Roman Wendner | University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU) (original) (raw)

Papers by Roman Wendner

Research paper thumbnail of Adaptive Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen von Ingenieurstrukturen: Teil 2 – Feldversuche

Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastu... more Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastungszustände und zunehmend schlanker Bauweisen an Bedeutung. Eine effektive Maßnahme zur Reduktion von vertikalen Strukturschwingungen ist der Einsatz von klassischen Masse-Feder-Dämpfer Tilgern, bei der die Schwingungsantworten von angeregten kritischen Eigenfrequenzen der Konstruktion gezielt bedämpft werden. Das Einsatzgebiet dieser Art von Tilgern reicht vom Bauwesen über den Ma-schinenbau bis hin zur Luft-und Raumfahrt. Im vorliegenden Artikel wird in Ergänzung zum Teil 1 – Laborversuche der erstmalige praktische Einsatz von Vertikal-Flüssigkeitstilgern zur Schwin-gungsdämpfung einer Eisenbahnbrücke aus Stahl vorgestellt. Die Flüssig-keitsmasse wird in einem U-Rohr geführt, wobei eine Gasfeder zur Fre-quenzabstimmung dient. Die Energiedissipation erfolgt über Turbulenzef-fekte in der Wasser und Luftströmung. Mechanische Bauteile wie Federn und viskose Dämpferelemente sind hier nicht vorhanden. Zu Beginn wird das mechanische Modell des gekoppelten Systems Brücke – Flüssigkeit-stilger dargelegt und Bewegungsgleichungen sowie die optimale Abstim-mung werden ermittelt. Nach Beschreibung der für den Feldversuch aus-gewählten Eisenbahnbrücke wird ein FE-Modell vorgestellt und die Wirkung des Flüssigkeitstilgers numerisch untersucht. Die praktische Umsetzung der Flüssigkeitstilger wird beschrieben und die nach Installation im Feldversuch erzielte Schwingungsdämpfung wird dargelegt. Es zeigt sich, dass durch Anwendung der Vertikal-Flüssigkeitstilger im Feldversuch erhebliche Re-duktionen der Brückenschwingungen erzielt werden können. Adaptive tuned liquid column dampers for structures Part II – Field tests Due to increasing dynamic actions and the trend to slender structures the damping of vibrations gains in importance. One of the effective methods to reduce vertical structural vibrations is the application of classical tuned mass dampers (TMD), which are damping the vibration response of excited natural frequencies. The areas of application reach from civil and mechanical engineering to aeronautics. In addition to Part I-Laboratory tests this paper shows the first application of tuned liquid column dampers (TLCD) to a vibration-prone steel constructed railway bridge. The fluid mass is guided in a U-tube. A gas spring enables tuning of the natural damper frequency and energy dissipation is given by turbulence effects in fluid and gas flow. In case of the TLCD there are no mechanical parts for tuning necessary. At first the mechanical model of the bridge-TLCD coupled system is presented and the equation of motion is derived. Furthermore optimal tuning is performed. The considered railway bridge is analyzed numerically by a finite element model, including the modelling of the TLCD. The installation process of the TLCD to the railway bridge is described in detail and measuring results are presented. It is shown that the application of TLCD's to railway bridges effectively reduces bridge vibrations.

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Research paper thumbnail of Adaptive Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen von Ingenieurstrukturen: Teil 1 – Laborversuche

Das Schwingungsverhalten von Ingenieurkonstruktionen aus Stahl-, Stahl-beton-und Spannbeton führt... more Das Schwingungsverhalten von Ingenieurkonstruktionen aus Stahl-, Stahl-beton-und Spannbeton führt bei Anregung durch Wind, Verkehr, Personen oder Erdbeben trotz statisch ausreichender Bemessung oftmals zu ge-brauchstauglichkeitskritischen Zuständen. Dies ist zum einen durch den Trend zu immer schlankeren Bauwerken begründet, als auch durch Schwierigkeiten bei der Abschätzung des dynamischen Verhaltens in der Planungsphase. Treten kritische Schwingungszustände nach Fertigstellung der Konstruktion auf, so können diese durch den Einsatz von passend abgestimmten Schwingungstilgern effektiv reduziert werden. Der in diesem Artikel vorgestellte Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen stellt eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum konventionellen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger dar. In der Folge werden die theoretischen Grundlagen näher erläutert, sowie die Funktionsfähigkeit anhand zahlreicher Laborver-suche demonstriert und neue Wege zur aktiven Steuerung und optimalen Abstimmung vorgestellt. Schlussendlich werden Vor-und Nachteile des vorgestellten Flüssigkeitstilgers für Vertikalschwingungen von Ingenieur-konstruktionen im Vergleich mit dem klassischen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger diskutiert. Adaptive liquid column dampers for structures Part I – Laboratory tests The dynamic actions due to wind-, traffic-and earthquakes lead to vibration problems of slender steel, reinforced and prestressed concrete structures. This is basically caused by a general trend to more complex and slender structures and difficulties to estimate dynamic properties during design. In order to reduce the unwanted dynamic vibration amplitudes passive damping devices, like tuned mass dampers (TMDs), are attached to many civil engineering structures. The tuned liquid column dampers (TLCDs) proposed in this paper represents new, economic, simple and effective means of suppressing vertical vibrations for existing as well as new structures. In succession the theory behind tuned liquid column dampers will be elaborated , the TLCDs operability will be experimentally proven and new ways for active control introduced. Finally advantages and disadvantages of tuned liquid column dampers in comparison with classical tuned mass dampers (TMDs) will be discussed.

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Research paper thumbnail of Lifecycle Assessment of Structures and Probabilistic Performance Approaches

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Research paper thumbnail of Buchbesprechung: Stahlbeton for Beginners. Von Silke Scheerer und Dirk Proske

Beton- und Stahlbetonbau, 2009

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Beton- und Stahlbetonbau, 2011

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Research paper thumbnail of Life–cycle robustness: prospects and challenges

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Journal of Performance of Constructed Facilities, 2013

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Research paper thumbnail of Old Masonry under Seismic Loads: Stiffness Identification and Degradation

Structures Congress 2011, 2011

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Research paper thumbnail of A Hygro-Thermo-Chemo Mechanical Model for the Simulation of Early Age Behavior of Ultra-High-Performance Concrete

CONCREEP 10, 2015

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Research paper thumbnail of Monitoring and influence lines based performance indicators

Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering, 2011

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Research paper thumbnail of Life-Time Prediction under a Sustained Load and Extreme Events

CONCREEP 10, 2015

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Research paper thumbnail of Beton-Kalender 2010: Schwerpunkte: Brücken, Betonbau im Wasser

ABSTRACT

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Research paper thumbnail of Gamma Processes for the Long-Term Prediction of Creep Deflections

CONCREEP 10, 2015

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Research paper thumbnail of Inverse Zuverlässigkeitsanalyse für eine optimierte Erhaltungsstrategie

Beton- und Stahlbetonbau

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Research paper thumbnail of CreepShrinkData 20150511GB

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Research paper thumbnail of A case study on correlations of axial shortening and deflection with concrete creep asymptote in segmentally-erected prestressed box girders

Structure and Infrastructure Engineering, 2015

ABSTRACT Large-span prestressed concrete bridges are sensitive to concrete creep which has a prof... more ABSTRACT Large-span prestressed concrete bridges are sensitive to concrete creep which has a profound effect on bridge safety and serviceability. In this study, 3D computational simulations based on different concrete creep and shrinkage models are employed to investigate the long-term deformation of a prestressed concrete bridge. An improved rate-type algorithm powered by the continuous spectrum method and exponential algorithm is utilised to enhance the computational accuracy and efficiency. The asymptotic behaviours of the deflection and shortening at the main cantilever tip are captured. Compared to deflection, the asymptotic slope of the shortening curve is more systematically correlated with the asymptotic trend of creep models containing logarithmic time functions and this close correlation can be established at a relatively young age after construction. Thus, it can be used to realistically predict long-term deformation, as well as approximate the governing parameters in the compliance functions. Sensitivity studies based on Latin hypercube sampling are employed to explore the scatter band of the deflection and shortening due to material randomness, prestress fluctuation and environmental variations. Its effect on the correlation between deformation and creep asymptote is comprehensively examined. Furthermore, the influence of individual tendons on the deflection is probed based on the sensitivity investigation.

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Research paper thumbnail of Statistical justification of model B4 for multi-decade concrete creep using laboratory and bridge databases and comparisons to other models

Materials and Structures, 2015

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Research paper thumbnail of Monitoring und Strukturidentifikation von Betonbrücken

Schwerpunkte: Brücken, Betonbau im Wasser, 2009

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Research paper thumbnail of Characterization of concrete for fastening systems

Life-Cycle of Civil Engineering Systems, 2014

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Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastu... more Die Schwingungsdämpfung von Ingenieurkonstruktionen gewinnt aufgrund erhöhter dynamischer Belastungszustände und zunehmend schlanker Bauweisen an Bedeutung. Eine effektive Maßnahme zur Reduktion von vertikalen Strukturschwingungen ist der Einsatz von klassischen Masse-Feder-Dämpfer Tilgern, bei der die Schwingungsantworten von angeregten kritischen Eigenfrequenzen der Konstruktion gezielt bedämpft werden. Das Einsatzgebiet dieser Art von Tilgern reicht vom Bauwesen über den Ma-schinenbau bis hin zur Luft-und Raumfahrt. Im vorliegenden Artikel wird in Ergänzung zum Teil 1 – Laborversuche der erstmalige praktische Einsatz von Vertikal-Flüssigkeitstilgern zur Schwin-gungsdämpfung einer Eisenbahnbrücke aus Stahl vorgestellt. Die Flüssig-keitsmasse wird in einem U-Rohr geführt, wobei eine Gasfeder zur Fre-quenzabstimmung dient. Die Energiedissipation erfolgt über Turbulenzef-fekte in der Wasser und Luftströmung. Mechanische Bauteile wie Federn und viskose Dämpferelemente sind hier nicht vorhanden. Zu Beginn wird das mechanische Modell des gekoppelten Systems Brücke – Flüssigkeit-stilger dargelegt und Bewegungsgleichungen sowie die optimale Abstim-mung werden ermittelt. Nach Beschreibung der für den Feldversuch aus-gewählten Eisenbahnbrücke wird ein FE-Modell vorgestellt und die Wirkung des Flüssigkeitstilgers numerisch untersucht. Die praktische Umsetzung der Flüssigkeitstilger wird beschrieben und die nach Installation im Feldversuch erzielte Schwingungsdämpfung wird dargelegt. Es zeigt sich, dass durch Anwendung der Vertikal-Flüssigkeitstilger im Feldversuch erhebliche Re-duktionen der Brückenschwingungen erzielt werden können. Adaptive tuned liquid column dampers for structures Part II – Field tests Due to increasing dynamic actions and the trend to slender structures the damping of vibrations gains in importance. One of the effective methods to reduce vertical structural vibrations is the application of classical tuned mass dampers (TMD), which are damping the vibration response of excited natural frequencies. The areas of application reach from civil and mechanical engineering to aeronautics. In addition to Part I-Laboratory tests this paper shows the first application of tuned liquid column dampers (TLCD) to a vibration-prone steel constructed railway bridge. The fluid mass is guided in a U-tube. A gas spring enables tuning of the natural damper frequency and energy dissipation is given by turbulence effects in fluid and gas flow. In case of the TLCD there are no mechanical parts for tuning necessary. At first the mechanical model of the bridge-TLCD coupled system is presented and the equation of motion is derived. Furthermore optimal tuning is performed. The considered railway bridge is analyzed numerically by a finite element model, including the modelling of the TLCD. The installation process of the TLCD to the railway bridge is described in detail and measuring results are presented. It is shown that the application of TLCD's to railway bridges effectively reduces bridge vibrations.

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Das Schwingungsverhalten von Ingenieurkonstruktionen aus Stahl-, Stahl-beton-und Spannbeton führt... more Das Schwingungsverhalten von Ingenieurkonstruktionen aus Stahl-, Stahl-beton-und Spannbeton führt bei Anregung durch Wind, Verkehr, Personen oder Erdbeben trotz statisch ausreichender Bemessung oftmals zu ge-brauchstauglichkeitskritischen Zuständen. Dies ist zum einen durch den Trend zu immer schlankeren Bauwerken begründet, als auch durch Schwierigkeiten bei der Abschätzung des dynamischen Verhaltens in der Planungsphase. Treten kritische Schwingungszustände nach Fertigstellung der Konstruktion auf, so können diese durch den Einsatz von passend abgestimmten Schwingungstilgern effektiv reduziert werden. Der in diesem Artikel vorgestellte Flüssigkeitstilger für Vertikalschwingungen stellt eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum konventionellen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger dar. In der Folge werden die theoretischen Grundlagen näher erläutert, sowie die Funktionsfähigkeit anhand zahlreicher Laborver-suche demonstriert und neue Wege zur aktiven Steuerung und optimalen Abstimmung vorgestellt. Schlussendlich werden Vor-und Nachteile des vorgestellten Flüssigkeitstilgers für Vertikalschwingungen von Ingenieur-konstruktionen im Vergleich mit dem klassischen Masse-Feder-Dämpfer-Tilger diskutiert. Adaptive liquid column dampers for structures Part I – Laboratory tests The dynamic actions due to wind-, traffic-and earthquakes lead to vibration problems of slender steel, reinforced and prestressed concrete structures. This is basically caused by a general trend to more complex and slender structures and difficulties to estimate dynamic properties during design. In order to reduce the unwanted dynamic vibration amplitudes passive damping devices, like tuned mass dampers (TMDs), are attached to many civil engineering structures. The tuned liquid column dampers (TLCDs) proposed in this paper represents new, economic, simple and effective means of suppressing vertical vibrations for existing as well as new structures. In succession the theory behind tuned liquid column dampers will be elaborated , the TLCDs operability will be experimentally proven and new ways for active control introduced. Finally advantages and disadvantages of tuned liquid column dampers in comparison with classical tuned mass dampers (TMDs) will be discussed.

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ABSTRACT

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ABSTRACT Large-span prestressed concrete bridges are sensitive to concrete creep which has a prof... more ABSTRACT Large-span prestressed concrete bridges are sensitive to concrete creep which has a profound effect on bridge safety and serviceability. In this study, 3D computational simulations based on different concrete creep and shrinkage models are employed to investigate the long-term deformation of a prestressed concrete bridge. An improved rate-type algorithm powered by the continuous spectrum method and exponential algorithm is utilised to enhance the computational accuracy and efficiency. The asymptotic behaviours of the deflection and shortening at the main cantilever tip are captured. Compared to deflection, the asymptotic slope of the shortening curve is more systematically correlated with the asymptotic trend of creep models containing logarithmic time functions and this close correlation can be established at a relatively young age after construction. Thus, it can be used to realistically predict long-term deformation, as well as approximate the governing parameters in the compliance functions. Sensitivity studies based on Latin hypercube sampling are employed to explore the scatter band of the deflection and shortening due to material randomness, prestress fluctuation and environmental variations. Its effect on the correlation between deformation and creep asymptote is comprehensively examined. Furthermore, the influence of individual tendons on the deflection is probed based on the sensitivity investigation.

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