A aplicação do método de elementos finitos como ferramenta de análise vem crescendo na indústria ao longo dos anos, sendo que uma das áreas em desenvolvimento corresponde ao estudo de impacto e avaliação de resistência ao choque. O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência da defensa metálica maleável simples utilizada nas rodovias do Brasil, no que diz respeito à capacidade de conter um veículo desgovernado de 2000 quilogramas a 100 quilômetros por hora, através da simulação numérica pelo método dos elementos finitos. Para possibilitar a execução das análises, são realizados ensaios experimentais de corpos de prova retirados de um dos componentes da defensa metálica para a caracterização do material. Além disso, são desenvolvidas simplificações no modelo para permitir a realização de análises com baixo custo computacional. A partir do modelo elaborado, são avaliados os comportamentos de impacto na defensa metálica maleável simples em diversas condições de instalação encontradas em vias brasileiras com grande volume de veículos, incluindo-se condições inadequadas. As avaliações indicam que a defensa é incapaz de reter o veículo, ocorrendo o rompimento dos parafusos que unem as lâminas. As defensas em condições irregulares de manutenção apresentam resultados mais catastróficos, colocando mais risco aos ocupantes e pedestres. Por fim, é recomendada a elevação da classe do parafuso para 5.8, permitindo que a defensa retenha o veículo do teste 3-11 do NCHRP Report 350. / The application of Finite Element Method as an analysis tool in industry has been increasing over the years, so that one of the development areas corresponds to the study of impact and crashworthiness. The objective of this work is to assess the efficiency of a guardrail model used on Brazilian roads, with respect to the ability of containing a runaway vehicle of 2 ton at 100 miles per hour, through numerical simulation using finite element analysis. Experimental tests of samples taken from a component of the guardrail are performed to enable material characterization for the analysis. Furthermore, model simplifications are developed to permit the analysis with low computational cost. The impact behaviors are evaluated in various guardrail installation conditions found on high movement roads, including some inadequate ones. The analysis show that the guardrail is unable to retain the vehicle, shearing the W-beam splice bolts. The irregular maintenance condition guardrails present more catastrophic results, endangering even more the occupants and the pedestrians. Finally, it is recommended that the bolts are upgraded to 5.8, enabling the vehicle retention under test 3-11 of NCHRP Report 350.

A aplicação do método de elementos finitos como ferramenta de análise vem crescendo na indústria ao longo dos anos, sendo que uma das áreas em desenvolvimento corresponde ao estudo de impacto e avaliação de resistência ao choque. O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência da defensa metálica maleável simples utilizada nas rodovias do Brasil, no que diz respeito à capacidade de conter um veículo desgovernado de 2000 quilogramas a 100 quilômetros por hora, através da simulação numérica pelo método dos elementos finitos. Para possibilitar a execução das análises, são realizados ensaios experimentais de corpos de prova retirados de um dos componentes da defensa metálica para a caracterização do material. Além disso, são desenvolvidas simplificações no modelo para permitir a realização de análises com baixo custo computacional. A partir do modelo elaborado, são avaliados os comportamentos de impacto na defensa metálica maleável simples em diversas condições de instalação encontradas em vias brasileiras com grande volume de veículos, incluindo-se condições inadequadas. As avaliações indicam que a defensa é incapaz de reter o veículo, ocorrendo o rompimento dos parafusos que unem as lâminas. As defensas em condições irregulares de manutenção apresentam resultados mais catastróficos, colocando mais risco aos ocupantes e pedestres. Por fim, é recomendada a elevação da classe do parafuso para 5.8, permitindo que a defensa retenha o veículo do teste 3-11 do NCHRP Report 350. / The application of Finite Element Method as an analysis tool in industry has been increasing over the years, so that one of the development areas corresponds to the study of impact and crashworthiness. The objective of this work is to assess the efficiency of a guardrail model used on Brazilian roads, with respect to the ability of containing a runaway vehicle of 2 ton at 100 miles per hour, through numerical simulation using finite element analysis. Experimental tests of samples taken from a component of the guardrail are performed to enable material characterization for the analysis. Furthermore, model simplifications are developed to permit the analysis with low computational cost. The impact behaviors are evaluated in various guardrail installation conditions found on high movement roads, including some inadequate ones. The analysis show that the guardrail is unable to retain the vehicle, shearing the W-beam splice bolts. The irregular maintenance condition guardrails present more catastrophic results, endangering even more the occupants and the pedestrians. Finally, it is recommended that the bolts are upgraded to 5.8, enabling the vehicle retention under test 3-11 of NCHRP Report 350.

O objetivo deste trabalho é analisar a parte estrutural de um veiculo de stock-car com aplicação de método de elementos finitos. A atenção especial é dedicada a lateral do veiculo, onde ocorrem impactos mais perigosos para a integridade física de piloto. O modelo em questão (chassis tubular) foi modelado no software CATIA VR R20 e a analise numérica realizada no software ABAQUS. A resistência da estrutura tubular, em casos de acidentes, impactos frontais, laterais, traseiros e em caso de capotamento é estudada em termos de tensões mecânicas e deformações provocadas na estrutura tubular soldada. Os resultados permitem determinar níveis perigosos de intensidade de impacto em situações reais de corrida. Verifica-se que há probabilidade de danos severos neste tipo de estrutura. Com base nos resultados obtidos, são sugeridas modificações de projeto de estrutura Stock-Car, focadas no aumento da segurança. / The objective of this work is to analyze the Stock-Car structure applying finite element method. The special attention is dedicated to the lateral vehicle, where more dangerous impacts for the physical integrity of pilot occur. The model in question (tubular chassis) was developed using software CATIA VR R20 and analyzed using FEM software ABAQUS. The resistance of the tubular structure in cases of accidents, such as front, lateral and rear impacts, rollover case, are studied in terms of mechanical tensions and deformations in the welded tubular structure. The results allow to determine harmful levels of intensity of impact in real racing conditions It appears that severe damage in this type of structure are possible. Based on these results, design modifications for Stock-car, aimed at safety increasing are suggested.

The objective of this study was to evaluate and gain a better understanding of the short-term impact performance and the long-term durability of electrically conductive adhesives for electronic interconnection applications. Three model conductive adhesives, designated as ECA1, ECA2 and ECA3, supplied by Emerson & Cuming, were investigated, in conjunction with printed circuit board (PCB) substrates with metallizations of Au/Ni/Cu and Cu, manufactured by Triad Circuit Inc. Effects of environmental aging on the durability of conductive adhesives and their joints were evaluated. All the samples for both mechanical tests and thermal tests were aged at 85%, 100%RH for periods of up to 50 days. Studies of bulk conductive adhesives suggested that both plasticization, which is reversible and further crosslinking and thermal degradation, which are irreversible, might have occurred upon exposure of ECAs to the hot/wet environment. The durability of electrically conductive adhesive joints was then investigated utilizing the double cantilever beam (DCB) test. It was observed that the conductive adhesive joint was significantly weakened following hydrothermal aging, and there was a transition from cohesive failure to interfacial failure as aging continued. A comparative study of the durability of different conductive adhesive and substrate metallization combinations suggested that the resistance of the adhesive joints to moisture attack is related to the adhesive properties, as well as the substrate metallizations. It was noted that the gold/adhesive interface had better resistance to moisture attack than the copper/adhesive interface. A reasonable explanation of this phenomenon was given based upon the concept of surface free energy and interfacial free energy. XPS analysis was performed on the fractured surfaces of DCB samples. For adhesive joints with copper metallization, copper oxide was detected on the failed surfaces upon exposure of the conductive adhesive joints following aging. XPS analysis on the fractured surfaces of adhesive joints with Au metallization suggested that diffusion of Cu to the Au surface might have happened on the Au/Ni/Cu plated PCB substrates during aging. The impact performance of conductive adhesives was quantitatively determined using a falling wedge test. This unique impact resistance testing method could serve as a useful tool to screen conductive adhesives at the materials level for bonding purpose. Moreover, this test could also provide some useful information for conductive adhesive development. This study revealed that the viscoelastic energy, which is a result of the internal friction created by chain motions within the adhesive material, played an important role in the impact fracture behavior of the conductive adhesives. This study also demonstrated that the loss factor, evaluated at the impact environment conditions, is a good indicator of a conductive adhesive's ability to withstand impact loading. / Ph. D.

En teoría, el inicio del proceso de flotado de un pavimento de hormigón deberá coincidir con el tiempo de inicio de fraguado. Para resolver este problema, se desarrolló un modelo teórico sobre la evolución de la resistencia a penetración del hormigón antes del inicio de fraguado. Por otra parte, en esta Tesis Doctoral también se ha desarrollado un procedimiento muy sencillo para conocer la energía de activación del hormigón a través de ensayos de Vicat. En esta Tesis se ha hecho también un análisis comparativo de los seis tipos de acabados para pavimentos de hormigón más representativos mediante diferentes tipos de ensayos. Así como un análisis del comportamiento a impacto del pavimento de hormigón. Finalmente, se ha propuesto un modelo para conocer el comportamiento del pavimento sujeto a la abrasión. En él se obtuvo un nuevo modelo estadístico, que puede ser la base de una futura investigación en este campo. / Theoretically, the time of troweling a concrete pavement coincides with the setting time. To solve this problem, a theoretical model of the penetration resistance evolution of concrete during the setting time was developed. A new methodology to know the temperature influence on the setting times of concrete and on the time of toweling the pavement has been also performed.Besides, from six experimental pavements with the most representative type of finishing at the time of carrying out the study, a comparative analysis among them was done by means of different types of tests. Moreover, an analysis of the dynamic behavior of the pavement was carried out to know the protective effect of the type of finishing on the slab. Finally, a model for the dynamic behavior of a concrete pavement subjected to abrasion was made.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Christiano Gianesi Bastos Andrade.pdf: 4665123 bytes, checksum: 8d1e670ead9649307d1227e06331c6af (MD5) Previous issue date: 2011-05-05 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The ballistic-resistant glass is composed of layers of glass, polycarbonate or the like, or a polyurethane and poly(vinyl butyral) resin through an autoclaving process joins materials by obtaining the desired properties. The thickness and the quantity of blades vary with the level of ballistic resistance to be attained. Each manufacturer has its own composition and the Brazilian Army is responsible for certification of glasses. The delamination occurs with aging of the glass with ballistic resistance. Knowledge of the change in mechanical properties due to delamination of the glass is an important data due to use of they. Were compared the properties of glass samples irradiated by gama irradiation with glass samples not irradiated. The tests used were atomic absorption spectrometry, hardness, compression, flexure stress rupture testing, and testing ballistic tunnel test according to standard ballistic - NBR 15000. The data showed that samples irradiated are less resistant in tensile strength and ballistic test. / O vidro com resistência balística é composto por camadas de vidro, policarbonato ou similares, poliuretano e poli(vinil butiral) e uma resina que por meio de um processo de autoclavagem une os materiais obtendo as propriedades desejadas. As espessuras bem como, a quantidade de lâminas variam de acordo com o nível de resistência balística que se deseja alcançar. Cada fabricante possui sua própria composição sendo o Exército Brasileiro o responsável pela certificação dos vidros com resistência balística. A delaminação ocorre com o envelhecimento do vidro com resistência balística. O conhecimento da alteração das propriedades mecânicas relacionado a delaminação do vidro é um importante dado em razão da utilização dos mesmos. Compararam-se as propriedades das amostras de vidro exposto à radiação gama com amostras de vidro não irradiados. Os ensaios utilizados foram espectrometria de absorção atômica, dureza, compressão, tensão de ruptura à flexão em três pontos e o ensaio balístico em túnel de prova segundo a norma de balística - NBR 15000. Os dados mostraram que as amostras irradiadas possuíam menor resistência no ensaio de flexão em três pontos e também apresentaram menor resistência no ensaio balístico.

’African Bamboo PLC’ has the vision to become the first and the leading bamboo-based floorboard producer in Africa with export markets in Europe and America. African alpine bamboo (Yushania alpina), common in the highlands of Ethiopia, was used to develop woven strand board (WSB) products. Research on thermal modification was part of the product development. Samples were mainly collected in Tetechia (6°33‘ 34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2,650-2,700 m a.s.l.), located in the Sidama region. Three culms each of two, three, four and five years of age were harvested. Samples were taken from the middle of each internode to determine the moisture content and density. Samples used to assess the effects of thermal modification were cut next to them. Further test specimens from different areas and other species such as the lowland bamboo (Oxytenanthera abyssinica) were also investigated. The thermal treatment was applied in a kiln with steam as an inert blanket to reduce oxidative processes. Eight modifications were performed at temperatures of 160 °C, 180 °C, 200 °C and 220 °C, at durations of three or five hours each. Mass loss, sorption behaviour, impact resistance, resistance to indentation and contents of chemical components were analysed for the modified and unmodified samples. Yushania alpina is a thin-walled bamboo with a maximum diameter of 6 cm, moisture content of up to 150 % and densities of between 0.5 g/cm² and 0.8 g/cm². Moisture content, diameter and wall thickness decreased from the bottom to the top of the culms, whereas density increased. Two year old bamboo had the lowest and three year the highest density. The mass loss followed an exponential trend, with about 2 % loss at 160 °C and 16 % at 220 °C. This mainly reflected the degradation of hemicellulose, which was fully removed at 220 °C. Extractive contents, at less than 5 %, fluctuated. Lignin amounted to 30 % and increased appreciably. Cellulose reached contents of about 45 % and decreased slightly at high temperatures. The chemical change, which was based more on the temperature than on the duration of treatment, influenced the sorption behaviour and mechanical properties most of all. The equilibrium moisture content was reduced by between 10 % to 40 %, depending on the climate and modification temperature chosen. This reduction stabilised between temperatures of 200 °C and 220 °C. The impact resistance of untreated bamboo was 3.8 J/cm², compared to only 1.4 J/cm² for modified samples. Resistance also differed between samples from the outer and inner part of the culm in the transverse section. The resistance to indentation declined also. Unmodified samples had 47 N/mm², compared to only 20 N/mm² for strongly modified samples. The results of the analysis and the experience gained indicate that temperatures between 180 °C and 200 °C, held for three hours, lead to the best results for woven strand board production using Ethiopian highland bamboo. / ’African Bamboo PLC’ setzt sich zum Ziel, als erstes Unternehmen Holzwerkstoffe aus Bambus nach Europa und Amerika zu exportieren. Afrikanischer Hochgebirgsbambus (Yushania alpina), welcher vor allem im Hochland von Äthiopien vorkommt, wurde dazu verwendet ”woven strand boards” (WSB) zu entwickeln. Untersuchungen zur thermischen Modifizierung waren dabei Bestandteil der Produktentwicklung. Die dafür notwendigen Bambusproben wurden hauptsächlich in Tetechia (6°33‘34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2650-2700 m ü. NN), einem Dorf in Sidama, entnommen. Es wurden dazu je drei Bambushalme der Altersklassen zwei, drei, vier und fünf Jahre geerntet. Proben für die Bestimmung von Holzfeuchte und Dichte wurden in der Mitte jedes Internodiums entnommen. Diese spielten als Referenzprobe eine große Rolle. Neben den Referenzprobekörpern wurden die jeweiligen Stücke für die thermische Behandlung heraus gesägt, wobei dies nach einer bestimmten Systematik erfolgte. Neben den Proben aus Tetechia wurden für die Untersuchungen zudem Proben aus anderen Gebieten und von einer anderen Art, dem Tieflandbambus (Oxytenanthera abyssinica), hinzugefügt. Die thermische Modifizierung erfolgte unter Wasserdampf, welcher oxidative Prozesse verhinderte. Insgesamt erfolgten acht Modifizierungen bei Temperaturen von 160 °C, 180 °C, 200 °C und 220 °C und einer jeweiligen Haltezeit von drei oder fünf Stunden. In Anbetracht der unbehandelten und behandelten Proben wurden der Masseverlust, die Bruchschlagarbeit, der Eindruckswiderstand und die chemische Zusammensetzung analysiert. Yushania alpina ist ein dünnwandiger Bambus mit Durchmessern bis zu 6 cm, Holzfeuchten bis 150 % und Dichten zwischen 0,5 g/cm² und 0,8 g/cm². Holzfeuchte, Durchmesser und Wandstärke verringerten sich mit der Halmhöhe, wobei die Dichte hingegen anstieg. Zweijähriger Bambus hatte die geringsten und dreijähriger Bambus die höchsten Dichten. Der Masseverlust folgte einem expontiellem Verlauf mit Werten von 2 % bei 160 °C und 16 % bei 220 °C. Er widerspiegelte den Abbau der Hemicellulose, welche bei 220 °C schon nicht mehr vorhanden war. Exktraktgehalte fluktuierten mit Werten unter 5 %. Der Ligningehalt lag bei ungefähr 30 % und stieg merklich an. Der Cellulosegehalt erreichte Werte von etwa 45 %, wobei die Cellulose bei höheren Temperaturen leicht abgebaut wurde. Die chemischen Veränderungen, welche maßgeblich von der angewandten Temperatur statt der Behandlungsdauer beeinflusst wurden, wirkten sich auf das Sorptionsverhalten und mechanische Eigenschaften aus. Je nach ausgesetztem Klima und erfolgter Modifikation wurde die Ausgleichsfeuchte der Proben um 10 % bis 40 % reduziert. Die Abnahme der Ausgleichsfeuchte stabilisierte sich im Temperaturbereich von 200 °C bis 220 °C. Die Bruchschlagarbeit des unbehandelten Bambus betrug 3,8 J/cm², die des behandelten nur 1,4 J/cm². Die Bruchschlagarbeit variierte unabhängig von der Modifikation zwischen dem inneren und äußeren Abschnittes innerhalb des Halmquerschnitts. Der Eindruckswiderstand nahm mit der thermischen Behandlung ebenfalls ab. Unbehandelte Proben hatten 47 N/mm², während die modifizierten Proben nur noch 20 N/mm² aufwiesen. Anhand der Ergebnisse und erworbenen Erfahrungen lies sich schlussfolgern, dass Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei einer Haltezeit von drei Stunden für die thermische Modifizierung von Äthiopischem Hochlandbambus in Bezug auf die Entwicklung von ”woven strand boards” empfehlenswert waren.

In der Arbeit wurde gezeigt, dass mit Hilfe der gewählten zerstörungsfreien und -armen Prüfverfahren der Bezug zu festigkeitsrelevanten Parametern hergestellt werden kann. Insgesamt 58 ungeschädigte und durch Braunfäulepilze geschädigte Nadelholzbalken und daraus hergestellte Prismen wurden mit Ultraschallecho und Bohrwiderstand geprüft und grundlegende Erkenntnisse für die Prüfungen an Holzbauteilen gewonnen. Die Ergebnisse wurden mit zerstörenden Festigkeitsprüfungen kombiniert. Bei den Ultraschallechountersuchungen wurde festgestellt, dass sich für die geprüfte Rohdichtespanne die Schallgeschwindigkeit der Transversalwellen mit steigender Rohdichte erhöht. Ein enger Zusammenhang konnte auch bezüglich des Feuchtigkeitsgehaltes nachgewiesen werden. Nach Durchführung multipler Regressionsanalysen mit der Rohdichte, dem Feuchtegehalt und der Messfrequenz als unabhängige Variablen wurden sehr gute Korrelationen innerhalb der Holzarten ermittelt, so dass die Schallgeschwindigkeit gut abgeschätzt werden konnte. Die Lokalisierung von Ästen und Rissen ist gut möglich. Schädigungen wurden prinzipiell durch Ausbleiben des Echos der Bauteilrückseite detektiert. War der Übergang in Schallausbreitungsrichtung abrupt, wurden die Wellen reflektiert und erzeugten ein Echosignal. Die durchgeführten Bohrwiderstandsuntersuchungen belegen einen Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte sowohl für die Prismen als auch für die geprüften Balken. Die Streuung der Werte der Regressionsanalysen wurde bei Differenzierung der Bohrrichtung und des durchbohrten Bereiches des Balkenquerschnitts reduziert. Zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte bestand auch in den Zonen des Schadensübergangsbereiches ein linearer Zusammenhang. An Balken und Prismen wurden Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt und die Schadensübergangsbereiche gesondert betrachtet. Eine Differenzierung von Schädigungsgraden war in der Regel möglich. Bei den geschädigten Balken wurde der reale Querschnitt ermittelt und für die weiteren Berechnungen angesetzt. Danach wurde ein mittlerer Zusammenhang von Biegefestigkeit und E-Modul für die pilzgeschädigten Balken festgestellt. Die Kombination der ermittelten Festigkeiten mit dem Bohrwiderstand führte zu mittelgroßen bis starken Zusammenhängen. Die Differenzierung der Bereiche des Schadensüberganges war möglich. Im Hinblick auf die Einschätzung der Biegefestigkeit bestehender Träger wurden multiple Regressionsanalysen mit modifizierten Sortierkriterien, der Rohdichte, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Querschnittszone, dem Bohrwiderstand und dem E-Modul durchgeführt und ergaben einen sehr starken Zusammenhang, der das erhebliche Potenzial der entwickelten Methodik bei der Bewertung geschädigter Tragkonstruktionen aufzeigt.

’African Bamboo PLC’ has the vision to become the first and the leading bamboo-based floorboard producer in Africa with export markets in Europe and America. African alpine bamboo (Yushania alpina), common in the highlands of Ethiopia, was used to develop woven strand board (WSB) products. Research on thermal modification was part of the product development. Samples were mainly collected in Tetechia (6°33‘ 34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2,650-2,700 m a.s.l.), located in the Sidama region. Three culms each of two, three, four and five years of age were harvested. Samples were taken from the middle of each internode to determine the moisture content and density. Samples used to assess the effects of thermal modification were cut next to them. Further test specimens from different areas and other species such as the lowland bamboo (Oxytenanthera abyssinica) were also investigated. The thermal treatment was applied in a kiln with steam as an inert blanket to reduce oxidative processes. Eight modifications were performed at temperatures of 160 °C, 180 °C, 200 °C and 220 °C, at durations of three or five hours each. Mass loss, sorption behaviour, impact resistance, resistance to indentation and contents of chemical components were analysed for the modified and unmodified samples. Yushania alpina is a thin-walled bamboo with a maximum diameter of 6 cm, moisture content of up to 150 % and densities of between 0.5 g/cm² and 0.8 g/cm². Moisture content, diameter and wall thickness decreased from the bottom to the top of the culms, whereas density increased. Two year old bamboo had the lowest and three year the highest density. The mass loss followed an exponential trend, with about 2 % loss at 160 °C and 16 % at 220 °C. This mainly reflected the degradation of hemicellulose, which was fully removed at 220 °C. Extractive contents, at less than 5 %, fluctuated. Lignin amounted to 30 % and increased appreciably. Cellulose reached contents of about 45 % and decreased slightly at high temperatures. The chemical change, which was based more on the temperature than on the duration of treatment, influenced the sorption behaviour and mechanical properties most of all. The equilibrium moisture content was reduced by between 10 % to 40 %, depending on the climate and modification temperature chosen. This reduction stabilised between temperatures of 200 °C and 220 °C. The impact resistance of untreated bamboo was 3.8 J/cm², compared to only 1.4 J/cm² for modified samples. Resistance also differed between samples from the outer and inner part of the culm in the transverse section. The resistance to indentation declined also. Unmodified samples had 47 N/mm², compared to only 20 N/mm² for strongly modified samples. The results of the analysis and the experience gained indicate that temperatures between 180 °C and 200 °C, held for three hours, lead to the best results for woven strand board production using Ethiopian highland bamboo. / ’African Bamboo PLC’ setzt sich zum Ziel, als erstes Unternehmen Holzwerkstoffe aus Bambus nach Europa und Amerika zu exportieren. Afrikanischer Hochgebirgsbambus (Yushania alpina), welcher vor allem im Hochland von Äthiopien vorkommt, wurde dazu verwendet ”woven strand boards” (WSB) zu entwickeln. Untersuchungen zur thermischen Modifizierung waren dabei Bestandteil der Produktentwicklung. Die dafür notwendigen Bambusproben wurden hauptsächlich in Tetechia (6°33‘34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2650-2700 m ü. NN), einem Dorf in Sidama, entnommen. Es wurden dazu je drei Bambushalme der Altersklassen zwei, drei, vier und fünf Jahre geerntet. Proben für die Bestimmung von Holzfeuchte und Dichte wurden in der Mitte jedes Internodiums entnommen. Diese spielten als Referenzprobe eine große Rolle. Neben den Referenzprobekörpern wurden die jeweiligen Stücke für die thermische Behandlung heraus gesägt, wobei dies nach einer bestimmten Systematik erfolgte. Neben den Proben aus Tetechia wurden für die Untersuchungen zudem Proben aus anderen Gebieten und von einer anderen Art, dem Tieflandbambus (Oxytenanthera abyssinica), hinzugefügt. Die thermische Modifizierung erfolgte unter Wasserdampf, welcher oxidative Prozesse verhinderte. Insgesamt erfolgten acht Modifizierungen bei Temperaturen von 160 °C, 180 °C, 200 °C und 220 °C und einer jeweiligen Haltezeit von drei oder fünf Stunden. In Anbetracht der unbehandelten und behandelten Proben wurden der Masseverlust, die Bruchschlagarbeit, der Eindruckswiderstand und die chemische Zusammensetzung analysiert. Yushania alpina ist ein dünnwandiger Bambus mit Durchmessern bis zu 6 cm, Holzfeuchten bis 150 % und Dichten zwischen 0,5 g/cm² und 0,8 g/cm². Holzfeuchte, Durchmesser und Wandstärke verringerten sich mit der Halmhöhe, wobei die Dichte hingegen anstieg. Zweijähriger Bambus hatte die geringsten und dreijähriger Bambus die höchsten Dichten. Der Masseverlust folgte einem expontiellem Verlauf mit Werten von 2 % bei 160 °C und 16 % bei 220 °C. Er widerspiegelte den Abbau der Hemicellulose, welche bei 220 °C schon nicht mehr vorhanden war. Exktraktgehalte fluktuierten mit Werten unter 5 %. Der Ligningehalt lag bei ungefähr 30 % und stieg merklich an. Der Cellulosegehalt erreichte Werte von etwa 45 %, wobei die Cellulose bei höheren Temperaturen leicht abgebaut wurde. Die chemischen Veränderungen, welche maßgeblich von der angewandten Temperatur statt der Behandlungsdauer beeinflusst wurden, wirkten sich auf das Sorptionsverhalten und mechanische Eigenschaften aus. Je nach ausgesetztem Klima und erfolgter Modifikation wurde die Ausgleichsfeuchte der Proben um 10 % bis 40 % reduziert. Die Abnahme der Ausgleichsfeuchte stabilisierte sich im Temperaturbereich von 200 °C bis 220 °C. Die Bruchschlagarbeit des unbehandelten Bambus betrug 3,8 J/cm², die des behandelten nur 1,4 J/cm². Die Bruchschlagarbeit variierte unabhängig von der Modifikation zwischen dem inneren und äußeren Abschnittes innerhalb des Halmquerschnitts. Der Eindruckswiderstand nahm mit der thermischen Behandlung ebenfalls ab. Unbehandelte Proben hatten 47 N/mm², während die modifizierten Proben nur noch 20 N/mm² aufwiesen. Anhand der Ergebnisse und erworbenen Erfahrungen lies sich schlussfolgern, dass Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei einer Haltezeit von drei Stunden für die thermische Modifizierung von Äthiopischem Hochlandbambus in Bezug auf die Entwicklung von ”woven strand boards” empfehlenswert waren.

In der Arbeit wurde gezeigt, dass mit Hilfe der gewählten zerstörungsfreien und -armen Prüfverfahren der Bezug zu festigkeitsrelevanten Parametern hergestellt werden kann. Insgesamt 58 ungeschädigte und durch Braunfäulepilze geschädigte Nadelholzbalken und daraus hergestellte Prismen wurden mit Ultraschallecho und Bohrwiderstand geprüft und grundlegende Erkenntnisse für die Prüfungen an Holzbauteilen gewonnen. Die Ergebnisse wurden mit zerstörenden Festigkeitsprüfungen kombiniert. Bei den Ultraschallechountersuchungen wurde festgestellt, dass sich für die geprüfte Rohdichtespanne die Schallgeschwindigkeit der Transversalwellen mit steigender Rohdichte erhöht. Ein enger Zusammenhang konnte auch bezüglich des Feuchtigkeitsgehaltes nachgewiesen werden. Nach Durchführung multipler Regressionsanalysen mit der Rohdichte, dem Feuchtegehalt und der Messfrequenz als unabhängige Variablen wurden sehr gute Korrelationen innerhalb der Holzarten ermittelt, so dass die Schallgeschwindigkeit gut abgeschätzt werden konnte. Die Lokalisierung von Ästen und Rissen ist gut möglich. Schädigungen wurden prinzipiell durch Ausbleiben des Echos der Bauteilrückseite detektiert. War der Übergang in Schallausbreitungsrichtung abrupt, wurden die Wellen reflektiert und erzeugten ein Echosignal. Die durchgeführten Bohrwiderstandsuntersuchungen belegen einen Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte sowohl für die Prismen als auch für die geprüften Balken. Die Streuung der Werte der Regressionsanalysen wurde bei Differenzierung der Bohrrichtung und des durchbohrten Bereiches des Balkenquerschnitts reduziert. Zwischen Bohrwiderstand und Rohdichte bestand auch in den Zonen des Schadensübergangsbereiches ein linearer Zusammenhang. An Balken und Prismen wurden Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt und die Schadensübergangsbereiche gesondert betrachtet. Eine Differenzierung von Schädigungsgraden war in der Regel möglich. Bei den geschädigten Balken wurde der reale Querschnitt ermittelt und für die weiteren Berechnungen angesetzt. Danach wurde ein mittlerer Zusammenhang von Biegefestigkeit und E-Modul für die pilzgeschädigten Balken festgestellt. Die Kombination der ermittelten Festigkeiten mit dem Bohrwiderstand führte zu mittelgroßen bis starken Zusammenhängen. Die Differenzierung der Bereiche des Schadensüberganges war möglich. Im Hinblick auf die Einschätzung der Biegefestigkeit bestehender Träger wurden multiple Regressionsanalysen mit modifizierten Sortierkriterien, der Rohdichte, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Querschnittszone, dem Bohrwiderstand und dem E-Modul durchgeführt und ergaben einen sehr starken Zusammenhang, der das erhebliche Potenzial der entwickelten Methodik bei der Bewertung geschädigter Tragkonstruktionen aufzeigt.