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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Uszball, Sara; Knobloch, MarkusWerkstoffeigenschaften höchstfesten Baustahls S960QL im BrandfallStahlbau3/2023173-185Aufsätze

Kurzfassung

In Hoch- und Industriebauten werden aufgrund ihres guten Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnisses zunehmend hoch- und höchstfeste Baustähle in Form von Blechen, Rohren und Profilstahl eingesetzt. Für Bauwerke mit Brandschutzanforderungen wird der Einsatz hochfester Baustähle derzeit jedoch durch fehlende Kenntnisse zum temperatur- und ratenabhängigen Werkstoffverhalten gehemmt. Für eine realitätsnahe Modellierung des Tragverhaltens von Stahlstrukturen stellen umfassende Kenntnisse zum Werkstoffverhalten eine essenzielle Grundlage dar. Im Rahmen des FOSTA-Forschungsvorhabens P 1502 werden systematische Untersuchungen zu den Werkstoffeigenschaften von höchstfesten Baustählen in Form eines umfangreichen Zugversuchsprogramms durchgeführt. Ziel ist es, das strukturelle Werkstoffverhalten während aller Phasen eines Brands, einschließlich der Abkühlphase, zu charakterisieren. Der vorliegende Beitrag thematisiert das Werkstoffverhalten von vergütetem Baustahl S960QL im Brandfall. Es werden Versuchsergebnisse stationärer sowie instationärer Warmzugversuche zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während der Heizphase vorgestellt, bewertet und mit bekannten Werkstoffmodellen verglichen. Ergänzend werden die Ergebnisse von Naturbrandversuchen zur Untersuchung des Werkstoffverhaltens in der Abkühlphase von Bränden sowie der Resttragfähigkeit präsentiert.

Mechanical material behaviour of ultra-high-strength structural steel S960QL in case of fire
Due to their good strength-to-weight ratio, high- and ultra-high-strength structural steels are increasingly used in multi-storey and industrial buildings in the form of plate material, pipes and sections. For structures with fire protection requirements, however, the use of high-strength structural steels is currently inhibited by a lack of knowledge regarding temperature- and rate-dependent material behaviour. Comprehensive knowledge of the material behaviour is a basis for a realistic modeling of the load-bearing behaviour of steel structures. Within the framework of the FOSTA-research project P 1502, systematic investigations of the structural material behaviour of ultra-high-strength steels are carried out in terms of an extensive tensile test program. The aim of the project is to characterise the mechanical material behaviour during all phases of a fire, including the cooling phase of natural fire scenarios. The paper addresses the material behaviour of quenched and tempered steel S960QL in fire. Steady state and transient state tensile test results are presented and used for the characterisation of the material behaviour during the heating phase of a fire and the comparison to common material models. In addition, the results of natural fire tests for the evaluation of the material behaviour in the cooling phase and the residual behaviour are presented.

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Decision tree for local + global imperfection combinations in double-symmetric prismatic membersStahlbau3/2023185Empfehlungen der Redaktion

Kurzfassung

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Weihnachtsaufgabe: Lösung und Gewinner der Weihnachtsaufgabe 2022Stahlbau3/2023186-188Stahlbau aktuell

Kurzfassung

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Stahlbau aktuell 3/2023Stahlbau3/2023189-194Stahlbau aktuell

Kurzfassung


Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches: Manfred Käsmaier Professor für Stahlbau in Holzminden

Zuschrift

Rezension

SZS steel news: Zürcher Kranbahntag 2023

ÖSTV News: 33. Österreichischer Stahlbautag 15./16. Juni 2023 in Graz

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau3/2023194Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Ernst & Sohn (Hrsg.)UBB 3/2023 - GesamtausgabeUnternehmerBrief Bauwirtschaft3/20231-40Gesamtausgabe

Kurzfassung

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Titelbild: Bauphysik 2/2023Bauphysik2/2023Titelbild

Kurzfassung


Zum Titelbild:
Im Norden Berlins wird derzeit ein Quartierprojekt mit einem vollständig neuen Anspruch an Nachhaltigkeit und Wohnkomfort realisiert. Auf knapp 7.000 m2 Dachfläche kommt hierbei die preisgekrönte Ganzdachlösung für Photovoltaik des Magdeburger Unternehmens Ennogie zum Einsatz. Marktführer VELUX baut auf das flexible Ennogie-Solardach, das sich mit Hilfe von Anpassungsmodulen an jede Dachfläche anpassen kann. Bewusst wird dabei auf spezielle Dachfenster im Rastermaß verzichtet. Planer und Architekten begrüßen diese Innovation. Sie genießen vollständige Freiheit bei der Auswahl und Platzierung der Fenster im Dach. Auch die Bewohner profitieren, denn lichtdurchflutete Räume und hohe Stromproduktion können nur gemeinsam erreicht werden. (Abb.: Ennogie Deutschland GmbH)

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Inhalt: Bauphysik 2/2023Bauphysik2/2023Inhalt

Kurzfassung

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Hall, MonikaEinfluss der Luftdichtheit auf den Heizwärme- und Klimakältebedarf bei neuen EinfamilienhäusernBauphysik2/202375-85Aufsätze

Kurzfassung

Die Luftdichtheit von Gebäuden hat einen Einfluss auf den Lüftungswärmestrom und damit auf den Heizwärme- und Klimakältebedarf. Der unkontrollierte Luftstrom durch Leckagen gewinnt mit zunehmendem Dämmniveau an Bedeutung. Um den Einfluss der Luftdichtheit bei hohem Dämmstandard auf den Heizwärme- und Klimakältebedarf zu untersuchen, werden verschiedene Szenarien mit einer thermischen Gebäudesimulation betrachtet. Zusätzlich werden an 28 neuen Einfamilienhäusern Luftdichtheitstests durchgeführt, um die Luftdichtheit von Standardneubauten zu bestimmen.
Die Simulationen bestätigen, dass der Heizwärme- und Klimakältebedarf mit zunehmender Undichtheit zunimmt. Infolge der großen Temperaturdifferenz zwischen innen und außen sowie höheren Windgeschwindigkeiten im Winter ist der Einfluss der Luftdichtheit auf den Heizwärmebedarf größer als auf den Klimakältebedarf im Sommer. Die ermittelte Luftdichtheit der gemessenen Gebäude weist im Mittel ein q50 = 0,8 m3/(h · m2) auf, was ein sehr guter Luftdichtheitswert ist. Ihr Heizwärmebedarf wird sich durch die Undichtheiten voraussichtlich um ca. 3 % bis 6 % gegenüber einem dichten Gebäude mit q50 = 0,6 m3/(h · m2) erhöhen. Der Klimakältebedarf wird sich um ca. 1 % bis 2 % reduzieren.

Airtightness impact on the heating and cooling demand of new single-family houses
The airtightness of buildings has an influence on the ventilation heat flow and thus on the heating and cooling demand. The uncontrolled air flow through leakages becomes more important with increasing insulation levels. Based on coupled thermal and air flow simulations, the influence of airtightness with a high insulation standard on the heating and cooling demand is investigated for different scenarios. In addition, airtightness measurements are carried out for 28 new single-family houses to determine the airtightness of standard new buildings.
The simulations confirm that the heating and cooling demand increases with decreasing airtightness. As a result of the large temperature difference between inside and outside and higher wind speeds in winter, the influence of airtightness on the heating demand is greater than on the cooling demand in summer. The average airtightness of the measured buildings is found to be q50 = 0.8 m3/(h · m2), which is a very good airtightness value. Their heating demand will probably increase by approx. 3-6 % due to the air leakage compared to a tight building of q50 = 0.6 m3/(h · m2). The cooling demand on the other hand will decrease by approx. 1-2 %.

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Normgerechter Fenstereinbau nach ÖNORM B 5320Bauphysik2/202385Aktuell

Kurzfassung

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Bräunlich, Kristin; Bruns, Alfred; Hartmann, Thomas; Broege, Martina; Schwede, Steffen; Kaufmann, Berthold; Rüschen, Kai; Zönnchen, EnricoUntersuchung von Dunstabzugssystemen in WohnküchenBauphysik2/202386-95Aufsätze

Kurzfassung

Angesichts der aktuellen Ereignisse wird einmal mehr bewusst, dass Energieeffizienz und damit die Reduktion des Energiebedarfs der Schlüssel zur dauerhaften Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern ist. Energieeffizienz am Gebäude beginnt dabei schon bei den einzelnen Komponenten. In einem aktuellen Forschungsvorhaben zu Dunstabzugssystemen in Wohnküchen konnten wesentliche Einsparpotenziale für diesen Bereich noch einmal beleuchtet werden.
Der Energieverbrauch von Abluftdunstabzugssystemen ergibt sich im Wesentlichen aus der Summe der Lüftungswärmeverluste durch den Abluftvolumenstrom (insbesondere ohne Wärmerückgewinnung) während des Kochvorgangs bzw. der Betriebszeit der Dunstabzugshaube und den Infiltrationsverlusten durch undichte Abluftklappen sowie Wärmebrückeneffekte, welche vor allem außerhalb der Betriebszeit wirksam sind.
Leckagemessungen an Abluftklappen (Mauerkästen) zeigten auf, wie hoch die Infiltration und damit der dauerhafte Luftaustausch bei marktüblichen Systemen tatsächlich sind. Außerdem wurden Versuche zur Ermittlung der Wrasenerfassung durchgeführt. Mit einem standardisierten Verfahren zur Ermittlung der Wrasenerfassung ließe sich die tatsächliche energetische Performance der Dunstabzugssysteme aufzeigen und damit die Kaufentscheidung der Endkunden hin zu effizienteren und geeigneteren Lösungen lenken.

Examination of cooker hoods in residential kitchens
In view of current developments, it has once again become clear that energy efficiency, and thus the reduction of energy demand, is the key to lasting independence from fossil fuels. Energy efficiency in buildings starts with the individual components. In a recent research project on cooker hood systems in residential kitchens, it was possible to shed light on significant savings potential in this area.
The energy consumption of cooker hood systems mainly results from the sum of the ventilation heat losses due to the exhaust air volume flow (without heat recovery) during the cooking process or the operating time of the cooker hood and the infiltration losses due to leaky exhaust air flaps outside the operating time as well as thermal bridging effects of the exhaust air flaps.
Leakage measurements on exhaust air dampers (wall boxes) showed how high the infiltration and thus the permanent air exchange actually are with standard systems on the market. In addition, tests were carried out to determine the capture efficiency of cooker hoods. A standardized method for determining the capture efficiency could be used to show the actual energy performance of cooker hood systems and thus steer the end customer's purchasing decision toward more efficient and more suitable solutions.

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Mayer, Erhard; Norrefeldt, VictorNeudefinition und Messung der Grenzschichtdicke an einer angeströmten Fläche - Ermittlung thermodynamischer und aerodynamischer Größen hierausBauphysik2/202396-106Aufsätze

Kurzfassung

In dieser Publikation werden die theoretische Grundlage sowie eine Messeinrichtung beschrieben, um den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten sowie die Scherspannung an einer angeströmten Wand zu messen. Hierzu misst das Convective Heattransfer Meter (CHM) den Temperaturabfall innerhalb der Strömungsgrenzschicht.
Für exponentiell ablaufende zeitliche Prozesse ist die Zeitkonstante &tgr; definiert als diejenige Zeitspanne, nach welcher eine Größe A(t) auf das 1/e-fache des Ursprungswerts abgefallen ist, mit der Euler-Zahl e = 2,718... Analog hierzu wird in diesem Beitrag für räumliche Prozesse mit exponentieller Annäherung anstelle der Zeitkonstanten &tgr; die Grenzschichtdicke d vorgeschlagen. Ein solcher Prozess liegt im viskosen Grenzschichtbereich einer angeströmten Wand vor. Dabei erfährt die parallel zur Wandoberfläche verlaufende Strömung U(y) aufgrund der Viskosität der Luft und der Reibung der Wandoberfläche eine Abbremsung bis hin zur Haftbedingung an der Wandoberfläche. Die neu definierte Grenzschichtdicke d ist jener Abstand von der Wand y = d, für den gilt, dass die lokale Strömungsgeschwindigkeit U(y=d) auf das (1-e-1)-fache der makroskopischen Strömungsgeschwindigkeit U(y=∞) angestiegen ist.
Im Unterschied zur oft verwendeten Grenzschichtdicke &dgr;, für die die Schwelle definitionsgemäß bei 99 % von U(y=∞) liegt, bietet die Neudefinition der Grenzschichtdicke d Vorteile hinsichtlich deren Messbarkeit sowie der Ermittlung der konvektiven Wärmeübertragung und der Ermittlung der Scherspannung an angeströmten Körpern.

New definition and measurement of the boundary layer thickness on a wall - Determination of thermodynamic and aerodynamic quantities
This publication describes the theoretical basis and a measuring device to measure the convective heat transfer coefficient and the shear stress on a wall exposed to the flow. For this purpose, the Convective Heat Transfer Meter (CHM) measures the temperature gradient within the flow boundary layer.
For exponential time processes, the time constant &tgr; is defined as the period of time after which a quantity A(t) has declined to a fraction of 1/e of the initial value, with the Eulerian number being 2.718... Analogous to this, the boundary layer thickness d is proposed for spatial processes with exponential approximation instead of the time constant &tgr;. Such a process occurs in the viscous boundary layer area of a wall exposed to flow. The flow velocity U(y) running parallel to the wall surface is decelerated due to the viscosity of the air and the friction of the wall surface until it reaches the condition of adhesion to the wall surface. The newly defined boundary layer thickness d is the distance from the wall y = d for which the local flow velocity U(y=d) has reached the fraction of (1-e-1) from the macroscopic flow velocity U(y=∞). In contrast to the frequently used boundary layer thickness &dgr;, for which the threshold is by definition 99 % of U(y=∞), the new definition of the boundary layer thickness d offers advantages in terms of its measurability and the determination of the convective heat transfer and the determination of the shear stress on bodies in contact with the flow.

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Borschewski, David; Albrecht, Stefan; Bischoff, Manfred; Blandini, Lucio; Bosch, Matthias; Dazer, Martin; Efinger, Dshamil; Eisenbarth, Christina; Haase, Walter; Kreimeyer, Matthias; Leistner, Philip; Nitzlader, Markus; Roth, Daniel; Sawodny, Oliver; van den Adel, Friederike; Voigt, Michael; Weber, SimonÖkobilanzierung adaptiver Hüllen und StrukturenBauphysik2/2023107-121Berichte

Kurzfassung

Die Bilanzierung von Umweltwirkungen spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung nachhaltiger und umweltfreundlicher Technologien und Konzepte. Dies gilt auch in der Entwicklung von Gebäuden mit adaptiven Hüllen und Strukturen und stellt darüber hinaus weitreichende Anforderungen an alle beteiligten Disziplinen. Die vollständige Integration der Ökobilanzierung in den Planungs- und Auslegungsprozess ermöglicht, Umweltwirkungen als Optimierungsgrößen in den komplexen, dynamischen Berechnungswerkzeugen einzusetzen. Die bisherigen Ergebnisse des SFB 1244 bescheinigen adaptiven Tragwerken und Fassaden großes Potenzial zur Einsparung von Ressourcen und Umweltwirkungen. Die ganzheitliche Betrachtungsweise, sowohl in Bezug auf den Lebenszyklus als auch auf die interdisziplinären Wechselwirkungen, stellt sicher, dass die relevanten Effekte und Einflüsse in der Bilanzierung berücksichtigt werden. Das stellt die Methode der Ökobilanzierung selbst jedoch vor neue Herausforderungen im Umgang mit einer Vielzahl an Varianten und den umfangreichen Wechselwirkungen zwischen Auslegung und Einflüssen auf Parameter in der Nutzungsphase, wie z. B. den Energieverbrauch oder die Lebensdauer.

Life cycle assessment of adaptive skins and structures
The assessment of environmental impacts is crucial in the development of sustainable and environmentally friendly technologies and concepts. The development of adaptive buildings is no exception and also places far-reaching demands on all disciplines involved. The full integration of life cycle assessment into the planning and design process makes it possible to use environmental impacts as optimization parameters in the complex, dynamic calculation tools. The results of SFB 1244 to date confirm that adaptive load-bearing structures and façades have great potential for saving resources and environmental impacts. The holistic approach, both in terms of the life cycle and the interdisciplinary dependencies, ensures that the relevant effects and influences are taken into account in the assessment. However, this confronts the life cycle assessment method with new challenges in dealing with a large number of variants and the extensive interactions between design and influences on parameters in the use phase, such as energy consumption or service life.

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Forschungsprojekt "ReKult" für nachhaltige Kulturerbe-BautenBauphysik2/2023121Aktuell

Kurzfassung

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Pinger, Thomas; Mensinger, Martin; Firan, Maria-MirabelaEmissivität von Zink-Aluminiumüberzügen unter Brandlast und Wirkung auf den FeuerwiderstandBauphysik2/2023122-131Berichte

Kurzfassung

In jüngerer Vergangenheit wurde bei klassisch feuerverzinkten Stahlbauteilen eine reduzierte Emissivität unter Brandbelastung nachgewiesen, die sich im Zuge der Heißbemessung gemäß DIN EN 1993-1-2 als vorteilhaft gegenüber einem ungeschützten Bauteil erweist. Im Zuge weiterführender Untersuchungen wurde nun die Emissivität von modernen Zink-Aluminiumüberzügen, die sich durch eine in Abhängigkeit vom Aluminiumgehalt von den standardmäßigen Überzügen abweichende Schichtcharakteristik auszeichnen, anhand von Kleinteilproben bestimmt, wobei verschiedene Konfigurationen abgeprüft wurden. Im Ergebnis zeigt sich über alle Varianten, dass ZnAl-Überzüge eine gegenüber Reinzink- bzw. quasireinen Zinküberzügen nochmals verbesserte, insbesondere bei höheren Temperaturen reduzierte Emissivität aufweisen. Bei Anwendung derselben zeigt sich die positive Wirkung auf den Feuerwiderstand von mit ZnAl-Schmelzen verzinkten Stahlkomponenten in Form einer verzögerten Aufwärmung und damit einer im Zuge der Heißbemessung ermittelten höheren Tragfähigkeit unter Brandbelastung bzw. das Potenzial zur Reduzierung des Stahlprofilquerschnitts und damit zur Ressourceneinsparung in einer relevanten Größenordnung.

Emissivity of zinc-aluminum coatings under fire loading and effect on the fire resistance
In the recent past, a reduced emissivity under fire load has been proofen for classic hot-dip galvanized steel, which proves to be advantageous compared to an unprotected steel member in the fire design according to DIN EN 1993-1-2. In the course of further investigations, the emissivity of modern zinc-aluminum coatings, which are characterized by a coating characteristic that differs from the standard coatings depending on the aluminum content, was determined on the basis of small scale samples, with various configurations being tested. The results for all variants show that ZnAl coatings exhibit a further improvement in emissivity compared with pure zinc or quasi-pure zinc coatings, and in particular a reduction in emissivity at higher temperatures. The application of these coatings has a positive effect on the fire resistance of steel components galvanized with ZnAl alloys in the form of a slower heating and thus a higher load-bearing capacity under fire load determined in the course of the fire design, and the potential for reducing the steel profile cross-section and thus saving resources by a relevant order of magnitude.

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Bauphysik Aktuell 2/2023Bauphysik2/2023132-143Bauphysik Aktuell

Kurzfassung


Aktuell:
Außergewöhnliche Betonfertigteilelemente mit nichtmetallischer Bewehrung für die Fassade des Montblanc-Hauses
Forschungsprojekt INTERESS-I: Alternative Wasserressourcen für mehr kühlendes Grün in der Stadt
Tagung Fassade 23 - Die klimapositive Fassade: das Potential der vertikalen Fläche
Ingenieurbaukunst 2024 - Konstruktion und Material mit geringem Klimafußabdruck
Normungsroadmap Circular Economy von DIN, DKE und VDI
13. Internationales BUILDAIR-Symposium: Luftdichtheit von Gebäuden und Lüftungssystemen
Europas größte Geothermie-Fachmesse GeoTHERM mit 41 % Besucherplus
VDPM-Leitlinien für das Verputzen von Mauerwerk und Beton aktualisiert
Nachfrage nach Umwelt-Produktdeklarationen (EPD) des IBU auf Höchststand in 2022
Neues DBV-Heft 50 “Nachhaltiges Bauen mit Beton - Band 1: Graue Emissionen und Lösungsansätze zum Klimaschutz”
IVH-Leitfaden für sicheren und nachhaltigen Umgang mit EPS-Wärmedämmstoffen
VFF-Merkblatt ES.02 überarbeitet für GEG-Anforderungen bei Fenstern, Türen und Fassaden
Planungsziele für nachhaltige Gebäude über alle Planungsphasen im Überblick mit dem “Terminplaner Nachhaltigkeit” der bayerischen Ingenieurkammer-Bau
8th International Congress on Construction History Zurich 2024 - Call for Abstracts
Studie von ifeu, FIW und VDPM: Wärmedämmung und Wärmepumpen sind zwei Seiten derselben Medaille
Stellungnahme zur Vergaberechttransformation: 18 Verbände befürchten massive Verwerfungen im deutschen Planungsmarkt

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBauphysik2/2023143-144Veranstaltungen

Kurzfassung

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Inhalt: Bautechnik 2/2023Bautechnik2/2023Inhalt

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Titelbild: Bautechnik 2/2023Bautechnik2/2023Titelbild

Kurzfassung


Zum Titelbild:
Für die Volksbank Raiffeisenbank Bayern Mitte eG mit Hauptsitz in Ingolstadt entsteht eine neue Unternehmenszentrale: der sogenannte Donautower. Hitzler Ingenieure Ingolstadt begleitet das Bauvorhaben seit Anfang 2020 als verantwortlicher Projektsteuerer. Weitere Informationen im Beitrag auf S. 109.
Quelle: Schulz und Schulz Architekten GmbH

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Ernst & Sohn (Hrsg.)Sonderheft: Kanal- und Rohrleitungsbau 2023Bautechnik2/20231-88Sonderheft

Kurzfassung

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Bartels, Jan-Hauke; Gebauer, Daniel; Marx, SteffenEinflüsse auf die Messunsicherheit von SHM-Systemen und deren Kompensation am Beispiel von Laser-DistanzmessungenBautechnik2/202367-74Aufsätze

Kurzfassung

Structural Health Monitoring (SHM) wird immer wichtiger für die Überwachung von Ingenieur- und Infrastrukturbauwerken, da sie kontinuierlich Informationen generieren und eine Zustandsbewertung in Echtzeit ermöglichen. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Überwachung ist jedoch, dass die Veränderungen des Zustands aufgrund von Deterioration nur geringfügig sind. Zugleich beeinflussen Umwelteinflüsse wie die Temperatur, oder die Messsystemkomponenten selbst, das Messsignal. Es stellt sich die Frage, wie diese Einflüsse minimiert werden können. Um dies zu untersuchen, werden Laser-Triangulationssensoren (LTS) getestet und die Messunsicherheit aufgrund von Temperatureinflüssen ermittelt. Es zeigt sich, dass die Messunsicherheit des Messsystems nur geringer als typische Zustandsänderungen an Bauwerken ist, solange eine Temperaturkompensation durchgeführt wird. Außerdem kann festgestellt werden, dass der Sensor - im Vergleich zu Kabel und Messverstärker - den größten Einfluss auf die Messunsicherheit des Messsystems hat und die Kabellänge bei LTS mit Stromausgang keinen Einfluss aufweist.

On the temperature influence on laser measurements and their compensation
Structural Health Monitoring (SHM) is becoming increasingly important for monitoring engineering and infrastructure structures as it continuously generates information and enables real-time condition assessment. However, one of the main challenges in monitoring is that the changes in condition due to deterioration are small. At the same time, environmental influences such as temperature or the measurement system components themselves affect the measurement signal. The question arises how this influence can be minimized. To investigate this, laser triangulation sensors (LTSs) are tested and the measurement uncertainty due to temperature influences is determined. It is shown that the measurement uncertainty of the measurement system is only lower than typical changes in the condition of structures as long as temperature compensation is performed. In addition, it can be determined that the sensor, compared to the cable and measuring amplifier, has the greatest influence on the measurement uncertainty of the measurement system and that the cable length has no influence for LTS with current output.

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Becker, Steven; Tschickardt, ThomasBIMTakt - Optimierung der Produktionsplanung durch ganzheitliche Integration von BIM und Lean ConstructionBautechnik2/202375-85Aufsätze

Kurzfassung

Nach wie vor wird der Großteil der Bauprojekte mittels längst überholter Werkzeuge geplant und gesteuert. Projektspezifische Informationen werden aus einfachen 2D-Planzeichnungen entnommen. Die spätere terminliche Steuerung der Bauausführung wird immer noch mit Balkenterminplänen durchgeführt. Der große Nachteil ist, dass diese meist statische Form der Informationsweitergabe mit einem hohen Fehlerpotenzial einhergeht, denn viele Bauprojekte sind gekennzeichnet durch sich stetig ändernde Rahmenbedingungen, die eine dynamische Reaktion zu jeder Projektphase erfordern. Die digitale BIM-basierte Arbeitsmethode (Building Information Modeling) ist in diesem Zusammenhang ein zentrales Werkzeug, um bereits in frühen Projektphasen eine verlässlichere Planung sicherzustellen und Informationsbrüche zu minimieren. In den letzten Jahren konnte sich zudem die Methode des Lean Construction Management einschließlich verschiedener Werkzeuge, wie bspw. die Taktplanung und Taktsteuerung zur Optimierung der Terminplanung und Steuerung, in der deutschen Baubranche etablieren. Trotz vielfacher Vorteile werden beide Ansätze gegenwärtig noch nicht in einer ganzheitlichen Weise miteinander kombiniert. Nachfolgend wird daher ein Konzept entwickelt, mit dessen Hilfe eine voll automatisierte Ableitung detaillierter Taktpläne auf Basis eines Bauwerksinformationsmodells ermöglicht wird. Zu Beginn werden die Randbedingungen an einen Lean-basierten Taktplan evaluiert. Anschließend sollen einem Bauwerksinformationsmodell sowohl die geometrischen als auch die prozessrelevanten Informationen automatisiert entnommen werden, um so einen projektspezifischen Taktplan zu generieren. Dadurch soll der gegenwärtig noch analoge Prozess der Taktplanerstellung automatisiert und in eine modellbasierte Arbeitsweise integriert werden.

BIMTakt - optimization of production planning through the holistic integration of BIM and Lean Construction
Many construction projects are still planned and controlled using outdated tools. Project specific information are derived from simple 2D drawings. The controlling of the project schedule is still done using Gantt-charts. The biggest disadvantage of this static distribution of information is the high number of potential flaws due to the loss of information. So many construction projects are characterized by ever-changing circumstances which would demand for an agile and dynamic reaction during every phase of the project. The digital BIM-based working method (building information modeling) has become a central tool in order to obtain reliable planning and minimize the loss of information. In recent years Lean Construction Management along with its tools such as takt time planning takt and time control managed to establish itself in the German construction industry. Even though these methods have many advantages they have not been used holistically. Because of that a concept is being developed which will enable a fully automated generation of detailed takt plans from the respective Building Information Model. In the beginning the necessary constraints will be evaluated. Following, all the necessary geometrical and process-relevant information will be automatically derived from the model in order to then generate a respective takt plan. By doing so, the current process of takt time planning, which in fact is mostly analog, will be automated and integrated into a BIM-based working method.

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Nieborowski, Sonja; Windmann, Sarah; Bednorz, Jennifer; Hindersmann, Iris; Zinke, TimDigitaler Zwilling Brücke im Betrieb - Mögliche AnwendungsfälleBautechnik2/202386-93Aufsätze

Kurzfassung

Der Digitale Zwilling Brücke leistet einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zum prädiktiven Lebenszyklusmanagement. In der Lebenszyklusphase “Betrieb” kann der Digitale Zwilling Brücke als effizientes Werkzeug in Bezug auf Analysieren, Vorhersagen, Steuern und Überwachen dienen. Ziel ist eine optimierte Erhaltung, deren Bedeutung angesichts der aktuellen Herausforderungen für Ingenieurbauwerke weiter steigt. Relevante Stakeholder mit ihren Bedarfen und Anforderungen müssen frühzeitig in die Konzeption des Digitalen Zwillings Brücke eingebunden werden. Dieser Weg wird durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) in vielfältigen Forschungsprojekten verfolgt und auch in einem laufenden Projekt zur Entwicklung einer Gesamtkonzeption des Digitalen Zwillings Brücke fortgeführt. Mögliche Anwendungsfälle wurden gesammelt und den Themenbereichen “Betriebsprozesse”, “Erhaltungsplanung und -durchführung” sowie “Strategisches Lebenszyklusmanagement” zugeordnet. Im Rahmen eines Workshops dienten die Anwendungsfälle der Diskussion und zur initialen Priorisierung mit Stakeholdern. Die Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für die Ausarbeitung des modularen Gesamtkonzepts Digitaler Zwilling Brücke und den Weg in die Praxis.

Use cases of a digital twin bridge in operation
The digital twin bridge makes an important contribution on the way to predictive life cycle management. The potentials are many, especially in the life cycle phase “operation”. There, the digital twin bridge can serve as an efficient tool in terms of analyses, predictions, control and monitoring. The goal is optimized maintenance, the importance of which continues to grow in view of the current challenges for civil engineering structures. It is therefore particularly important that relevant stakeholders with their needs and requirements are involved in the conception of the digital twin bridge at an early stage. This approach is being pursued by the German Federal Highway Research Institute (BASt) in various research projects that already cover partial aspects of the digital twin and is also being continued in an ongoing project to develop an overall concept for the digital twin bridge. Possible use cases were collected and assigned to the topics of “operational processes”, “maintenance planning and implementation” and “strategic life cycle management”. In a workshop, the use cases were discussed and initially ranked by and with stakeholders. The results form an important basis for the elaboration of the modular overall concept of the digital twin bridge and the way into practice.

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Roller, Fabian; Kleiber, Stephanie; Drefke, Christoph; Stegner, Johannes; Meier, ClaasErmittlung thermischer Untergrundeigenschaften zur Optimierung der KabeldimensionierungBautechnik2/202394-100Berichte

Kurzfassung

Die Dimensionierung von Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ) basiert auf detaillierten Kenntnissen des Baugrunds im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund dessen wurde für die Realisierung der Windstromleitung SuedLink mit einer Trassenlänge von ca. 700 km ein Messprogramm entwickelt, das eine sehr große Anzahl an reproduzierbaren Wärmeleitfähigkeitsuntersuchungen ermöglicht. Mithilfe eines hocheffizienten Versuchsstands können damit vom gesättigten bis zum ofentrockenen Zustand einer Bodenprobe die korrespondierenden Wärmeleitfähigkeitswerte ermittelt werden. Die Auswertung der Wärmeleitfähigkeits-Wassergehalts-Beziehung wurde maßgeblich weiterentwickelt, wobei die Steinanteile des Bodens und die Grundwasserverhältnisse Berücksichtigung finden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Planung der Kabeldimensionierung zur Optimierung von Kabelachsabständen ein und tragen somit zur Minimierung der Projektkosten und der Eingriffe in die Natur bei. Darüber hinaus dienen die zahlreichen Messergebnisse der Erweiterung bestehender Datenbanken für Wärmeleitfähigkeitswerte, um für zukünftige Erdkabelprojekte über sog. Pedotransferfunktionen die Anzahl der benötigten Messungen zu verringern.

Determination of thermal soil properties for optimization of cable dimensioning
The dimensioning of extra-high voltage direct current transmission lines (HVDC) is based on detailed knowledge of the ground with regard to its thermal conductivity. Therefore, a methodology to determine reproducible values of the thermal conductivity of soils was developed for the construction of the 700 km long wind power line SuedLink. With the aid of a highly efficient test rig, the corresponding thermal conductivity values can be determined from the saturated to the ovendried state of a soil sample. The evaluation of the thermal conductivity-water content relationship has been significantly further developed, taking into account the stone content of the soil and the groundwater conditions. These results are used in the planning of the cable dimensioning for the optimization of cable axis distances in order to minimize the project costs and the environmental impact. In addition, a comprehensive database for thermal conductivity values will be created in order to limit the effort for soil exploration for future earthworks projects by means of so-called pedotransfer functions.

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Moormann, ChristianJahresbericht 2022 des Arbeitskreises "Pfähle" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT)Bautechnik2/2023101-107Berichte

Kurzfassung

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