Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vorhersage der Kräfte, die Eis auf von Menschenhand geschaffene Bauwerke ausübt

03.11.2004


Der Schutz menschlicher Bauwerke vor Umwelteinflüssen kann nur durch ein umfassendes Verständnis der ökologischen Bedingungen und ihrer Parameter erreicht werden. Deshalb haben Wissenschaftler die Auswirkungen untersucht, die Eisrücken auf Offshore-Anlagen, Brücken, Leuchttürme, Rohrleitungen und andere Unterwasserbauten in den Nordseeregionen haben.



Eisrücken werden für gewöhnlich in Presseisrücken und Scherrücken unterteilt. Presseisrücken sind in Länge bzw. Breite sowie Höhe variabel, während Scherrücken aufgrund ihrer lateralen Bewegungen normalerweise flach und eben sind. Beide Arten von Eisrücken bestehen aus einem Eissegel (Block über der Wasseroberfläche), einem Eiskiel (Block unter der Wasseroberfläche) sowie einer konsolidierten Schicht, die sich zwischen Segel und Kiel befindet und aus erneut gefrorenem, dichten Eis besteht.

... mehr zu:
»Eis »Eisrücken


Eisrücken sind jedoch ständig in Bewegung und wenn sie gegen mechanische Bauten prallen, üben sie auf diese unglaublich starke Kräfte aus. Deshalb ist es wichtig, die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften von Eisrücken zu verstehen und sich von den theoretischen Modellen zu entfernen, die annehmen, dass der Eisblock nur durch Scherung zerbricht. In Wirklichkeit aber zerbricht das Eis, wenn es gegen mechanische Bauwerke gedrängt wird. Zerbrechen durch Eisscherung tritt hingegen nur auf, wenn sich der Block nahe der Ränder der Bauten befinden.

Im Rahmen dieses Projektes wurden Eisrücken verschiedenen umfassenden mechanischen Tests unterzogen. Die hinter diesem Projekt stehende finnische Universität führte zwischen den Wintern 2001 und 2003 ingesamt 16 verschiedene umfassende Felduntersuchungen durch. Zu diesen Tests gehörten zwei Schlagtests mit einer kreisförmigen Platte, acht Schlag-Scher-Versuche mit Strahlbeugung, fünf Strahltests an der konsolodierten Schicht sowie ein Hebetest an der konsolidierten Schicht.

Um das Verständnis dieser Versuche zu erhöhen, wurde Ausrüstung aus einem vorhergehenden Projekt angewendet. Damit konnten die Wissenschaftler Spalten in die konsolidierte Schicht schneiden, um anschließend das darunterliegende Kieleis zu untersuchen. Außerdem wurde ein FEM-Modell für die 3D-Simulation des Kielbruchs weiterentwickelt und die Iterationsschleifen des konstitutiven UMAT-Modells wurden neu programmiert. Desweiteren wurde ein Scherkappenmodell zur Beobachtung der volumetrischen Belastungen während der Scherung des Eisblocks entwickelt und zwei Gewinnfunktionen wurden kombiniert, um die verschiedenen Verformungsmechanismen beschreiben zu können.

Bei Vergleichen zwischen den Schlagversuchen am Kiel des Eisrückens und den experimentellen umfassenden Tests wurden alle Modelle kalibriert. Die angepassten Parameter hingegen können nun ähnliche Lastverdrängungen simulieren. Dadurch erhielten die Forscher ein neues konstitutives Modell, das die erfolgreiche Beschreibung der gemessenen Belastungen des Eisrückens für Eisblöcke ermöglicht. Bei der Gestaltung zukünftiger Unterwasserbauten können diese Informationen sehr nützlich sein, besonders weil erste intensive Computersimulationen erfreuliche Übereinstimmungen mit Felduntersuchungen gezeigt haben.

Kontakt:

Prof. Mauri Maattanen
Helsinki University of Technology
P.O.Box 4100
02015 Espoo, Finnland
Tel: +358-9-4513440
Fax: +358-9-4513443
Email: mauri.maattanen@hut.fi

Prof. Mauri Maattanen | ctm
Weitere Informationen:
http://www.hut.fi/English

Weitere Berichte zu: Eis Eisrücken

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Die Berge im Wohnzimmer
08.08.2018 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Bei der Planung von Gebäuden an die Sommerhitze denken
07.08.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kleine Helfer bei der Zellreinigung

14.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe

14.08.2018 | Materialwissenschaften

Fraunhofer IPT unterstützt Zweitplatzierten bei SpaceX-Wettbewerb

14.08.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics