Artikeldatenbank
Autor(en) | Titel | Zeitschrift | Ausgabe | Seite | Rubrik |
---|---|---|---|---|---|
Kain, Günther; Tudor, Eugenia; Dettendorfer, Anna; Barbu, Marius-Catalin | Potenzial von Baumrinde für den Einsatz als Schallabsorptionsmaterial | Bauphysik | 3/2020 | 124-130 | Aufsätze |
KurzfassungBaumrinde ist ein natürlich hoch optimiertes Material, das als periphere Grenzschicht eines Baumes diesen vor mannigfaltigen Beschädigungen schützt. Daher weist Baumrinde interessante technologische Eigenschaften wie eine geringe Dichte und gute biologische Beständigkeit auf. In der Holzindustrie fallen große Mengen von Baumrinde in Stückform an, welche nur in geringem Ausmaß stofflich höherwertig veredelt werden. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden Dämmplatten aus Lärchenrinde erzeugt und deren innere Struktur mittels Computertomographie untersucht. Der Schallabsorptionskoeffizient von Platten unterschiedlichen Aufbaus wurde mittels Impedanzmessung bestimmt und es wurden die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen untersucht. Es zeigte sich, dass Lärchenrindenplatten als Absorber für Frequenzen über 500 Hz gute Eigenschaften aufweisen und, dass über die Partikelgröße die Frequenz des Schallabsorptionsmaximums beeinflusst werden kann. x | |||||
Vogel, Albert; Benz, Alexander; Völker, Conrad | Untersuchung des Wärmeübergangs von zyklisch beanspruchten Betonzylindern | Bauphysik | 3/2020 | 131-138 | Aufsätze |
KurzfassungWiederkehrende Belastungen, wie sie beispielsweise an Brücken oder Windenergieanlagen auftreten, können innerhalb der Nutzungsdauer solcher Bauwerke bis zu 109 Lastwechsel erreichen. Um das dadurch eintretende Ermüdungsverhalten von Beton zu untersuchen, werden diese zyklischen Beanspruchungen in mechanischen Versuchen mit Prüfzylindern nachgestellt. Damit Versuche mit solch hohen Lastwechselzahlen in akzeptablen Zeitdauern durchgeführt werden können, wird die Belastungsfrequenz erhöht. Als Folge dieser erhöhten Belastungsfrequenz erwärmen sich allerdings die Betonprobekörper, was zu einem früheren, unrealistischen Versagenszeitpunkt führen kann, weshalb die Erwärmung begrenzt werden muss. Um die Wärmefreisetzung in der Probe zu untersuchen, wurden Versuche und Simulationen durchgeführt. Im Beitrag wird die analytische und messtechnische Analyse des Wärmeübergangs an erwärmten Betonzylindern vorgestellt. Resultierend daraus wird eine Möglichkeit zur Reduktion der Erwärmung an zyklisch beanspruchten Betonzylindern vorgestellt. x | |||||
Schöndube, Tim; Beecken, Christoph; Becker, Sabine; Carrigan, Svenja; Kornadt, Oliver | Weiterentwicklung der Energieeinsparverordnung - Ansätze zur Berücksichtigung der Herstellungs-, Nutzungs- und Instandhaltungsphase von Gebäuden | Bauphysik | 2/2020 | 51-61 | Aufsätze |
KurzfassungDie wesentlichen Anforderungen an die energetische Qualität von Gebäuden werden in Deutschland bisher in der Energieeinsparverordnung (EnEV) formuliert. In absehbarer Zeit wird die EnEV durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) ersetzt. Beiden Regelwerken ist gleich, dass lediglich der Energiebedarf, resultierend aus der Nutzungsphase eines Gebäudes, zu bilanzieren ist. Der Energieaufwand für die Herstellung und Instandhaltung von Gebäuden sowie für den Rückbau und die Entsorgung von veralteten Gebäudekomponenten wird dabei außer Acht gelassen. In der Vergangenheit war diese Einschränkung vertretbar. Mit der Entwicklung hocheffizienter Gebäude sinkt jedoch der Energiebedarf in der Nutzungsphase in hohem Maße und eine Neubewertung ist erforderlich. Wissenschaftliche Untersuchungen am Beispiel eines Ein- und eines Mehrfamilienhauses, welche die aktuellen Anforderungen der EnEV erfüllen, haben ergeben, dass über einen Zeitraum von 50 Jahren die Herstellungs- und Instandhaltungsphase zusammen einen Anteil von 30 % (EFH) bzw. 38 % (MFH) des gesamten Primärenergiebedarfs, nicht erneuerbar verursacht. Für diesen Anteil sind jedoch bisher keine gesetzlichen Vorgaben zu beachten. Es sind somit über die Gebäudenutzungsphase hinaus erhebliche Einsparpotenziale im Baubereich vorhanden. Zur Aktivierung dieser Potenziale werden im Rahmen dieses Artikels Ansätze zur Berücksichtigung der Herstellungs-, Nutzungs- und Instandhaltungsphase bei der energetischen Bewertung von Gebäuden vorgestellt. x | |||||
Flemming, Daniela; Zhao, Mosha; Harder, Nadine; Leistner, Philip; Park, Sumee | Parameterstudie zum energetischen Einsparpotenzial mit adaptiven Fassadenelementen zur lokalen Heizung | Bauphysik | 2/2020 | 63-72 | Aufsätze |
KurzfassungDie Arbeitswelt hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Heutzutage werden viele Büros, Besprechungsräume, aber auch andere Räume wie Vorlesungssäle, Unterrichtsräume sowie Hotelzimmer nur noch temporär genutzt. Die thermische Konditionierung orientiert sich jedoch immer noch an stationären Temperatursolllinien. Dies bedeutet, dass eine entsprechende Solltemperatur bereits vor Eintreffen des Nutzers im Raum erreicht sein und über den gesamten Arbeitstag vorgehalten werden muss, unabhängig davon, ob sich tatsächlich ein Nutzer im Raum aufhält. Adaptive Fassaden mit integrierten Heiz- bzw. Kühlelementen sind dazu in der Lage, sich verändernden Bedingungen, z. B. aufgrund von temporärer Nutzung eines Arbeitsplatzes, lokal und ohne Zeitverzögerung anzupassen, und so eine optimale Aufenthaltsqualität sicherzustellen. So ist während der Heizperiode ein deutlich niedrigeres Temperaturniveau ausreichend und sobald der Nutzer im Raum eintrifft, können durch Einschalten der lokalen Heizung unverzüglich behagliche Bedingungen hergestellt werden. Dies birgt insbesondere im Ultraleichtbau ein großes Energieeinsparpotenzial in sich. In vorangegangenen Untersuchungen wurde die thermischen Behaglichkeit unter transienten Bedingungen [1] beleuchtet sowie die bauphysikalische Funktionalität und Umweltwirkung einiger Beispiele auf Bauteil- sowie auf Raumebene von adaptiven Leichtbaukonstruktionen [2, 3] behandelt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden Szenarien für den Betrieb von adaptiven Fassadenelementen mit lokalen Heizsystemen entwickelt. Im hier vorliegenden Beitrag wird nun das energetische Einsparpotenzial der lokalen Systeme gegenüber der konventionellen Raumheizung betrachtet. x | |||||
Kaufmann, Peter; Mai, Franziska; Baars, Sebastian; Groß, Martin; Frenzel, Christoph | Entwicklung einer multifunktionalen Innenwanddämmung unter Verwendung hochdämmender, dünner, innovativer Glasfaser-VIP | Bauphysik | 2/2020 | 73-85 | Aufsätze |
KurzfassungGesamtziel des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens war die Verfahrens- und Produktentwicklung hochdämmender, kostengünstiger Bauelemente geringer Dicke mit Glasfaserstützkern sowie die Entwicklung und Erprobung konstruktiver und technologischer Lösungen für diverse Applikationen mit höchsten Anforderungen an die Wärmedämmung und Energieeffizienz. x | |||||
Vogel, Albert; Völker, Conrad; Bode, Matthias; Marx, Steffen | Messung und Simulation der Erwärmung von ermüdungsbeanspruchten Betonprobekörpern | Bauphysik | 2/2020 | 86-93 | Aufsätze |
KurzfassungIm vorliegenden Beitrag werden Messungen und Berechnungen vorgestellt, die die Temperaturentwicklung in Betonzylindern aufgrund zyklischer Beanspruchung genau beschreiben. Die Messungen wurden in einem Versuchsstand, die Berechnungen im FEM-Programm ANSYS durchgeführt. Mithilfe der Temperaturmessungen konnten die Simulationen für die Temperaturentwicklung der Betonzylinder mit der verwendeten Betonrezeptur validiert werden. Die Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass bei zyklischer Probekörperbelastung und der einhergehenden Probekörperdehnung Energie dissipiert wird und diese maßgeblich für die Erwärmung der Probe verantwortlich ist. x | |||||
Arnold, Matthias; Maderebner, Roland; Dietsch, Philipp; Winter, Stefan | Diagonallagenholz (DLH) - Ressourceneffizienz durch diagonale Orientierung einzelner Lagen: Bestimmung der Steifigkeitsparameter und Verformungsanalysen | Bautechnik | 8/2023 | 444-462 | Aufsätze |
KurzfassungDieser Aufsatz befasst sich mit der Entwicklung von diagonal verklebtem Brettsperrholz (Diagonallagenholz - DLH), einem Laminat aus Massivholzlamellen, welche zur Anpassung der Steifigkeitseigenschaften in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet werden. DLH stellt somit eine anwendungsoptimierte Weiterentwicklung von Brettsperrholz (BSP) dar und erreicht bei gleichem Materialeinsatz verbesserte mechanische Eigenschaften. Der Beitrag beschäftigt sich mit der analytischen Herleitung der Steifigkeitsmatrix, der experimentellen Charakterisierung und numerischen Verformungsanalysen. Die Untersuchungen wurden mit spezifischen DLH-Serien durchgeführt, welche durch die Ausrichtung von Lagen unter Winkeln von ±45° bzw. ±30° (±60°) gekennzeichnet sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die Torsionssteifigkeit im Vergleich zu BSP deutlich erhöht ist. Diese Eigenschaft ist vielversprechend für die Anwendung von DLH in Platten unter zweiachsiger Biegebeanspruchung, wie z. B. punktgestützten Flachdecken. Hierbei verspricht die diagonale Ausrichtung einzelner Lagen zudem Homogenisierungseffekte bei der Verteilung von Biege- und Schubspannungen. Gleichzeitig führt die diagonale Orientierung einzelner Lagen zu einer Erhöhung der Scheibenschubsteifigkeit, welche hinsichtlich aussteifender Wand- und Deckenelemente von großem Interesse ist. Die Forschung an DLH hebt die Relevanz und Eignung diagonal ausgerichteter Lagen in Massivholzelementen für einen effizienteren und damit nachhaltigen Umgang mit der Ressource Holz hervor. x | |||||
Diers, Johannes; Wenner, Marc; Slovák, Bohdana; Marx, Steffen | Zulässige Schienendruckkräfte für den Nachweis der Gleis-Tragwerks-Interaktion bei Fester Fahrbahn | Bautechnik | 8/2023 | 463-475 | Aufsätze |
KurzfassungBeim modernen Oberbau mit lückenlos verschweißter Schiene entstehen auf Brücken durch die Interaktion mit dem Bauwerk höhere axiale Beanspruchungen der Schiene als auf dem Damm. Beim Schotteroberbau gilt es die Druckkräfte in der Schiene zu begrenzen, um Gleisverwerfungen zu vermeiden. Dazu wurden in den 1980er-Jahren umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, woraus ein Grenzwert für die zulässigen zusätzlichen Druckspannungen von 72 MPa definiert wurde. Bei der Festen Fahrbahn liegen jedoch keine Erfahrungen zum Verhalten unter großen Druckkräften vor und der erhöhte Grenzwert von 92 MPa beruht auf keiner wissenschaftlich nachvollziehbaren Basis. Für den Fall der EÜ Itztal auf der Neubaustrecke Ebensfeld-Erfurt konnte der Nachweis der zusätzlichen Druckspannungen mit dem Grenzwert von 92 MPa nicht erbracht werden. Um fallspezifisch einen neuen Grenzwert festlegen zu können, wurden Untersuchungen vorgenommen, die in diesem Aufsatz vorgestellt werden. Das Verhalten des Systems unter großen Druckkräften wurde rechnerisch und experimentell untersucht. Für den Nachweis einer ausreichenden Sicherheit des Systems bei großen Schienendruckkräften wurden Grenzzustände festgelegt und für abgesicherte Einwirkungskombinationen nachgewiesen. Das Fallbeispiel zeigt die Reserven des Systems auf und legt eine mögliche Methode für eine grundsätzliche Überarbeitung des Grenzwerts der Schienendruckspannungen beim System Feste Fahrbahn vor. x | |||||
Schwarz, Jochen; Maiwald, Holger; Abrahamczyk, Lars; Hallermann, Norman; Morgenthal, Guido | Methoden für digitale 3D-Lagebilder: Erfahrungen aus dem Hochwasser 2021 | Bautechnik | 7/2023 | 358-373 | Aufsätze |
KurzfassungDas Hochwasserereignis vom Juli 2021 hat in den besonders betroffenen Gebieten von Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen schwere strukturelle Schäden an der allgemeinen Bebauung und der Infrastruktur hinterlassen. Zur Bewältigung der Folgen und Vorbereitung künftiger Ereignisse wurden verschiedene Forschungsprojekte initiiert, deren inhaltliche Abstimmung und Verzahnung durch die Autoren im Bereich der Lagebilderstellung in Form von themendifferenzierten Workshops angestrebt wurde. Der Beitrag konzentriert sich auf die Erhebung und Aufbereitung von Schadensdaten sowie erste methodische Ansätze, die Lagebilderstellung aus der Sicht der verschiedenen Hauptakteure konzeptionell zu strukturieren und im Zeitfenster effizient zu gestalten. Im Ergebnis stehen Elemente eines (noch ausstehenden) Tools für die schnelle Lageeinschätzung und Unterstützung der Einsatzkräfte, die Begründung von Maßnahmen zur temporären Gebäudesicherung und Unterstützung des Wiederaufbaus auf Basis von belastbaren Risikoszenarien und Schadensprognosen. Anhand und nach Auswertung verfügbarer Daten- und Informationsquellen wird dargestellt, wie rein technisch (Befliegung) sowie empirisch (auf Basis weiterentwickelter Schadensfunktionen) die Erstellung von Lagebildern qualifiziert und die Verfügbarkeit entscheidungsrelevanter Informationen zeitlich vorgelagert werden kann. Schlussfolgerungen und Empfehlungen aus den Untersuchungen und Workshops werden aus Anwendersicht zusammengefasst. x | |||||
Monka-Birkner, Johanna; Reinäcker, Moritz; Krafczyk, Christina; Knufinke, Ulrich; Marx, Steffen | Denkmalgeschützte Eisenbahnbrücken - Potenziale für das nachhaltige Bauen | Bautechnik | 6/2023 | 291-298 | Aufsätze |
KurzfassungHistorische Eisenbahnbrücken stehen aufgrund ihrer bautechnikgeschichtlichen Bedeutung und der Anforderung nach Erneuerung immer wieder im Spannungsfeld zwischen Denkmalpflege und Baupraxis; das erklärte Ziel aller Beteiligten sollte es aber sowohl aus der Perspektive des kulturellen Erbes als auch aus der der Ressourcenökonomie sein, sie zu erhalten und weiter zu nutzen. Es wird herausgestellt, dass historische Eisenbahnbrücken im Kontext ihres Netzes zu betrachten sind, da ihre primäre Funktion die Überführung einer Strecke darstellt. Aufgrund dieser Funktion ist ein notwendiges Maß an Veränderbarkeit auch bei jenen Eisenbahnbrücken zu gewährleisten, die unter Denkmalschutz stehen. Durch die notwendigen Veränderungen müssen immer wieder Brücken ersetzt werden. Dabei ist auffällig, dass die Struktur der erneuerten Bauweisen in ihrer konstruktiven und gestalterischen Diversität abnimmt. Auch im Sinne der Nachhaltigkeit sollten Eisenbahnbrücken geschützt und gleichzeitig veränderbar sein, damit die einzelnen Bauwerke möglichst lange erhalten bleiben. Schonung von Ressourcen durch Erhaltung statt Abbruch und Neubau können Hand in Hand mit den Zielen der Denkmalpflege gehen, wenn dabei materielle und ideelle Ressourcen für kommende Generationen erhalten bleiben. Die drei Kriterien der Nachhaltigkeit werden hier für den Eisenbahnbrückenbau überprüft. Abschließend werden Beispiele für eine erfolgreiche Erhaltung und eine gelungene Erneuerung aufgezeigt. x | |||||
Grunert, Günther; Behnke, Ronny; Liu, Xiaohan | Dynamische Zug-Brücken-Kompatibilität: Das Referenzverfahren als neue Nachweisform | Bautechnik | 6/2023 | 299-309 | Aufsätze |
KurzfassungNeu entwickelte Schienenfahrzeuge sind vor ihrem Einsatz auf dem Schienennetz der DB Netz AG hinsichtlich dynamischer Brückenkompatibilität zu untersuchen. Hierbei wird die dynamische Einwirkung auf Brücken aus Zugüberfahrt (Zug-Brücken-Interaktion) anhand von dynamischen Berechnungsergebnissen im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) und im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) bewertet und mit rechnerischen (bisher statischen) Mindestkapazitäten der Infrastruktur (Widerstand) verglichen. In diesem Beitrag wird eine neue Nachweisform vorgestellt, welche ermöglicht, die vorhandenen statischen Kapazitäten der Brücken um vorhandene dynamische Kapazitäten zu erweitern. Diese erlauben i. d. R. höhere zulässige Fahrzeuggeschwindigkeiten im Netz. Hierfür wird auf rechnerische Ergebnisse und datenbankgestütztes Expertenwissen (Fusion) aus Kurz- und Langzeitüberwachungen von Bestandsfahrzeugen und deren Einwirkung auf die Infrastruktur zurückgegriffen, um den Brückenbestand für diese Bestandsfahrzeuge als betriebserprobt zu erklären. Auf dieser Basis ist eine ansetzbare dynamische Kapazität für Neufahrzeuge formulierbar. Das Vorgehen wird exemplarisch für den ICE 3 (Bestandsfahrzeug) und die Neuentwicklung der Baureihe (BR) 408 (ICE 3neo) gezeigt. x | |||||
Seiffert, Annemarie; Elting, Sarah; Fangue, François Marie Nyobeu | Kennzahlen für das Erhaltungsmanagement von Wasserbauwerken auf Basis von Schadensdaten | Bautechnik | 5/2023 | 230-238 | Aufsätze |
KurzfassungDie Kombination aus Personalmangel, knappen Investitionsmitteln und Überalterung des Infrastrukturbestands hat den Druck auf die Erhaltung der Verkehrswasserbauwerke erhöht. Die exakte Zustandsbewertung bestehender Bauwerke nimmt daher eine immer wichtigere Rolle bei der Beurteilung der Dringlichkeit von Investitionsmaßnahmen ein. Die hierfür im Wasserbau angewandte vierstufige Schadensbewertung führt jedoch zu vergleichsweise wenig differenzierten Zustandsnoten. Dem steht der Bedarf an detaillierten Informationen zum Handlungsbedarf gegenüber. Untersuchungen zu Kennzahlen für das Erhaltungsmanagement haben sich in einem Forschungsprojekt der Bundesanstalt für Wasserbau dieser Problematik angenommen. Im Ergebnis stehen anforderungsspezifische Zustandskennzahlen. Sie erweitern die Schadensbeurteilung des Inspektionspersonals um eine Klassifizierung der Schadensauswirkung auf der Basis von Schadensdaten. Die entwickelten Kennzahlen können als ein Indikator für einen erhöhten Erhaltungsbedarf gesehen werden, der durch weitere für das Erhaltungsmanagement relevante Informationen, z. B. Kosten, standardisierte Erhaltungsmaßnahmen, ergänzt werden kann. x | |||||
Mendgen, Anna | Entwicklung von Prototypen für Balkone und Loggien aus Infraleichtbeton (ILC) unter Berücksichtigung bauphysikalischer Aspekte und der Anforderungen aus der Fertigung | Bautechnik | 5/2023 | 239-249 | Aufsätze |
KurzfassungIm Rahmen des von der DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) geförderten Forschungsprojekts ILVO (Vorfabrikation von Fertigteilen aus Infraleichtbeton) wurden 2019-2021 Fertigteile aus ILC für den Geschosswohnungsbau an der TU Berlin entwickelt. Die daraus resultierenden Protoypen wurden 2022-2023 in Form von Modellen in der Ausstellung “Technoscape: The Architecture of Engineers” (Kuratoren: Maristella Casciato, Pippo Ciorra) im MAXXI Museum in Rom ausgestellt. Das Bauen mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton (ILC) bietet eine Reihe an Vorteilen gegenüber dem herkömmlichen Bauen mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Dies wird im Geschosswohnungsbau insbesondere bei der Konstruktion von Fenstern, Balkonen und Loggien deutlich. Details, die sonst kompliziert und aufwendig sind und gerade im Bereich von Wärmebrücken Probleme aufweisen, können mit Infraleichtbeton neu gedacht werden. Im Folgenden sollen die Vorteile des Bauens mit großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton im Geschosswohnungsbau aufgezeigt werden. Darauf aufbauend werden die Grundlagen des Entwurfs, der Konstruktion sowie der Fertigung von großformatigen Elementen aus Infraleichtbeton erklärt und die Entwicklung von drei exemplarischen Prototypen (französischer Balkon, Balkon, Loggia) für den Geschosswohnungsbau erläutert. Weiter wird ein Bezug zum seriellen Bauen im Hochbau und Ingenieurbau hergestellt. x | |||||
Sigalov, Katharina; König, Markus | BIMcontracts - sichere digitale Transaktionen in der Baubranche | Bautechnik | 4/2023 | 174-179 | Aufsätze |
KurzfassungBIMcontracts befasst sich mit der Erarbeitung einer innovativen Lösung zur Automatisierung des Zahlungs- und Vertragsmanagements im Bauwesen. Dabei geht es darum, die vertragliche Abwicklung von Bauleistungen in der Zukunft schneller, transparenter und vertrauenswürdiger zu gestalten. Dieses Ziel kann durch die Kombination von Blockchain-basierten Smart Contracts mit digitalen Bauwerksmodellen erreicht werden, wodurch sichere automatisierte Vertragsstrukturen und Abrechnungsprozesse etabliert werden können. Als Vertragsgrundlage dient das digitale Bauwerksmodell mit der verknüpften Leistungsbeschreibung. Um den Zahlungsverkehr zu automatisieren, wird auf dieser Basis ein Abrechnungsplan abgestimmt, in dem die Abrechnungseinheiten und die zugeordneten Zahlungen definiert sind. Der digitale Vertragsbestandteil umfasst insbesondere Abwicklungsmodalitäten, die als Wenn-dann-Beziehungen in einem Smart Contract ausgedrückt und automatisiert weiterverarbeitet werden. x | |||||
Mösl, Martin; Tautschnig, Arnold | Prognostische Ermittlung der Lebenszyklusrendite mit BIM | Bautechnik | 4/2023 | 180-189 | Aufsätze |
KurzfassungDer Werterhalt von Immobilien wird zunehmend durch die Einbeziehung von Nachhaltigkeitsaspekten in der Planung sichergestellt. Dadurch ist bereits in der Phase der Projektentwicklung die lebenszyklusbezogene Betrachtung der künftigen Ertragssituation einer Immobilie erforderlich. Durch Gegenüberstellung der Erlöse zu den Lebenszykluskosten lässt sich die von den Autoren so bezeichnete Lebenszyklusrendite (LZR) als prognostischer Parameter zur Beurteilung der Rentabilität einer Investition ermitteln. In diesem Beitrag werden zur Ermittlung der LZR die zu einem frühen Zeitpunkt vorhandenen Projektinformationen in ein digitales Bauwerksmodell eingebunden. Durch Building Information Modeling (BIM) kann in einer frühen Projektphase die Unschärfe der Kostenermittlung durch Verknüpfung des digitalen Planungsstands mit relevanten Gebäudeinformationen verringert werden. Auf Basis eines digitalen Bauwerksmodells gelingt so eine nachvollziehbare und auf Planungsvarianten anpassbare Ermittlung der LZR. Die Aufgliederung aller für den Lebenszyklus relevanten Erlöse bzw. Einnahmen und Kosten bzw. Ausgaben ist dazu erforderlich. Änderungen und Ergänzungen am Bauwerksmodell erfordern eine laufende und durch das digitale Modell rasch mögliche Anpassung der Berechnungen an den jeweiligen Planungsstand. Eine laufende Kontrolle der zu Projektbeginn definierten Ausgangsparameter ist dadurch möglich. x | |||||
Trunk, Ulrich; Braun, Julian; Rüdlin, Christian; Pandrea, Paul | Bestimmung der Scherfestigkeit und Steifigkeit von Gel-Sand-Injektionsprobekörpern | Bautechnik | 3/2023 | 117-126 | Aufsätze |
KurzfassungInjektionen von Sanden und sandreichen Kiesen mit mineralischen Bindemitteln sind mit besonderen Herausforderungen verbunden, auch Feinstzemente können nur für spezielle Aufgaben verwendet werden. So erfahren die Injektionen mit Gelen - Acrylatgele und umweltverträgliche Gele auf Natriumsilikatbasis - mittlerweile eine erhöhte Aufmerksamkeit. An der Universität der Bundeswehr München (UniBW) wurde die Erhöhung der Scherfestigkeit von Sanden durch Injektionen mit Acrylatgel-Sandproben durch Laborversuche untersucht. An mit einem Weichgel auf Natriumsilikatbasis (Neutrogel) injizierten Sandproben konnte in ersten Versuchsreihen an der Fachhochschule Nordwestschweiz, FHNW, ebenfalls eine deutliche Erhöhung der Scherfestigkeit ermittelt werden. Dies war Anlass, umfangreichere Versuchsserien zur Bestimmung der Scherfestigkeit von Acrylatgel-Sandproben - mit Acrylatgelen verschiedener Hersteller - und Neutrogel-Sandproben durchzuführen. Ausgeführt wurden neben einaxialen Druckversuchen und direkten Scherversuchen vorwiegend Triaxialversuche. Mit den Versuchen stehen erstmals Vergleichswerte der Scherfestigkeiten und Steifigkeiten unterschiedlicher Gel-Sand-Mischungen zur Verfügung. Die durch die Gele induzierte Kohäsion führt zu bautechnisch signifikanten Erhöhungen der Scherfestigkeit der Gel-Sandproben. x | |||||
Bartels, Jan-Hauke; Gebauer, Daniel; Marx, Steffen | Einflüsse auf die Messunsicherheit von SHM-Systemen und deren Kompensation am Beispiel von Laser-Distanzmessungen | Bautechnik | 2/2023 | 67-74 | Aufsätze |
KurzfassungStructural 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. x | |||||
Becker, Steven; Tschickardt, Thomas | BIMTakt - Optimierung der Produktionsplanung durch ganzheitliche Integration von BIM und Lean Construction | Bautechnik | 2/2023 | 75-85 | Aufsätze |
KurzfassungNach 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. x | |||||
Nieborowski, Sonja; Windmann, Sarah; Bednorz, Jennifer; Hindersmann, Iris; Zinke, Tim | Digitaler Zwilling Brücke im Betrieb - Mögliche Anwendungsfälle | Bautechnik | 2/2023 | 86-93 | Aufsätze |
KurzfassungDer 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. x | |||||
Maiworm, Björn; Maiworm, Björn; Göldner, Moritz; Engel, Thomas | Einsatzstellenbewertungen der deutschen Feuerwehren - Brandversuche in situ | Bautechnik | 1/2023 | 3-13 | Aufsätze |
KurzfassungDie deutschen Feuerwehren erfassen seit dem Jahr 2016 systematisch signifikante Brände in Gebäuden. Teil dieser Erfassung ist die Überprüfung, ob Schutzziele verletzt werden. Die Branddirektion München wertet diese Daten für den Fachausschuss Vorbeugender Brand- und Gefahrenschutz der deutschen Feuerwehren (FA VB/G) aus und kooperiert dabei mit der Technischen Universität München. Dieser Aufsatz stellt die Methode und die ersten Erkenntnisse aus dieser Statistik dar. Erste Trends zeigen eine erheblich hohe Anzahl von Rauchausbreitungen, die direkte Wirkung des abwehrenden Brandschutzes und organisatorischer Brandschutzmaßnahmen. x | |||||
Meyer, Kathrin; Klotz, Peter-Matthias | Aufstockungen auf Siedlungsbauten der 1950er- und 1960er-Jahre - Eine Potenzialanalyse am Fallbeispiel Hamburger Wohnungsgenossenschaftsbauten | Bautechnik | 1/2023 | 14-22 | Aufsätze |
KurzfassungAngesichts der wachsendenden Haushaltszahl in deutschen Großstädten mit einhergehender Wohnungsnachfrage sowie des hohen Flächen- und Ressourcenverbrauchs im Neubau wird am Fallbeispiel der Stadt Hamburg das Potenzial der Nachverdichtung durch Aufstockung untersucht. Ausgangslage bildet die These, dass drei- bis viergeschossige Siedlungsbauten der 1950er- und 1960er-Jahre aufgrund ausreichender Lastreserven und der Abstände zu angrenzender Bebauung gute Voraussetzungen für ein- bis zweigeschossige Aufstockungen bieten. Untersuchungsgegenstand sind Mehrfamilienwohngebäude Hamburger Wohnungsbaugenossenschaften. Der Aufsatz soll Entscheidungsgrundlagen für zukünftige Aufstockungsvorhaben auf drei- bis viergeschossigen Siedlungsbauten zur Verfügung stellen. Die Aufstockungspotenzialanalyse erfolgt in drei Betrachtungsebenen: Stadt, Gebäude und Konstruktion. Auf der Ebene Stadt wurde das quantitative Potenzial für Wohnungsneubauten durch Aufstockung auf den o. g. Gebäuden anhand von digitalem Karten- und Bildmaterial untersucht und somit die Relevanz bestätigt. Für die Gebäudeebene wurden Wohngebäudetypologien anhand von Bestandsplänen definiert. Auf der Ebene Konstruktion wurden anhand von Bestandsstatiken vorhandene Lastreserven analysiert. Ausgehend von der Wohngebäudetypologie sowie den rechtlichen und bautechnischen Vorgaben können mithilfe der formulierten Entscheidungsgrundlagen Annahmen zu Aufstockungsmöglichkeiten getroffen und Handlungsoptionen hergeleitet werden. x | |||||
Jarmer, Tilmann | Einfach Bauen - spart eine Wohnraumlüftungsanlage Kosten und Energie? | Bautechnik | 1/2023 | 23-34 | Aufsätze |
KurzfassungIn Bad Aibling wurden 2020 drei Wohngebäude als Forschungshäuser aus Mauerwerk, Holz und Beton errichtet. Dabei wurde die Komplexität durch einfache Konstruktion und reduzierte Gebäudetechnik verringert. Auf eine Lüftungsanlage wurde verzichtet. In den innenliegenden Bädern wurde eine präsenzgeführte Abluft eingebaut. In der Untersuchung wird der Frage nachgegangen, ob es besser gewesen wäre, eine Wohnraumlüftungsanlage in den Forschungshäusern zu installieren. Vier Varianten werden miteinander verglichen: Szenario A: Fensterlüftung und Badabluft präsenzgeführt (wie gebaut); Szenario B: Fensterlüftung und Badabluft präsenzgeführt mit Grundlüftung; Szenario C: Dezentrale Einzelraumlüfter mit Wärmerückgewinnung; Szenario D: Zentrale Wohnraumbelüftung mit Wärmerückgewinnung. Es wurden Umweltwirkung und die Kosten der jeweiligen Lüftungssysteme verursacht durch Technikeinsatz, Wartung und Betriebsenergie über den Lebenszyklus betrachtet. Szenario A (wie gebaut) schneidet in den untersuchten Dimensionen Kosten, nicht erneuerbare Primärenergie und Treibhauspotenzial jeweils am besten ab. Vor allem die Varianten C und D müssten eine hohe Einsparung beim Wärmebedarf realisieren, um die negativen Umweltwirkungen durch die Wohnraumlüftungsanlagen auszugleichen. Bei Vergleichsmessungen in der Praxis konnten keine entsprechenden Einsparungseffekte ermittelt werden. Eine maschinelle Wohnraumlüftung ist nicht geeignet, um die Umweltwirkung oder die Lebenszykluskosten des Projekts zu verbessern. x | |||||
Seibel, Elisabeth; Vrettos, Christos; Hettler, Achim | Bewertung der Nachweiskonzepte nach EC7 für Baugrubenwände in Sand auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode | Bautechnik | 12/2022 | 865-877 | Aufsätze |
KurzfassungDer aktuelle Entwurf der neuen Fassung der EN 1997 unterscheidet für numerische Berechnungen von Stützwänden zwischen Nachweisverfahren mit Ansatz der Teilsicherheitsfaktoren auf die resultierenden Beanspruchungen oder auf die Scherparameter des Bodens. Hierzu wurden umfassende numerische Studien auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode für repräsentative Systemgeometrien durchgeführt und die Ergebnisse kritisch beurteilt. Systeme mit unterschiedlichen Randbedingungen hinsichtlich Stützung, Grundwasserstand, Baugrubentiefe und Einbindetiefe wurden betrachtet. Für alle Systeme wurden Schnittgrößen ermittelt. Insgesamt zeigte sich, dass beide Nachweismethoden ähnliche Werte für Querkräfte und Biegemomente entlang der Wand liefern. Es wurden die zwei Varianten für die Nachweismethode mit Abminderung der Scherparameter des Bodens verglichen; beide Varianten ergaben untereinander abweichende Ergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Ausgangszustände mit einer A-priori-Abminderung der Scherparameter des Bodens einerseits und einer Abminderung nur in maßgebenden Berechnungsphasen andererseits. Ein Vergleich mit dem gängigen analytischen Verfahren nach Blum gemäß den Empfehlungen der EAB ergab, dass in der FEM aufgrund anderer Spannungsverteilungen entlang der Wand andere Einbindelängen erforderlich sind, um den Nachweis des Fußauflagers zu erfüllen. Die Einspannwirkung in den FEM-Berechnungen fällt geringer aus, als dies bei einer analytischen Berechnung nach Blum der Fall ist. x | |||||
Maiwald, Holger; Schwarz, Jochen; Abrahamczyk, Lars; Kaufmann, Christian | Das Hochwasser 2021: Ingenieuranalyse der Bauwerksschäden | Bautechnik | 12/2022 | 878-890 | Aufsätze |
KurzfassungDas Hochwasserereignis vom Juli 2021 hat besonders in den betroffenen Gebieten von Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen außerordentlich schwere strukturelle Schäden an der allgemeinen Bebauung und der Infrastruktur hinterlassen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse einer Schadensdokumentation, die unmittelbar nach dem Hochwasser im Ahrtal und Bad Münstereifel durchgeführt wurde. Diese setzt eine Linie von Hochwasserschadensanalysen fort, die in den letzten 20 Jahren vom Erdbebenzentrum der Bauhaus-Universität Weimar durchgeführt wurden und in der Entwicklung eines Hochwasserschadensmodells resultierten, mit welchem derartig schwere strukturelle Schäden prognostiziert werden können. Mit der Schadensdokumentation ließen sich die vom EDAC gewonnenen Erkenntnisse über das Verhalten der verschiedenen Bauweisen unter dem Einfluss einer extremen Hochwassereinwirkung vertiefen und plausibilisieren. Die vorgefundenen Schadensbilder des Hochwassers bestätigen die Ansätze des EDAC-Hochwasserschadensmodells und zeigen die Notwendigkeit für eine Erweiterung auf, um die Besonderheiten der Überflutungsbedingungen und des Bauwerksbestands zu berücksichtigen. Es wird die Verbindung zu weiteren Auswertungen hergestellt, indem drohnenbasierte Techniken zur schnellen Zustandserfassung der von einer Naturkatastrophe betroffenen Gebiete und des Bauwerksbestands mit dem Ziel der Generierung von realitätsgetreuen und leicht interpretierbaren Lagebildern vorgestellt werden. x | |||||
Hartung, Robert; Liepe, Dominic; Klemt-Albert, Katharina | Abstraktion digitaler Bauwerksmodelle als Grundlage für das digitale Instandhaltungsmanagement | Bautechnik | 12/2022 | 891-901 | Aufsätze |
KurzfassungDas Instandhaltungsmanagement von Bauwerken der Infrastruktur ist eine herausfordernde Aufgabe. Ingenieurbauwerke auf Straßen und Schienenwegen sind charakterisiert durch lange Nutzungszeiten von 100 Jahren und mehr. Im Rahmen der Nutzungszeit ergeben sich daher besondere Anforderungen an eine lebenszyklusorientierte Datenorganisation, die Informationen aus Planung und Bau, aber insbesondere aus dem Betrieb erfassen muss. Hierfür stehen den Betreibern i. d. R. Bauwerksmanagementsysteme (BMS) zur Verfügung, die eine bauwerksbezogene Datenorganisation ermöglichen. Durch den Einsatz neuer digitaler Methoden, wie Building Information Modeling (BIM), können insbesondere die Datenorganisation und die Prozesse der Zusammenarbeit in der Instandhaltung unterstützt werden. Grundlage bilden objektorientierte Bauwerksmodelle, die neben der Geometrie die semantischen Informationen strukturieren und Verknüpfungen zu weiteren Datenplattformen ermöglichen. Der Aufsatz stellt dar, wie diese Modelle möglichst effizient als geometrisch vereinfachte Bauwerksmodelle - sog. abstrakte Bauwerksmodelle - erstellt werden und somit Anwendungsfelder für eine digitale Instandhaltung geschaffen werden können. Die geometrische Abstraktion ermöglicht es insbesondere für Bestandsbauwerke, effizient digitale Bauwerksmodelle zu erzeugen und mit semantischen Informationen anzureichern. Diese können die Grundlage für eine Informationsanreicherung, eine weitere Detaillierung oder eine strukturierte Schadensverortung am digitalen Modell bilden. x |