Am 16. und 17. Mai 2019 fand der 20. Geokinematische Tag der TU Bergakademie Freiberg statt. Schwerpunkte der Tagung waren: messtechnische Erfassung und Überwachung, Analyse geokinematischer Prozesse, Ingenieurvermessung im Bergbau, Geomonitoring, Photogrammetrie und Fernerkundung, Integration geodätischer und geotechnischer Daten, Bergschäden und Bergschadenmindernde Abbauplanung, Modellierung von Lagerstätten und geostatistische Analyse sowie Robotik und virtuelle Realität im Bergbau.

Vor 42 Jahren veröffentlichte der Club of Rome das Buch „Die Grenzen des Wachstums'. In der Studie wurde ein Szenario entworfen, das sich ereignen könnte, wenn wir unser Verhalten auf globaler Ebene nicht änderten. Ich war 16 Jahre alt und habe das Buch förmlich verschlungen. 40 Jahre später erschien der Bericht „2052 – Eine globale Prognose für die nächsten 40 Jahre“. Seine Lektüre hat mich nicht minder gefesselt. Nach wie vor und mit kaum weniger Schärfe und Deutlichkeit stehen die Themen globale und Generationengerechtigkeit im ökologischen, ökonomischen und sozialen Sinne auf der Agenda der Menschheit. Gefragt sind langfristige Perspektiven für eine Entwicklungspolitik, die zugleich umweltschonend ist. Nachhaltigkeit – ein Prinzip, das erstmals 1713 von dem Sachsen Hans Carl von Carlowitz schriftlich formuliert wurde – gehört heute zur Vision und Philosophie fast jedes Unternehmens, prägt Wissenschaft und Bildung. Wollen wir unseren ökologischen Fußabdruck auf der Erde eingrenzen, müssen wir mit ihren Ressourcen schonender umgehen, die CO2- Emission senken, andere Wege gehen. Die Bedeutung einer nachhaltigen Entwicklung als Leitbild für die Zukunft ist international unbestritten. Das Bauwesen gehört weltweit zu den wachstumsstärksten Branchen und nimmt eine besondere Stellung ein, weil es wesentliche Bedürfnisse des Menschen wie Wohnen und infrastrukturelle Ansprüche befriedigt. Damit verbunden sind große wirtschaftliche und für die Umwelt relevante Aufwendungen. Umweltschutz im Bauwesen impliziert oft ökologisches Bauen, Sparen von Heizenergie oder den Einsatz von Materialien, die die Gesundheit der Bewohnerinnen und Bewohner nicht gefährden. Doch die ökologische Bedeutung des Bausektors erwächst vor allem aus dem Verbrauch von Ressourcen und Energie, der Verarbeitung und dem Transport von Baumaterialien sowie dem Umgang mit Bauabfällen. Welchen Beitrag können wir zum Thema Nachhaltigkeit leisten? Es ist an der Zeit,einen Paradigmenwechsel im Bauwesen herbeizuführen. Das heißt: leichter, effizienter, intelligenter bauen, ressourcenschonend denken und handeln. Einerseits geht es um Ästhetik, eine filigranere und variantenreichere Formensprache für Betonbauten bei gleicher Festigkeit und Steifigkeit. Andererseits geht es um Effizienz – leichter bauen spart Material. Das wiederum reduziert vor allem im Herstellungsprozess, aber auch beim Transport und bei der Verwendung von Beton und Zement den Energieaufwand und den CO2-Ausstoß. Diese Herausforderungen gehen wir aktiv an. Vor drei Jahren haben sich Bauingenieure, Architekten, Maschinenbauer und Mathematiker aus ganz Deutschand im Schwerpunktprogramm Leicht Bauen mit Beton zusammengefunden, um Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit Beton zu erforschen. Die Ergebnisse der 1. Förderphase sind in diesem Band dargestellt. Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Einrichtung des Schwerpunktprogramms 1542, die Unterstützung und die Förderung. Ausdrücklich danken möchten wir auch den Gutachterinnen und Gutachtern, die durch ihre Tätigkeit das Schwerpunktprogramm mit gestaltet haben.

This dissertation presents the results of research undertaken for the characterization of bitumen and mastic which are constituents of Hot Mix Asphalt (HMA). The results of a large number of Dynamic Shear Rheometer (DSR) tests performed in the Laboratory of the Institute for Pavement Engineering at the TU Dresden form the background material for this work. The major objectives of this PhD research work were to gain a fundamental understanding about the mechanical behaviour of bitumen and mastic. The DSR tests undertaken included frequency sweeps for rheological behaviour, single stress creep recovery test (SSCR) for permanent deformation behaviour, Dresden cryogenic test (DDCT) for low temperature performance and fatigue testing with column cylindrical specimen. Selected tests were carried out on bitumen and mastic also to investigate the sensitivity of the materials to ageing. The frequency sweep data was also modelled using an appropriate rheological model to derive rheological data over a large frequency and temperature range. Based on the tests conducted, particular chosen parameters calculated were synthesized into a performance diagram which was developed within the framework of the dissertation. This was the main outcome of the PhD research work, which allows for optimum bitumen and mastic selection and ranking in terms of overall performance and specific desired criteria. Since this dissertation is a cumulative dissertation, it has been divided into three distinct parts. The first part forms a framework of the research undertaken and justifies the need and use of the dissertation in the future, along with explaining the test procedures in detail and resulting performance diagram developed using the data of three bitumen of the same penetration grade. The main part involves the published research – four journal papers and one chapter published in conference proceedings. The first paper uses the method developed to study one base bitumen and corresponding mastics with Limestone, Dolomite, Rhyolite and Granodiorite fillers. Other than understanding how fillers influence different mechanical properties, a main finding was that the specific surface area of the filler was the most sensitive parameter affecting the mechanical response of the mastics. Also, it was observed that the mastic prepared with Granodiorite filler showed the best fatigue and rutting resistance for this particular bitumen. Hence, the procedure could help identifying optimum filler-bitumen relations in advance. The second paper was about crumb rubber modified bitumen. This involved the study of four materials – one base bitumen and two different types of crumb rubber added different proportions. The results indicated an improvement in all performance-related properties by crumb rubber addition in bitumen and further allowing the ranking of materials. The third paper studied the feasibility of recycling a waste Ceramic powder as a filler alternative and it was found to have more superior performance than the commonly used Limestone filler. The fourth paper considers how addition of one filler, Limestone, to three differently-sourced bitumen of the same grade affects the properties of mastics. This study further emphasises the need to study mastics and predetermine the optimum filler-bitumen combinations that could avoid long-term maintenance costs. The fifth paper emphasises the need to move from current empirical testing to more specialised testing for bitumen by presenting different performance based results for three commonly used bitumen of penetration grade 50/70 that showed significant differences in the performance parameters. The third part of the dissertation is an additional section that includes the paper that was submitted to a journal and is currently in the second round of reviews under review. This paper studies fatigue behaviour of bitumen at different temperatures and frequencies using the Dissipated Energy (DE) approach. Fatigue functions were determined based on the relation between DE and the load cycle at failure. Based on these, a temperature was found to be a ‘frequency-free transition temperature’ for this bitumen as the failure lines at this temperature were overlapping at both frequencies tested. / Diese Dissertation präsentiert die Ergebnisse einer Forschungsarbeit zur Charakterisierung von Bitumen und Mastix, die als Bestandteil von Asphaltgemischen verwendet werden. Die Ergebnisse einer großen Anzahl von Dynamisches Scherrheometer (DSR) Versuche, die im Labor des Instituts für Stadtbauwesen und Straßenbau der TU Dresden durchgeführt wurden, bilden die Grundlage für diese Arbeit. Das Hauptziel dieser Dissertation bestanden darin, ein grundlegendes Verständnis über das mechanische Verhalten von Bitumen und Mastix zu gewinnen. Die durchgeführten DSR Versuche umfassten Frequenzsweeps für die Erfassung des rheologischen Verhaltens, Single Stress Creep Recovery Versuche (SSCR) für die Charakterisierung des permanenten Verformungsverhaltens, Dresden Cryogenic (DDCT) Versuche zur Erfassung des Verhaltes bei niedrigen Temperaturen und Ermüdungsversuche. Des Weiteren wurden ausgewählte Versuche am Bitumen und Mastix durchgeführt, um die Alterungsempfindlichkeit der Materialien zu untersuchen. Die Ergebnisse der Frequenzsweeps wurden ebenfalls mit einem geeigneten rheologischen Ansatz modelliert, um rheologische Charakteristiken über einen großen Frequenz- und Temperaturbereich abzuleiten. Schließlich wurde im Rahmen der Dissertation ein Performancediagramm für Bitumen und Mastix entwickelt. Auf der Grundlage der durchgeführten DSR-Versuche konnten Parameter für dieses Performancediagramm synthetisiert werden. Da es sich bei dieser Arbeit um eine kumulative Dissertation handelt, wurde erfolgte eine Aufgliederung in drei Teile. Der erste Teil der Arbeit umfasst eine Zusammenfassung der durchgeführten Forschungsarbeiten. Insbesondere werden die durchgeführten DSR Versuche detailliert erläutert und das entwickelte Performancediagramm am Beispiel von drei verschiedenen Bitumen 50/70 dargestellt. Der Hauptteil der Arbeit umfasst vier Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sowie ein Konferenzbeitrag. Die erste Beitrag widmet sich der Untersuchung des Einflusses von verschiedenen Füllern (Kalkstein-, Dolomit-, Rhyolith- und Granodioritfüller) auf das Verhalten von Mastix unter Verwendung desselben Bitumens 50/70. Dabei hat sich gezeigt, dass die spezifische Oberfläche des Füllers der entscheidende Parameter ist, der das Verhalten von Mastix beeinflusst. Es wurde auch beobachtet, dass der mit Granodiorit-Füller hergestellte Mastix die beste Ermüdungs- und Spurrinnenbeständigkeit für dieses spezielle Bitumen zeigte. Daher könnte das in der Veröffentlichung vorgestellte Verfahren dazu beitragen, das optimale Verhältnis zwischen Füller und Bitumen im Voraus zu ermitteln. Die zweite Veröffentlichung befasst sich mit gummimodifiziertem Bitumen. Dabei wurden vier Materialien untersucht - ein Grundbitumen und zwei verschiedene Arten von Gummigranulaten mit unterschiedlichen Anteilen. Die Ergebnisse zeigten eine Verbesserung aller leistungsbezogenen Eigenschaften durch den Zusatz von Gummigranulat im Bitumen. Die dritte Veröffentlichung untersuchte die Eignung von Keramikmehl als Füller für Asphaltgemische. Dabei konnte festgestellt werden, dass dieser Keramikfüller zu besseren Eigenschaften des Mastix für das verwendete Bitumen im Vergleich zu einem Kalksteinfüller führt. Die vierte Veröffentlichung befasst sich hier mit der Frage, wie sich die Zugabe eines Füllers (Kalkstein-Füller) zu drei Bitumen unterschiedlicher Provenienz, jedoch derselben Sorte auf die Eigenschaften von Mastix auswirkt. Diese Studie unterstreicht weiter die Notwendigkeit, Mastix zu untersuchen um die optimalen Füller-Bitumen-Kombinationen zu bestimmen. Die fünfte Veröffentlichung betont die Notwendigkeit, von den derzeitigen empirischen Versuchen an Bitumen, wie z.B. Ring und Kugel Versuch zu performance-orientierten Versuchen für Bitumen überzugehen. Am Beispiel der Ergebnisse von DSR Versuchen an drei verschiedenen Bitumen 50/70 wird gezeigt, dass diese Bitumen sehr unterschiedliches mechanisches Verhalten aufweisen. Verdeutlicht wird dieser Sachverhalt in einem Performance-Diagramm, welches ausführlich in der Veröffentlichung diskutiert wird. Der dritte Teil der Dissertation beinhaltet eine Veröffentlichung, die bei Fachzeitschriften eingereicht wurde und sich derzeit im Review befindet. Zusätzlich wurde in dieser Arbeit das Ermüdungsverhalten von Bitumen bei verschiedenen Temperaturen und Frequenzen mit Hilfe des Dissipated Energy (DE)-Ansatzes untersucht. Die Versagenslinien wurden auf der Grundlage der Beziehung zwischen DE und der Lastwechselzahl beim Versagen entwickelt. Auf dieser Grundlage wurde eine Temperatur als 'frequenzfreie Übergangstemperatur' für dieses Bitumen ermittelt, da sich die Ermüdungsfunktionen bei dieser Temperatur bei beiden getesteten Frequenzen überlappen.

Kaum eine technologische Neuentwickung der letzten Jahrzehnte hatte auf Anhieb einen derart starken Einfluss auf die markscheiderische und geodätische Praxis wie das Aufkommen unbemannter Flugsysteme (unmanned aerial system, UAS). Bedingt durch Größe und Tragfähigkeit dieser Systeme, beschränkt durch die vorherrschenden rechtlichen Rahmenbedingungen, sowie aufgrund der stetigen Miniaturisierung und Weiterentwicklung moderner Digitalkameras sind ein Großteil der am Markt befindlichen Systeme heutzutage mit Kameras als „eigentliches Vermessungsinstrument“ ausgestattet. Aufgrund der bei Drohnenbefliegungen üblicherweise unregelmäßigen und ungeordneten Bildverbände erfolgt die Auswertung in der Regel mittels automatisierter Mehrbildauswertung aus dem Bereich Computer Vision (Structure from Motion, SfM), wobei trotz zahlreicher erfolgreicher Anwendungen grundlegende Untersuchungen und belastbare Aussagen zur erreichbaren Genauigkeit nach wie vor fehlen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die markscheiderische Forschung an der Montanuniversität nun schon seit mehreren Jahren mit der Anwendung von UAS im Bergbau, wobei insbesondere hinsichtlich der Ergebnisverantwortlichkeit die Identifikation und Wechselwirkung genauigkeitsrelevanter Einflussparameter den Kern der Arbeiten bildet. Neben Befliegungen im Realmaßstab, nehmen vor allem auch modellhafte Untersuchungen einen hohen Stellenwert in der Erforschung der gesuchten Zusammenhänge ein, welche im vorliegenden Beitrag präsentiert werden. / Hardly any new technological development in recent decades has had such a strong influence on geodetic practice as the emergence of unmanned aerial systems (UAS). Due to the size and carrying capacity of these systems, limited by the current legal framework, as well as due to the constant miniaturization and further development of modern digital cameras, the majority of systems on the market today are equipped with cameras as 'actual surveying instrument'. Due to the usually irregular and disordered image blocks in drone surveys, the evaluation is usually carried out by means of automated multi image evaluation from Computer Vision (Structure from Motion, SfM), whereby despite numerous successful applications fundamental investigations and reliable statements on the achievable accuracy are still missing. Against this background, research at Montanuniversitaet Leoben has been dealing with the application of UAS in mining for several years, whereby the identification and interaction of influencing parameters relevant to accuracy forms the core of the work. In addition to real-scale aerial surveys, model-based investigations also play an important role in the research of the desired interrelationships, which are presented in this article.

Mit dem Europäischen Erdbeobachtungsprogramm 'Copernicus' und seinen Sentinel-Satelliten sowie den beteiligten Missionen steht ein leistungsfähiges Monitoringinstrument zur Verfügung. Das Programm, dessen Umfang fortlaufend erweitert wird, ist auf eine langfristige Nutzung ausgerichtet. Die Daten der satellitengestützten Sensoren besitzen eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung und sind kostenfrei verfügbar. Für die Überwachung von Bodenbewegungen und Bodenwassergehalten können die Radar- Daten der beiden Sentinel 1-Satelliten genutzt werden. Die Multispektralsensoren der Sentinel 2-Satelliten stellen Daten zum Zustand der Vegetation und der Landbedeckung zur Verfügung. Die grundsätzliche Eignung der Daten zum Monitoring (nach-) bergbaulich induzierter Prozesse ist vielfältig nachgewiesen worden. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Umsetzung der theoretischen Erkenntnisse in die Praxis und unternimmt den Versuch, die Transparenz des gesamten Prozesses zu verbessern. Der komplexe Prozess der Datengenerierung, ihrer Auswertung und Bereitstellung für die Aufgaben in der Praxis bedarf weiterer Erläuterungen. Die Leistungsfähigkeit eines Monitorings auf der Basis von Sentinel-Daten ist ansonsten nur bedingt zu beurteilen. Insbesondere die vielfältigen Interaktionen zwischen meteorologischen, geogenen und anthropogenen Prozessen sind hinsichtlich Ihrer Auswirkung auf die Nutzbarkeit für Aufgaben des (Nach)bergbaumonitorings zu analysieren. Im Rahmen verschiedener Forschungsvorhaben wird daher untersucht, wie hoch die Aussagekraft der Radardaten der Sentinel-Satelliten für die Beurteilung von Prozessen am Boden aktuell ist. Für diese Analyse ist die enge Verknüpfung des Weltraumsegmentes mit der In-Situ-Kompetenz von besonderer Bedeutung.

The main goal of CIC-BREL project (Cracked and Inelastic Calculation of BRacing Elements) is to develop an analytical method to distribute horizontal forces on bracing elements, in this case reinforced masonry shear walls, of a building considering the cracked and inelastic state of material. The moment curvature curve of the wall section is created first depending on the section geometry and material properties of both the masonry units and steel reinforcement. This curve will start with an elastic material behavior, then continue in inelastic material behavior where the masonry crushes and the steel start to yield, until the maximum bending moment M_p is reached. Due to reinforced masonry wall ductility, post maximum capacity is also considered assuming a maximum curvature of 0.1%. From the moment curvature curve, the force displacement curve could be extracted depending on the wall height and wall boundary conditions. Matrix formulation has been developed for both elastic and damaged stiffness matrix, considering different boundary conditions. Fixed-fixed boundary condition which usually exists at the middle stories or last story with strong top diaphragm, fixed-pinned which is the case of the last story that has a relatively soft top diaphragm, and pinned-fixed in the first story case. Other boundary conditions could be considered depending on the degree of fixation on the wall both ends at the top and the bottom. The matrix formulation combined with the force-displacement curve which considers different material stages (elastic, inelastic, ductile post peak force) is used to define forces in each bracing element even after elastic behavior. After elastic phase of each wall the stiffness of the element will degrade leading to a less portion of the total lateral force; other elastic walls, i.e., stronger walls, will receive more portion of the total force leading to a redistribution of the total force. This process will be iterated until the total force is distributed on each bracing element depending on the wall section state: elastic, inelastic and ductile post-peak capacity. Flowcharts clearly will show this process. Finally, a Fortran code is developed to show examples using this method. The developed analytical method will be verified by the results of shake table tests held at the University of California in San Diego, USA. Last test performed in the year 2018 uses T-section reinforced masonry walls, subjected to shakings with increased intensity. The total applied force for each shaking could be defined depending on the structural weight and shaking intensity (acceleration). The damage and displacement at each intensity has been recorded and evaluated. Depending on these test results, the results of the analytically developed method will be compared and evaluated. Total system displacement at different lateral load values has been compared for analytical calculations and shake table tests; furthermore, each wall state at increased load has been compared, good agreement could be noticed.:Acknowledgement 5 1. Introduction 7 1.1. State of the Art 9 1.2. Elastic Formulae 9 1.3. Example, Elastic Calculation 12 1.3.1. Stiffnesses of the System 13 1.3.2. Torsion due to Eccentric Lateral Loading 14 1.3.3. Distribution of the Lateral Load on Wall “j” and Floor “i” 15 2. Force Displacement Curve of RM Shear Wall 19 2.1. Introduction 19 2.2. Cantilever Wall 19 2.2.1. Cantilever Elastic Wall 19 2.2.2. Cantilever Inelastic Wall 21 2.2.3. Cantilever Post-Peak Wall 22 2.3. Fixed-Fixed Wall 23 2.3.1. Fixed-Fixed Elastic Wall 23 2.3.2. Fixed-Fixed Inelastic Wall 24 2.3.3. Fixed-Fixed Post-Peak Wall 26 2.4. Moment – Curvature Analysis 26 2.5. Example, Rectangle Cross Section, Cantilever 29 a) Moment Curvature Curve 29 b) Force Displacement Curve 32 2.6. Example, Rectangle Cross Section, Fixed-Fixed 33 a) Moment Curvature Curve 33 b) Force Displacement Curve 33 2.7. Example, T Cross Section, Cantilever 35 a) Moment Curvature Curve 35 b) Force Displacement Curve 41 2.8. Example, T Cross Section, Fixed-Fixed 43 a) Moment Curvature Curve 43 b) Force Displacement Curve 43 3. Matrix Formulation 47 3.1. Procedure 47 3.2. Structure Discretization 47 3.3. Element, i.e.; Wall, Local Stiffness Matrix 48 3.4. Stiffness Matrix of Fixed-Pinned Beam 52 3.4.1. Elastic 52 3.4.2. Pre-Peak Inelastic 54 3.4.3. Post-Peak Inelastic 55 3.4.4. Normal Force Part in the Stiffness Matrix 56 3.5. Stiffness Matrix of Pinned-Fixed Beam 57 3.5.1. Elastic 57 3.5.2. Post-Peak Inelastic 57 3.6. Stiffness Matrix of Fixed-Fixed Beam 58 3.6.1. Elastic 58 3.6.2. Post-Peak Inelastic 60 3.7. Summary of Stiffness Matrices 61 3.7.1. Fixed-Fixed 61 3.7.2. Fixed-Pinned 62 3.7.3. Pinned-Fixed 63 3.8. Transformation Matrix 63 3.9. Assemble the Structure Stiffness Matrix 65 3.10. Assemble the Structure Nodal Vector 66 3.11. Solve, Get Nodal Displacements and Forces 66 4. Matrix Formulation and Deformation Based Method 69 4.1. Elastic Method in Distributing Lateral Force 69 4.2. Elastic and Inelastic Method in Distributing Lateral Force 70 5. Shake Table Tests 73 5.1. Introduction 73 5.2. Design of Test Structure 73 5.3. Material Properties 75 5.4. Tests and Observations 75 5.4.1. Tests up to Mul-90% 76 5.4.2. Tests with Mul-120% 76 5.4.3. Tests with Mul-133% 76 5.5. Deformations 77 6. Verification 81 6.1. T Cross Section, Dimensions, Reinforcement and Materials 81 6.2. Moment Curvature Curve 82 6.3. Force Displacement Curve 85 6.4. Force Displacement Curve of the Structure 88 7. Conclusions and Suggestions 91 8. References 93 Appendix 1, Timoshenko Beam 95 • Fixed-Fixed 95 • Fixed-Pinned 95 • Pinned-Fixed 96 Appendix 2, Bernoulli Beam 97 • Fixed-Fixed 97 • Fixed-Pinned 97 • Pinned-Fixed 98

Der innovative Verbundwerkstoff N-TRC (Nonwoven-Textile Reinforced Concrete) bestehend aus Carbonbeton (CRC – Carbon Reinforced Concrete) und betongetränktem Nadelvliesstoff (CSN – Concrete Soaked Nonwovens) ist in Form von Material- und Bauteilversuchen entwickelt und getestet worden. Nach der Ermittlung des eindimensionalen Druck- und Zugtragverhaltens des Materials sind verschiedene Konstruktionsvarianten eines Deckenträgers in 6-Punkt-Biegeversuchen untersucht worden. Die Bauweise mit N-TRC ermöglicht dabei die Herstellung dünner Querschnitte mit einer hohen Maßgenauigkeit und Anpassungsfähigkeit an räumliche Flächentragwerke. Des Weiteren weist der betongetränkte Nadelvliesstoff eine sehr feine Rissbildung und außergewöhnlich hohe Duktilität auf. Die untersuchten Bauteilabmessungen der Deckenträger reichen in der Spannweite von 3 bis 4,3 m und betragen in der Höhe 0,2 m und in der Breite 0,6 m. Die Bauelemente erreichen bei diesen Abmessungen Eigengewichte von 50 – 100 kg und übertreffen mit der experimentell ermittelten, maximalen Tragfähigkeit dabei die nominellen Gebrauchslasten um ein Vielfaches. Wie bei allen filigranen und leichten, aber sehr tragfähigen Tragstrukturen gehen diese Tragfähigkeiten mit hohen Verformungen einher, denen konstruktiv begegnet werden muss. Neben den experimentell durchgeführten Material- und Großbauteilversuchen sind analytische und mitunter relativ aufwändige numerische Simulationsmodelle entwickelt, auf die Bauteilversuche angewendet und untereinander verglichen worden. Dabei werden unter anderem mehrschichtige Carbonbewehrungen und das mehraxiale nichtlineare Spannungs-Dehnungsverhalten von Beton berücksichtigt, um das realitätsnahe Tragverhalten der Bauteile vom ungerissenen Zustand bis zum Zustand der abgeschlossenen Rissbildung abzubilden.

Die Straßeninfrastruktur ist die wichtigste Grundlage für die Mobilität von Wirtschaft und Gesellschaft und stellt ein großes Anlagevermögen für Bund, Bundesländer, Landkreise und Gemeinden dar. Aufgrund der hohen Beanspruchungen aus Verkehr und Witterung ist die Infrastruktur kontinuierlich durch geeignete Maßnahmen zu erhalten. Die Erhaltungsplanung wurde in den vergangenen Jahren stärker systematisiert. Auf Netzebene werden durch die „Richtlinien für die Planung von Erhaltungsmaßnahmen an Straßenbefestigungen“ (RPE-Stra 01 - FGSV 2001a) Verfahren beschrieben, um an formulierten Zielen ausgerichtete und strategische Erhaltungsprogramme aufzustellen. Zur Darstellung netzweiter Strategieszenarien werden heutzutage Pavement-Management-Systeme (PMS) eingesetzt. Sie ermitteln diejenigen Erhaltungsmaßnahmen, die bei vorgegebenem Betrachtungszeitraum und Mitteleinsatz den maximalen Nutzen (Verbesserung des Straßenzustands) versprechen. Die Erhaltungsmaßnahmen können hinsichtlich ihres Umfangs nach Maßnahmen der Instandsetzung und Erneuerung differenziert werden. Der verbesserte Fahrbahnzustand und der Eindruck einer neuen, richtliniengerechten Straße, der speziell bei Erneuerungsmaßnahmen entsteht, führt erfahrungsgemäß zu höheren Geschwindigkeiten der Verkehrsteilnehmer (WEISE 1991). Diese geschwindigkeitserhöhende Wirkung ist insbesondere auf Landstraßen kritisch zu prüfen. Die Landstraßen in der Bundesrepublik Deutschland sind in ihrer Gestaltung sehr heterogen. Aus Netzergänzungen, den Bau von Ortsumgehungen und grundlegenden Modernisierungen sind sukzessive Streckenabschnitte entstanden, die den Anforderungen aktueller Regelwerke hinsichtlich Verkehrssicherheit und Leistungsfähigkeit genügen. Demgegenüber existieren Straßen, deren Linienführung aus den Anfängen des motorisierten Individualverkehrs stammt und die im Zuge von Erhaltungsarbeiten nur ungenügend an die Entwurfsparameter der entsprechenden Regelwerke angepasst wurden. Sie entsprechen oft nicht dem Stand der Technik. Diese Tatsache spiegelt sich auch im Unfallgeschehen wider. Etwa 57 % der Verkehrstoten sind auf Landstraßen zu verzeichnen (DESTATIS 2017). Diese besondere Unfallschwere ist u. a. auf das instabile Verhältnis von dem vorhandenen Geschwindigkeitsniveau zu der Güte der Gestaltung zurückzuführen. Nicht angepasste Geschwindigkeit ist außerorts die Hauptunfallursache bei Unfällen mit Getöteten (DESTATIS 2017). Die Unfallstatistik unterstreicht also die Bedeutung, entwurfstechnische Belange auch im Zuge von Erhaltungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Trotz dieser besonderen Bedeutung werden die entwurfs- und sicherheitstechnischen Belange bei der Erhaltungsplanung noch nicht hinreichend berücksichtigt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, ein Verfahren zu entwickeln, welches die Geometrie eines Straßennetzes bewertet und - daraus abgeleitet - entsprechende Kriterien für die Integration in Pavement-Management-Systeme definiert. Um darauf aufbauend entwurfstechnische Um- und Ausbauempfehlungen wirksam in das PMS zu implementieren, war die derzeitige Nutzendefinition um sicherheitstechnische Aspekte weiterzuentwickeln. Dazu waren zunächst die maßgebenden Entwurfsmerkmale abzugrenzen. In diesen Untersuchungen haben sich vor allem die Fahrbahnbreite und die Größe/Abfolge der Lageplanelemente als sicherheitsrelevant herausgestellt. Fahrbahnbreiten von 7,00 m ≤ B ≤ 8,50 m sind - ähnlich wie bei VIETEN U. A. (2010) - durch ein geringeres Unfallgeschehen gekennzeichnet. Dieser Sicherheitsvorteil breiterer Querschnitte wurde insbesondere bei nicht relationstrassierten Streckenabschnitten festgestellt. Es zeigte sich jedoch, dass die Belange der Linienführung im Lageplan stärker auf die Verkehrssicherheit wirken als die Querschnittsgestaltung. Relationstrassierte Strecken wiesen unabhängig von der Fahrbahnbreite durchschnittlich nur halb so hohe Unfallkennwerte auf wie nicht relationstrassierte Straßenabschnitte. Zur Bewertung der Relationstrassierung hat sich das Maß der Abweichung von den Forderungen der RAL (FGSV 2012a) als geeignetes Kriterium herausgestellt. Bei einer prozentualen Abweichung von Abw > 25 % stiegen in den vorliegenden Streckenkollektiven die Unfallkennwerte sprunghaft an. Anhand dieser Ergebnisse wurde ein Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung von Straßennetzen erarbeitet. Das Verfahren basiert auf einem dreistufigen Bewertungssystem, welches das Maß der Abweichung von den Entwurfsrichtlinien beschreibt. Im Ergebnis werden allgemeine Empfehlungen zur Anpassung der Linienführung in Abhängigkeit vom Längenanteil sicherheitskritischer Kurven an der Gesamtlänge des Straßenabschnitts formuliert. Die Empfehlungen für entwurfstechnische Maßnahmen können über sogenannte Anwendungsbereiche bei der strategischen Erhaltungsplanung mittels PMS berücksichtigt werden. In Abhängigkeit vom Längenanteil sicherheitskritischer Kurvenbereiche sind nur bestimmte Erhaltungsmaßnahmen zulässig. Damit können höherwertige (und somit geschwindigkeitserhöhende) Maßnahmen der baulichen Erhaltung bei Straßenabschnitten mit unzureichender geometrischer Gestaltung ausgeschlossen bzw. abgegrenzt werden. Diese Bereiche sind in der Linienführung elementweise bzw. gänzlich anzupassen. Entsprechende Um- und Ausbaumaßnahmen waren daher im letzten Schritt wirksam in das PMS zu integrieren. Den erfahrungsgemäß höheren Kosten dieser Maßnahmen steht der zu erwartende volkswirtschaftliche „Gewinn“ infolge vermiedener Straßenverkehrsunfälle gegenüber. Daher wurde die Definition des Nutzens bei Um- und Ausbaumaßnahmen um einen Wichtungsfaktor erweitert, welcher das tatsächliche Unfallgeschehen der jeweiligen Straßenabschnitte berücksichtigt. Mit dem entwickelten Verfahren können bei der strategischen Erhaltungsplanung nun entwurfstechnische Belange ebenfalls berücksichtigt werden. Die aus den Sicherheitsuntersuchungen abgeleiteten Parameter und Kriterien orientieren sich an der Grundstruktur der Straßendatenbanken. Damit ist es möglich, bestehende PMS-Module anzupassen sowie ein eigenständiges Modul „Um- und Ausbau“ zu entwickeln und in das Gesamtsystem zu implementieren. Die erforderliche Datengrundlage ist zum Teil bereits in den Straßendatenbanken vorhanden bzw. kann mit vertretbarem Aufwand berechnet werden. Bei konsequenter Anwendung des Verfahrens wird sich die Sicherheit auf Landstraßen mittel- und langfristig verbessern.:1 Einleitung 2 Stand von Wissenschaft und Technik 2.1 Sicherheitstechnische Aspekte bei der Festlegung von Entwurfselementen 2.1.1 Elemente des Querschnitts 2.1.2 Elemente des Lageplans 2.1.3 Elemente des Höhenplans 2.1.4 Räumliche Linienführung 2.1.5 Sichtweite 2.1.6 Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung von Straßen 2.1.7 Schlussfolgerungen für die Untersuchung 2.2 Stand der Regelwerke 2.2.1 Gestaltungsgrundsätze der Entwurfsrichtlinien 2.2.2 Richtlinien für die Anlage von Landstraßen (RAL) 2.2.3 Merkblatt zur Übertragung des Prinzips der Entwurfsklassen auf bestehende Straßen (M EKLBest) 2.2.4 Erhaltungsplanung 2.2.5 Schlussfolgerungen für die Untersuchung 3 Ziel der Arbeit und Vorgehensweise 3.1 Ziel und Abgrenzung der Arbeit 3.2 Allgemeine Vorgehensweise 3.3 Möglichkeiten der Datenbereitstellung und Datenerhebung 3.3.1 Straßendatenbanken 3.3.2 Kinematische Datenerfassung und Datenaufbereitung 3.4 Netzweite Berechnung entwurfstechnischer Parameter 3.4.1 Abgrenzung der Straßenabschnitte 3.4.2 Berechnung der Fahrbahnbreite 3.4.3 Berechnung der Elementrelationen 3.4.4 Berechnung der Kurvigkeitsdifferenzen 3.4.5 Detektierung von kritischen Sichtschattenbereichen 3.4.6 Detektierung verdeckter Kurvenbeginne 3.5 Analyse des Unfallgeschehens 3.5.1 Kenngrößen der Unfallanalyse 3.5.2 Netzzuordnung der Unfälle 3.5.3 Spezifizierung der Unfalldaten 3.5.4 Berechnung der relativen Unfallkenngrößen 3.5.5 Bildung von Untersuchungskollektiven 3.5.6 Fahrbahnbreite 3.5.7 Kurvenradien und Elementfolgen 3.5.8 Kurvigkeit des Einzelbogens und Kurvigkeitsdifferenzen 3.5.9 Sichtschattenbereiche 3.5.10 Verdeckter Kurvenbeginn 4 Einfluss ausgewählter Entwurfsmerkmale auf die Verkehrssicherheit 4.1 Darstellung des Streckenkollektivs 4.2 Fahrbahnbreite 4.3 Kurvenradien und Elementfolgen 4.3.1 Kurvenradius 4.3.2 Folge gegensinnig gekrümmter Kurven 4.3.3 Folge gleichsinnig gekrümmter Kurven 4.3.4 Kurvenradien im Anschluss an Geraden 4.4 Kurvigkeit des Einzelbogens und Kurvigkeitsdifferenzen 4.4.1 Kurvigkeit des Einzelbogens 4.4.2 Kurvigkeitsdifferenzen 4.5 Kritische Sichtschattenbereiche 4.6 Verdeckter Kurvenbeginn 4.7 Zusammenfassung 5 Konzept zur Berücksichtigung entwurfs- und sicherheitstechnischer Aspekte bei PMS 5.1 Verfahren zur entwurfstechnischen Bewertung 5.1.1 Bewertungsphilosophie 5.1.2 Linienführung im Lageplan 5.1.3 Querschnittsgestaltung 5.1.4 Ableitung von Um-/Ausbauempfehlungen 5.2 Maßnahmen für Pavement-Management-Systeme (PMS) 5.2.1 Begriffe der Baulichen Erhaltung 5.2.2 Struktur und Aufbau von PMS 5.2.3 Wahl der Erhaltungsmaßnahmen in PMS 5.2.4 Ableitung zulässiger Erhaltungsmaßnahmen für PMS 5.2.5 Berücksichtigung von Um- und Ausbaumaßnahmen in PMS 5.2.6 Bewertung von Maßnahmen in PMS 5.3 Berücksichtigung von entwurfs- und sicherheitstechnischen Aspekten bei PMS - Verfahrensablauf 5.4 Abschätzung des Ausbaubedarfs von Straßennetzen - Verfahrensablauf 6 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anhangverzeichnis

A large variety of Advanced Oxidation Processes (AOPs) to degrade trace organic compounds during water treatment have been studied on a lab scale in the past. This paper presents the combination of inline electrolytic chlorine generation (ECl2) with low pressure UV reactors (UV/ECl2) in order to allow the operation of a chlorine-based AOP without the need for any chlorine dosing. Lab studies showed that from a Free Available Chlorine (FAC) concentration range between 1 and 18 mg/L produced by ECl2 up to 84% can be photolyzed to form, among others, hydroxyl radicals (OH) with an UV energy input of 0.48 kWh/m3. This ratio could be increased to 97% by doubling the UV energy input to 0.96 kWh/m3 and was constant throughout the tested FAC range. Also the achieved radical yield of 64% did not change along the given FAC concentration range and no dependence between pH 6 and pH 8 could be found, largely simplifying the operation of a pilot scale system in drinking water treatment. Whereas with ECl2 alone only 5% of benzotriazoles could be degraded, the combination with UV improved the degradation to 89%. Similar results were achieved for 4-methylbenzotriazole, 5-methylbenzotriazole and iomeprol. Oxipurinol and gabapentin were readily degraded by ECl2 alone. The trihalomethanes values were maintained below the Germany drinking water standard of 50 µg/L, provided residual chlorine concentrations are kept within the permissible limits. The here presented treatment approach is promising for decentralized treatment application but requires further optimization in order to reduce its energy requirements.:Introduction Methodology Results and Discussion Conclusions Author Contributions Funding Conflicts of Interest Appendix A References

Zum Erhalt eines qualitativ gesicherten Klima- und Klimafolgen-Monitorings in Sachsen wurde die gegebene klimatologische Datengrundlage analysiert und bewertet. Der daraus entwickelte “Klima-Referenzdatensatz Sachsen” ist Grundlage für die regionale Klima- und Klimafolgenanalyse sowie für die Erzeugung neuer sächsischer Klimaprojektionen. Er besteht aus stationsbezogenen Zeitreihen mit Tages- und Monatswerten für die wichtigsten Klimaelemente sowie abgeleiteten Klimagrößen im Zeitraum von 1961 bis 2015. Der “Klima-Referenzdatensatz Sachsen” ist über ReKIS (www.rekis.org) frei zugänglich. Redaktionsschluss: 04.07.2019