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Was sind die Grundvoraussetzungen für Präzision beim Bauen? Gute Planung, die auf das Material und die zu erwartenden Montagebedingungen abgestimmt ist, Fertigung unter Berücksichtigung der Toleranzen und sorgfältige Montage. Das Bauen ist als Einzelfertigung immer wieder besonderen Schwierigkeiten unterworfen. Nicht nur die Materialeigenschaften, sondern insbesondere widrige Bedingungen beeinflussen die Qualität auf der Baustelle. Stahl eröffnet insbesondere durch maximale Vorfertigung im Werk eine gute Möglichkeit, die Präzision beim Bauen zu steigern.

Alter Wall in Hamburg - steelworks of high precision assembled
What are the basic requirements for highly precise buildings? Engineering under consideration of material characteristics, assembly according to allowed tolerances and diligent assembly. Buildings as single piece production always has to cope with special complexities. Not just material characteristics but especially environmental conditions have great impact on qualities on site. Steel can highly improve precision of buildings because of maximum pre-assembling in the workshop.

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Angelika Korovessi, eine prominente griechische Bildhauerin, entwarf eine Stahlskulptur, die in Paris vor einem öffentlichen Gebäude permanent ausgestellt ist. Die Skulptur ist eine abstrakte geometrische Komposition aus nichtrostendem Stahl und steht auf einem Sockel, der in einem Wasserbecken unter der Wasseroberfläche liegt. Die einzelnen Teile der Skulptur bestehen aus geschweißten, dünnwandigen, rechteckigen Hohlquerschnitten variabler Höhen, die miteinander durch kurze Rohrstücke verbunden sind. Das Werk wurde in Athen hergestellt, für den Transport in zwei Teile geteilt und vor Ort in Paris zusammengebaut. Dieser Beitrag berichtet über die Modellierung, die rechnerischen Nachweise und der Konstruktion des Kunstwerkes.

Steel in sculpture - Structural design of the sculpture “le chemin de l’eau” in Paris.
Aggelika Korovessi, a prominent Greek sculptress, designed a sculpture to be permanently exhibited outside a public building in Paris. The sculpture is an abstract geometric composition from stainless steel and rests on a basis which is submerged in water. The individual parts are composed from welded thin-walled rectangular hollow sections with variable heights that are connected by short tubes. The sculture was fabricated in Athens, divided in two pieces because of transportation reasons and assembled on site in Paris. This paper reports on the design and construction of the artwork.

An aluminium silo with initial imperfections is analysed. Two types of imperfection are considered. The first one takes the form of local indentations in the shell; their size and range are adopted on the basis of the standard guidelines. The second type is a global imperfection described through the use of its eigenforms and by means of two-dimensional random fields. The calculations are limited to two cases of loading: negative pressure and wind. The choice of the loading has been suggested in Eurocodes. In the case of wind load, the probability distribution of its direction is taken into account.

Einfluss geometrischer Imperfektionen auf die Belastbarkeit von Aluminium-Silokonstruktionen.
Ein Aluminium-Silo mit anfänglichen Imperfektionen wird untersucht. Zwei Typen von Imperfektion werden angenommen. Der erste Typ sind lokale Vertiefungen der Hülle. Ihre Größe und Anordnung werden auf Grundlage von Normrichtlinien festgesetzt. Der zweite Typ ist eine globale Imperfektion, die mittels ihrer Eigenformen und zweidimensionaler Zufallsfelder beschrieben wird. Die Berechnungen sind auf zwei Lastfälle beschränkt, negativer Druck und Wind. Die Auswahl der Belastung wurde in Eurocodes vorgeschlagen. Bei der Windlast wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Windrichtung berücksichtigt.

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Dargestellt werden Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen an exzentrisch gedrückten Stahlstützen. Die Stützen wurden im Belastungszustand durch angeschweißte Laschen verstärkt und anschließend bis zum Versagen weiter belastet. Im Beitrag wird ein Vergleich der Versuchsergebnisse mit numerischen Berechnungen geführt. Es ergibt sich eine gute Übereinstimmung von - unter Berücksichtigung von Imperfektionen - berechneten Stützentragfähigkeiten mit den experimentellen Untersuchungen.

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This paper presents the design considerations for typical photovoltaic panel arrays having aluminium members. Section and member design checks are performed according to Eurocode 9 on the basis of the wind, snow and seismic loads of Eurocodes 1 and 8. Improvements to the design are then sought, starting by reducing the distance between the vertical posts and then by changing the thickness of specific sections. Following that, the effects of member imperfections and connection flexibility are studied using a reduced flexural rigidity and different rotational stiffness values respectively. The degree of dynamic coupling when the array is placed on the top floor of an existing building as well as the influence of founding the vertical posts on compliant ground are also evaluated.

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In pretensioned concrete members, prestress is introduced by the bond mechanism between prestressing tendon and surrounding concrete. Therefore, to secure the intended level of effective prestress in the tendon, sufficient bond stresses between the prestressing tendon and the concrete should be developed at release, for which a certain length from the end of the pretensioned concrete member is required, and this required distance is defined as the transfer length of the prestressing tendon. In this study, the prestress introduction mechanism between concrete and prestressing tendon was mathematically formulated based on thick-walled cylinder theory (TWCT). On this basis, an analytical model for estimating the transfer length was presented. The proposed model was also verified through comparison with test results collected from the literature. It was confirmed that the proposed model can accurately evaluate the effects of influential factors - such as diameter of prestressing tendon, compressive strength of concrete, concrete cover thickness and magnitude of initial prestress - on the transfer lengths of prestressing tendons in various types of pretensioned concrete member.

Die 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.

Further development of the Energy Saving Ordinance - Approaches for taking into account the manufacturing, use and maintenance phase of buildings
The main requirements for the energetic quality of buildings in Germany are defined by the Energy Saving Ordinance (EnEV). In the foreseeable future, it will be replaced by the Building Energy Act (GEG). Both regulations account only for the energy demand resulting from the use phase of a building. The energy expenditure for the manufacture and maintenance of buildings and for the removal and disposal of old building components is not taken into account. In the past, this limitation was justifiable. However, with the development of highly efficient buildings, the energy demand of the use phase is decreasing significantly and a reassessment is necessary. Scientific investigations on the example of a single-family house and an apartment building, which fulfil the current requirements of the EnEV, have shown that over a period of 50 years the manufacturing and maintenance phase account for 30 % (single-family house) resp. 38 % (apartment building) of the total primary energy demand, non-renewable. However, there are no legal requirements yet to be observed for this share. This means that there is significant potential for savings in the building sector beyond the building use phase. In order to activate these potentials, this article presents approaches to consider the manufacturing, use and maintenance phase in the energy assessment of buildings.

Unter dem europäischen Programm Intelligent Energy for Europe (IEE) fanden sich acht europäische Partner zusammen, um im Rahmen des Projektes ThermCo Lüftungs- und Kühlenergiekonzepte für Nichtwohngebäude mit niedrigem Energieeinsatz im Hinblick auf die Energieeffizienz und den thermischen Raumkomfort zu bewerten (siehe Teil 1 dieser Veröffentlichung in Bauphysik 34 (2012), Heft 6. Mit Hilfe einer Simulationsstudie für ein typisches Bürogebäude wird das Potenzial unterschiedlicher Lüftungs- und Kühlstrategien unter Berücksichtigung von Energieeffizienz und Raumkomfort für verschiedene europäische Klimazonen bewertet. Die Ergebnisse weisen eine hohe Wirksamkeit von Nachtlüftungskonzepten im nord-europäischen Sommerklima mit verhältnismäßig niedrigen Außentemperaturen nach. Im mitteleuropäischen Sommerklima bietet das Erdreich ein ausreichend niedriges Temperaturniveau für den effizienten Einsatz von wassergeführten Flächentemperiersystemen. Im südeuropäischen Sommerklima kann eine aktive Kühlung über Luft die hohen und schnell fluktuierenden Kühllasten effizient abführen.

Energy efficient cooling and ventilation concepts for thermal interior comfort: Simulation-based evaluation of cooling concepts in different European climate zones (Part 2).
Under the framework of the European Program Intelligent Energy for Europe (IEE), the project ThermCo evaluates low-energy ventilation and cooling concepts for non-residential buildings all-over Europe using a standardized method based on existing monitoring data from best practice examples (part 1, in Bauphysik 6/2012). A simulation study investigates the potential of different ventilation and cooling strategies with regard to energy efficiency and thermal comfort in different European climates. The results demonstrate a high potential for night ventilation strategies in North-European climate with low ambient air temperatures. In the Mid-European climate, water based low-energy cooling technologies based on radiant cooling make use of the cool ground in summer. Active cooling provides good thermal comfort in South-European climate with high and fluctuating cooling loads.

Moderne Gebäude- und Raumkonzepte verlangen oft ein Umdenken gegenüber herkömmlichen Lösungen zur Heizung oder auch Kühlung der Gebäude. Oft ist jedoch nicht quantifizierbar, ob neue Ideen wirklich umsetzbar sind, da vereinfachte Abschätzungen eine zu große Unschärfe besitzen. Deshalb wurde ein von den Autoren maßgeblich entwickeltes und erfolgreich eingesetztes Programmsystem zur gekoppelten Gebäude-, Anlagen- und Raumluftströmungssimulation mit einem weiteren räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Modell für die Heiz- und Kühlkörpersimulation gekoppelt. Auf diese Weise können nicht nur Prüfszenarien aus der Heizungstechnik nachgebildet, sondern auch spezielle Betriebsverhältnisse oder Kühlkörper zur Raumtemperierung untersucht werden. Die Ansätze für die Modellierung sind kurz erläutert, ausgewählte Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.

Combined thermal building simulation for advanced heating and cooling specification.
Modern concepts of buildings and rooms require a rethinking concerning conventional solutions for heating or cooling of buildings. But often it is not possible to quantify, whether a new idea is worthwhile because of missing sharpness of simple assessments. Therefore a programming system for combined thermal building simulation and indoor air flow calculation, mainly developed and successfully applied by the authors is extended by a highly resolved model for heating and cooling devices.
In that way it is possible to model the specification of radiators in a test chamber or under operating conditions. In addition, the effect of cooling by radiators can be investigated. The approaches for modelling will be explained in short and some selected results are presented and discussed.

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