mechanisms can be distinguished: conjunction-based and implication-based inference. Both approaches have complementary advantages and drawbacks depending on the structure of the knowledge that should be represented. Implicative rule bases are less sensitive to incompleteness of k...

Road and motorway traffic has increased dramatically in Europe within the last decades. Apart from a disproportionate enlargement of the total number of heavy goods vehicles, overloaded vehicles are observed frequently. The knowledge about actual traffic loads including gross vehicle weights and axle loads as well as their probability of occurrence...

This paper deals with the representation and acquisition of structural design knowledge using fuzzy systems. A new approach for linguistic fuzzy modeling as well as a multi-objective evolutionary algorithm for the data-driven design of fuzzy systems is presented. The developed genetic fuzzy system has been applied to test problems and real-world ta...

Application of genetic algorithms to optimization of complex problems can lead to a substantial computational effort as a result of the repeated evaluation of the objective function(s) and the population-based nature of the search. This is often the ...

The Multi-Objective Domain Knowledge Augmented Genetic Fuzzy System (MODA-GFS) is a GP based fuzzy system for the data-driven generation of fuzzy rule based systems. The algorithm incorporates domain specific knowledge that is used by human knowledge engineers in the manual fuzzy system design process. The combination of characteristics of two indi...

Durch die Verwendung von Hochleistungsbeton können dauerhafte Behälter der Wasser- und Abwasserwirtschaft hergestellt werden. Voraussetzung für eine wirtschaftliche Lösung ist eine wärmetechnisch optimierte, baustellengerechte Betonzusammensetzung. Anhand von Experimenten wurde ein dementsprechender Mischungsentwurf auf der Basis von Hochofenzement...

Today´s procedures for the awarding of public construction performance contracts are mainly paper-based. Although the usage of electronic means is permitted in the VOB, the regulations are not sufficient yet. Especially software agents within the AEC-bidding process were not considered at all. The acceptance of an agent-based virtual marketplace fo...

In the field of Civil Engineering, particularly where multiple crafts work together Computer Supported Cooperative Work (CSCW) is necessary to fulfill the demands of today's building industry for time reduction. It not only demands more and more reduced construction time on building site, but also an advanced and mostly construction attendant desig...

Today's building industry not only demands more and more reduced construction time on building site, but also an advanced and mostly construction attendant design phase. Even though there is software available to support design processes in distributed environments, most applications only support simple document based exchange of information. In th...

In this research project we intend to transfer the whole AEC-Bidding process to an agent-based virtual marketplace. Hereby, the existing legal regulations have to be considered. Important aspects in developing the virtual marketplace are to provide the possibility to realize an agentbased bidding consortium as well as to integrate subcontractors.

Mit dem Beginn des Jahres 2005 wird die DIN 1045-1:2001-07 allein gueltige Regel fuer die Bemessung und Konstruktion von Tragwerken aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Damit geht die zweijaehrige Uebergangsfrist der alternativen Anwendung des alten Normenwerks zu Ende. Im vorliegenden Beitrag werden wesentliche Unterschiede der neuen Regelungen m...

The invention of a new kind of hollow slab with plastic balls as hollow bodies entailed the necessity to investigate its structural behavior. Because of its main field of application as a flat slab, the punching shear capacity is one of the most interesting properties of this slab. To investigate the influence of the cavities on the punching behavi...

Es werden neue Untersuchungsergebnisse zum Trag‐ und Verformungsverhalten von Stahlbetonträgern mit großen Öffnungen vorgestellt. Basis der Untersuchungen stellt ein innovatives Versuchskonzept dar, das mit der FE‐Methode unter Verwendung physikalischer nichtlinearer Stoffgesetze untersucht wurde. Die zentrale Frage der Querkraftverteilung auf die...

Software which supports the early stages of the structural design process in an adequate manner is still not available today. Especially the knowledge which is required for the choice of suitable structural components is difficult to implement into computers. In this paper fuzzy models for the choice of slab systems which are both, transparent and...

In dem Beitrag wird die Wirkungsweise der zweiachsigen Hohlkörperdecke (BubbleDeck) erläutert. Es wird weiterhin ein Überblick über Untersuchungen zum Tragverhalten von zweiachsigen Hohlkörperdecken gegeben. Es sind wesentliche Erkenntnisse der durchgeführten Versuche und theoretischen Betrachtungen zusammengestellt. Hinweise für die Bemessung werd...

Der Beitrag gibt eine Einführung in die Bemessung von Stahlbetonbauteilen aus Leichtbeton nach DIN 1045-1. Dabei werden auf der Basis der Materialeigenschaften die wesentlichen Unterschiede zur Bemessung von Bauteilen aus Leichtbeton zu Normalbeton darstellt. In dem nun einheitlichen Bemessungskonzept für Leicht- und Normalbeton ist die Bemessung f...

In den vergangenen zwei Jahrzehnten hat die Theorie der Fuzzy Logic nahezu alle Disziplinen der Ingenieurwissenschaften erobert. Im konstruktiven Ingenieurbau wird diese neue Technologie jedoch nur sehr zögerlich eingesetzt. Das Ziel dieses Artikels ist, eine kurze Einführung in die Theorie zu geben sowie mögliche Anwendungen im konstruktiven Ingen...

In Deutschland stand in den letzten Jahren der Baustoff "Konstruktionsleichtbeton" im Hintergrund. Ausgewählte Bauwerke, beispielsweise das BMW-Hochhaus in München oder die Dyckerhoff-Brücke in Wiesbaden, wurden jedoch schon vor Jahrzehnten mit Leichtbeton oder hochfestem Leichtbeton erstellt. Nach der Vorstellung einiger Grundlagen des Konstruktio...

The paper reports the results of a joint project on evolutionary design of reinforced concrete structures in tall buildings. It has been conducted at the Center for Concrete Structures at the Darmstadt University of Technology in Germany and in the School of Information Technology and Engineering at George Mason University. Its ultimate objective i...

Model-updating solutions are rarely unique: A limited number of measured values may be represented by different optimal numerical models. In Structural Health Monitoring (SHM) a fundamental goal is the determination of the realistic structural condition rather than an "optimal" condition. Thus, adequate mechanisms are required to evaluate and raise...

In the field of Civil Engineering, particularly in planning processes involving multiple crafts, Computer Supported Cooperative Work (CSCW) is essential to fulfill the increasing demands of today's building industry. Actually the exchange of information between involved craft-planners during the realization of structural and industrial engineering...

Complex engineering tasks are rarely unique in their solution. The question is not to determine a single solution – it is more to retrieve an optimal solution. Automated, software-based optimization technologies turned out to be a very promising and applicable solution for the class of non-deterministic optimization problems. In this paper a generi...

Mit freundlicher Genehmigung des C.H.Beck-Verlags, München. Der Beitrag beschäftigt sich mit technischen und rechtlichen Aspekten der Nutzung von Softwareagenten-Technologie im elektronischen Vergabeverfahren. Vermittelt wird ein Überblick über die Bedeutung der elektronischen Vergabe und die bestehenden rechtlichen Rahmenbedingungen (I.). Wesentli...