Keine Kurzfassung verfügbar.

Über zweieinhalb Jahre Monitoring einer Passivhaus-Schule und Kindertagesstätte (KiTa) in Frankfurt a.M. zeigt behagliche raumklimatische Bedingungen bei guten Luftqualitäten. Die Heizwärmeverbrauchswerte liegen wie erwartet niedrig und zeigen Einsparungen um 90 % gegenüber dem Durchschnitt im Bestand. Auch primärenergetisch bewertet, weist die Schule beste Resultate auf. Die Ergebnisse zu weiteren Untersuchungen der effizienten Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, den umlaufenden Dämmschürzen als Alternative zur Bodenplattendämmung und dem Einfluss der Luftwechselrate durch die Eingangstüren werden vorgestellt.

Es werden Untersuchungen für ein Verfahren zum Nachweis der erforderlichen Ankerlänge bei rückverankerten Baugrubenwänden mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) vorgestellt. Anhand eines Beispiels wird untersucht, welchen Einfluss die Art, den Verpressk, örper zu modellieren, auf die berechneten Sicherheitswerte hat. Neben der Ankerlänge wird gleichzeitig auch die Feinheit des FEM-Netzes variiert, um auch den Einfluss von Interface-Elementen am Verpresskörper auf die Abhängigkeit der Berechnungsergebnisse von der Netzfeinheit bewerten zu können.
Diskutiert wird, ob Berechnungen zum Nachweis der erforderlichen Ankerlänge mit der FEM auch im ebenen Formänderungszustand (2D) durchgeführt werden können und wie der Fehler gegenüber der 3D-Realität mittels rechnerischer Kürzung der Anker ausgeglichen werden kann.
Es schließen sich Betrachtungen zur Behandlung der unvermeidlichen Unsicherheiten beim Nachweis der erforderlichen Ankerlänge an; diese Betrachtungen lassen sich auch für einen solchen FEM-gestützten Nachweis verwenden.
Abschließend wird ein detailliertes Konzept für den Nachweis der erforderlichen Ankerlänge auf Basis der FEM vorgestellt, welches die Ergebnisse der durchgeführten Beispielrechnungen sowie die vorangegangenen Überlegungen zu den Unsicherheiten aufnimmt.

In diesem Beitrag wird zunächst die statische Wirkungsweise von Verankerungen für Baugrubenwände und die damit verbundene Notwendigkeit zur Einhaltung von Mindestlängen der Anker analysiert. Der zugehörige Nachweis der erforderlichen Ankerlänge soll nach DIN 1054:2005-01 mit einem Verfahren der klassischen Erdstatik, dem “Nachweis der Standsicherheit in der tiefen Gleitfuge”, geführt werden.
Obwohl die Finite-Elemente-Methode (FEM) für Standsicherheitsnachweise nur in Ausnahmefällen eingesetzt wird und die einschlägigen Empfehlungen, EAU und EAB das Führen dieses Nachweises mit der FEM nicht vorsehen, erscheint ein solches Vorgehen durchaus denkbar.
Es wird in dem vorliegenden Beitrag anhand eines Beispiels gezeigt, welcher Bedeutung der Nachweis der ausreichenden Ankerlänge und somit auch der “Standsicherheit in der tiefen Gleitfuge” bei Nachweisen auf Basis der FEM zukommt und wie ein Nachweis der ausreichenden Ankerlänge dann aussehen könnte. Den Abschluss des Beitrags bildet die Variation der Biegesteifigkeit und der Biegefestigkeit der Verbauwand. Es lässt sich daraus ableiten, dass bei einem FEM-basierten Nachweis auch das Verformungsverhalten der Wand einen erheblichen Einfluss auf die berechnete Standsicherheit einer verankerten Baugrubenwand besitzt.

Im vorliegenden Beitrag wird das Phänomen des hydraulischen Grundbruchs am Erdwiderlager von Baugrubenwänden unter Beschränkung auf einen homogenen Baugrundaufbau im Bereich des Erdwiderlagers behandelt. Anhand eingangs gestellter Fragen, die sich aus den geforderten Nachweisverfahren ergeben, werden zwei mechanische Modelle be-schrieben, welche sich hinsichtlich der Stabilität des Korngefüges unterscheiden. Es werden die potentiellen Versagensfälle insbesondere beim hydraulisch beanspruchten Erdwiderlager diskutiert. Anhand zweier exemplarischer tiefer Baugruben, von denen die eine breit, die andere relativ schmal ist, werden entsprechende Nachweise in der klassischen Form sowie mit Berechnungen auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) geführt. Abschließend werden die Ergebnisse diskutiert und einige Schlußfolgerungen gezogen sowie Anforderungen an die Nachweise mit der FEM formuliert.

Bei der Erstellung von Baugruben im Grundwasser ist es sinnvoll, die Verbauwände in eine schwächer durchlässige Bodenschicht einzubinden und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Da bei einer solchen Konstruktion die Verbauwände unterströmt werden, entsteht ein Strömungsfeld, das für verschiedene Berechnungen und Standsicherheitsnachweise ermittelt werden muss. So müssen z. B. hydraulische Gradienten, Filtergeschwindigkeiten sowie Potenziale und Porenwasserdrücke bestimmt werden. Diese werden zur Ermittlung der Wandbelastung aus Erd- und Wasserdruck, bei den Nachweisen gegen hydraulischen Grundbruch, gegen innere Erosion, gegen Versagen des Erdwiderlagers sowie zur Bestimmung des Grundwasserzuflusses verwendet.
Mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird für derartige Strömungsprobleme eine systematische Parameterstudie durchgeführt, auf deren Basis analytische Näherungslösungen unter Einbeziehung theoretischer Grenzfälle formuliert werden. Eine Optimierung der durchgeführten Parameterstudie sowohl für den ebenen als auch für den rotationssymmetrischen Strömungszustand mit isotropem und anisotropem Baugrund ist möglich, indem das Strömungsproblem zunächst als parametrisiertes Randwertproblem definiert wird. Eine Auswertung der mathematischen Eigenschaften des Randwertproblems sowie der Dimensionsanalyse ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der Parameter.

Analytical approximate solution for ground water flow at a residual water drainage system.
If excavations are conducted which go below the groundwater table, it makes sense to embed the pit wall in a less permeable soil stratum and to operate a residual water drainage system. With such a construction water flows under the pit walls and so a flow field arises which has to be determined for various calculations and stability verifications. For instance, hydraulic gradients, discharge velocities as well as potential heads and pore-water pressures have to be calculated. These values are needed to determine the earth and water pressure distribution. They can also be used for verifications in relation to hydraulic failure, internal erosion and failure of the earth support, and also for the calculation of groundwater influx. Using the Finite Element Method (FEM) a systematic parameter study is conducted as the basis for formulating analytical approximation solutions, including theoretical boundary cases. It is possible to optimize the parametric study for both plane and axis-symmetrical states with isotropic and anisotropic subsoil and to do this by defining the hydraulic problem as a parameterized boundary value problem. By evaluating the mathematical characteristics of the boundary value problem and conducting a dimensional analysis it is possible to reduce the number of parameters considerably.

Bei der Erstellung von Baugruben im Grundwasser ist es sinnvoll, die Verbauwände in eine schwächer durchlässige Bodenschicht einzubinden und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Da bei einer solchen Konstruktion die Verbauwände unterströmt werden, entsteht ein Strömungsfeld, das für verschiedene Berechnungen und Standsicherheitsnachweise ermittelt werden muss. So müssen zum Beispiel hydraulische Gradienten, Filtergeschwindigkeiten sowie Potenziale und Porenwasserdrücke bestimmt werden. Diese werden zur Ermittlung der Wandbelastung aus Erd- und Wasserdruck, bei den Nachweisen gegen hydraulischen Grundbruch, gegen innere Erosion und gegen Versagen des Erdwiderlagers sowie zur Bestimmung des Grundwasserzuflusses verwendet.
Auf Basis der Definition des zugehörigen Strömungsproblems als parametrisiertes Randwertproblem und entsprechenden FEM-Berechnungen wurde eine analytische Näherungslösung formuliert, mit der für langgestreckte sowie für kreisrunde Baugruben bei isotropem sowie anisotropem Baugrund das Potenzial in der Ebene der Wandunterkante und an der Wandinnenseite einfach berechnet werden kann. Diese Näherungslösung wird hier für den Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch und zur Berechnung des maximalen Gradienten am Schichtwechsel im Bereich der Baugrube sowie zur Ermittlung der Einbindetiefe ausgewertet.

Application of an approximate solution for groundwater flow at a residual water drainage system
If excavations go below the groundwater table, a proven option is to embed the pit wall in a less permeable soil stratum and to operate a residual water drainage system. As an underflow of the pit walls occurs in these constructions the flow field has to be determined for various calculations and stability verifications. For instance, hydraulic gradients, discharge velocities as well as potential heads and pore-water pressures have to be calculated. These values are necessary to determine the earth and water pressure distribution. They can also be used for the verification of hydraulic failure, internal erosion and failure of the earth support, as well as for the calculation of groundwater influx.
By defining the hydraulic problem as a parameterized boundary value problem and using the Finite Element Method (FEM) an analytical approximate solution was formulated. This solution is valid for both plane and axisymmetric state with isotropic and anisotropic subsoil. It is used for the calculation of the hydraulic head distribution on the level of the wall toe and along the inner surface of the wall. These approximate solutions are evaluated for the verification against hydraulic heave and for the calculation of the maximum gradient at the change of layer in area of the excavation pit and the determination of the required embedment depth.

Bei der Erstellung von Baugruben im Grundwasser ist es sinnvoll, die Verbauwände in eine schwächer durchlässige Bodenschicht einzubinden und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) lassen sich dazu sowohl eindringende Wassermengen als auch Potenziale und Porenwasserdrücke bestimmen, die für verschiedene Nachweise der Standsicherheit benötigt werden.
Derartige numerische Berechnungen erfordern jedoch die Wahl eines Modellgebiets sowie den Ansatz von Randbedingungen, deren Einflüsse auf die Berechnungsergebnisse im vorliegenden Beitrag untersucht werden. Eine Optimierung der durchgeführten Parameterstudie für ebene und rotationssymmetrische Zustände mit isotropem und anisotropem Baugrund war möglich, indem das Strömungsproblem zunächst als parametrisiertes Randwertproblem definiert wurde. Eine Auswertung der mathematischen Eigenschaften des Randwertproblems sowie der Dimensionsanalyse ermöglichte die Reduzierung der Anzahl der Parameter. Abschließend werden auf Basis der Parameterstudie Schlussfolgerungen zu erforderlicher Modellgröße und Randbedingungen gezogen und dem Anwender Empfehlungen hierzu gegeben.

Model size and boundary conditions for geohydraulic calculation of a residual-water drainage system using the FEM.
It is rational, in excavations in the subsoil beneath the groundwater table, to embed the pit wall in a less permeable soil stratum and operate a residual-water drainage system. The Finite Element Method (FEM) can be used to determine both the influx of groundwater and the potentials and pore-water pressures relevant for various analyses of stability. Such numerical calculations require the selection of a model size and the assumption of certain boundary conditions, however. The influence of these on the results of the calculation are examined in this paper. A study has been performed for the cases of plane and axis-symmetrical states with isotropic and anisotropic subsoil, and is firstly optimised by formulating the task as a parameterised boundary value problem. Evaluation of the mathematical characteristics of the boundary value problem and dimensional analysis are then used to reduce the number of parameters. Finally, conclusions concerning the necessary model size and boundary conditions are drawn on the basis of the parameter study, and recommendations then provided for the user.

Im vorliegenden Beitrag werden anhand zweier exemplarischer Systeme von Verbauwänden Berechnungen mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es handelt sich um eine einfach rückverankerte Spundwand sowie eine zweifach ausgesteifte Spundwand, bei denen der berechnete Erddruck, die Spannungen am Erdwiderlager, die Biegemomente der Verbauwand, die Stützkräfte, die Wandverformungen sowie die Gesamtstandsicherheit untersucht werden. Variiert werden dabei der Reibungswinkel sowie die Aushubtiefe. Als ein erstes Ergebnis der Parameterstudie wird der Einfluss des Reibungswinkels auf die für die Bemessung der Systeme relevanten Berechnungsergebnisse diskutiert.
Auf Basis der Parameterstudie wird abgeleitet, in welcher Weise sich verschiedene Nachweisverfahren gemäß Eurocode 7 auf die Bemessung auswirken. Es wird also z. B. untersucht, welche Auswirkung eine Reduktion des Reibungswinkels gemäß Nachweisverfahren DA3 im Vergleich zu einer Erhöhung der Schnittgrößen gemäß DA2 auf die Bemessung einer Verbaukonstruktion hat. Ebenfalls werden verschiedene Möglichkeiten zur Reduktion der Scherparameter mit der FEM beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit diskutiert. Abschließend werden Schlussfolgerungen zur Anwendung der verschiedenen Nachweisverfahren beim Einsatz der FEM gezogen sowie Hinweise zur Modellierung der Konstruktionsteile gegeben.

Variation of the friction angle for design of excavation pit walls with the finite element method.
In this article calculations for two exemplary systems of excavation pit walls are performed using the Finite Element Method (FEM). The first system represents a single anchored pit wall, the second a double supported pit wall. For both systems the calculated earth pressures and the pressures of the earth support are evaluated as well as the bending moments of the wall, the supporting forces, the displacements of the wall and finally the overall stability. In the study the friction angle of the soil and the excavation level are varied. As a first goal the influence of the friction angle on the calculated results are presented which are relevant for design of the structure.
Based on this parameter study it will be shown how the different design approaches according to Eurocode 7 influence the design. For example, the effect of reduction of the friction angle according to design approach DA3 is compared with an increase of the internal forces according to DA2. Also discussed are different ways to reduce the friction angle with FEM to proof the overall stability. Finally, conclusions are drawn to the application of the FEM in different proofs of stability of excavation pit walls and hints are given to model the elements of the construction.

This article describes an experimental programme aimed at studying the effect of cover, ratio between diameter and effective reinforcement ratio (&phgr;/&rgr;s, ef) and the influence of stirrup spacing on the cracking behaviour of reinforced concrete elements. The experimental programme was conceived in order to contribute to the debate - fuelled by the publication in recent years of Eurocode 2 EN1992-1-1 and the revision of the Model Code under way when the tests were carried out (and now published as a finalized document) - regarding the influence of these parameters on cracking. Important theoretical aspects are discussed, including where the crack width is estimated by current code formulations and what relevance this may have on the correlation between crack opening and durability of RC structures, especially with regard to structures with large covers. The effect of stirrup spacing, a variable absent from current codes, is also discussed.

In den USA bestehen Bestrebungen, in den kommnden Jahrzehnten eine bemannte Raumstation auf dem Mond zu errichten. Dazu werden in einem ersten Schritt Schutzraumbauten untersucht, die wegen der hohen kosmischen Strahlung und Sonnenstrahlung und wegen eines möglichen, kleineren Meteoritenbombardements mit Mondboden, sogenanntem Regolith, überschüttet werden. Eine genauere Untersuchung des auf dem Mond vorhandenen Materials ist daher unumgänglich. Wegen des hohen Reibungswinkels des Regoliths ist die Anwendung herkömmlicher Bemessungsverfahren fraglich, so daß mittels Zentrifugenversuchen und numerischer Verfahren diese Fragestellungen näher untersucht werden sollen. Es stellte sich heraus, daß diese, für terristische Anwendungen allseits anerkannten Verfahren auch zur Beschreibung und Modellierung von Mondboden herangezogen werden können.

A change of thermal conductivity caused by brittle damage evolution in concrete subjected to mechanical load is analysed in the paper. Considerations are illustrated by own experiment in which thermal conductivity of high performance concrete is compered for the loaded and not loaded laboratory-samples. A quantitative assessment of the experiment is made on the basis of reciprocity theorem formulated for the heat transfer problem. To simplify the considerations it is assumed that damage in material is described by the scalar dimensionless parameter ω.

The new construction of the 5860 m long Albula Tunnel was mainly carried out by blasting from the Preda and Spinas portals. Due to the exposed location in the high mountains, mixing plants were installed on both portal sides for the concrete supply; the concrete aggregate was largely produced from the excavated material, with a gravel plant being built in Preda for this purpose. The planned tunnel lining provides for a single-shell shotcrete construction for the most part. In the course of the excavation work, the excavation support was optimised so that the reinforcement mesh in the main support class in the single-shell area were replaced by steel fibre shotcrete.
Der Neubau des 5860 m langen Albulatunnels II erfolgte vorwiegend im Sprengvortrieb von den Portalen Preda und Spinas aus. Aufgrund der exponierten Lage im Hochgebirge wurden für die Betonversorgung auf beiden Portalseiten Mischanlagen errichtet, der Betonzuschlag wurde zum großen Teil aus dem Ausbruchmaterial hergestellt, wozu ein Kieswerk in Preda errichtet wurde. Der projektierte Tunnelausbau sieht größtenteils eine einschalige Spritzbetonbauweise vor. Im Zuge der Vortriebsarbeiten wurde die Ausbruchsicherung dahingehend optimiert, dass bei der Hauptsicherungsklasse im einschaligen Bereich die Bewehrungsmatten durch Stahlfaserspritzbeton ersetzt wurden.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Aus Klimaschutzanstrengungen (z.B. in A, DK, CH) wird mittelfristig ein Ausstieg aus der Verwendung von HFKW-geschäumten XPS-Dämmstoffen zugunsten von marktgängigen CO2-geschäumten Substituten erwartet. Feststellungen zum Langzeitverhalten an bestehenden Umkehrdächern mit FCKW- und HFCKW-geschäumten XPS-Dämmstoffen sind nicht grundsätzlich auf CO2-geschäumte XPS-Dämmstoffe übertragbar. Unabhängig von der Art des XPS-Dämmstoffs ist hinsichtlich der Bewertung des erreichbaren Wärmeschutzes zudem eine Präzisierung zur praxisgerechten Berücksichtigung der Wärmeverluste aus abfliessendem Niederschlagswasser im Berechnungsverfahren von EN ISO 694 erforderlich.

Der Bericht befaßt sich mit den zusätzlichen Wärmeverlusten infolge des Unterströmens der Wärmedämmplatten durch abfließendes Niederschlagswasser und zeigt eine mögliche Neuregelung des k-Wertes auf. Da mittels Feldmessungen lediglich ein Ausschnitt aus den vielfältigen, in der Realität auftretenden Parameterstudien erfaßt wird, können anhand der daraus gewonnenen Ergebnisse keine statistisch gesicherten Verallgemeinerungen getroffen werden. Für die hier vorgestellten Untersuchungen wurde ein instationär rechnendes Computermodell entwickelt, das eine systematische Parameterstudie erlaubt. Bei der Bewertung der rechnersichen Ergebnisse wurden Erkenntnisse aus veröffentlichten Freilandversuchen berücksichtigt. Eine Fehlerbetrachtung hat gezeigt, daß die Berechnung genügend genaue Werte liefert, die eine Neubeurteilung der k-Wert-Festlegung ermöglichen.

Es wird ein Modell vorgestellt, das eine erweiterte Analyse der hygrisch-thermischen Zustandsgrößen eines Gebäudes, durch die direkte Kopplung von Zonen- mit Feldmodellen, ermöglicht. Das ursprünglich auf die Berechnung von technischen Anlagen ausgerichtete Programmpaket TRNSYS ist so aufgebaut, daß in das gegebene Bilanzierungsgebiet eigene Algorithmen für unterschiedliche technische Komponenten oder physikalische Zusammenhänge integriert werden können. Das Gesamtsystem aus vorhandenen Algorithmen und neuen Komponenten wird von TRNSYS für jeden Zeitschritt neu gelöst. Es besteht damit die Möglichkeit, Feldmodelle zur detaillierten Beschreibung der physikalischen Zustände in der Raumumschließungskonstruktion (Wand) oder die komplexe Analyse der Raumluftströmung mit dem Zonenmodell für die Gebäudesimulation zu verbinden. Die neu in das TRNSYS-Gerüst integrierten Module und die Wechselwirkung mit dem vorhandenen Zonenmodell (Standard TYPE 56) werden erläutert. Eine Basis, die entwickelten Simulationstools zu testen und zu validieren, bietet die Mitarbeit im Rahmen der IEA Annex 41 “Whole building heat, air and moisture response (MOIST-ENG)”. Einzelne Validierungsberechnungen und praktische Anwendungsbeispiele werden vorgestellt.

Bei großflächigen Stahlleichtbauten wird die Windeinwirkung nicht nur für Dach- und Außenwandbauteile bemessungsrelevant, sondern auch für die Unterkonstruktion. Hohe Soglasten in Kombination mit großen Horizontalkräften infolge Wind erfordern schwere Gründungen. Bei einer mehrschiffigen Halle z. B. mit einem Grundriss von 384 m × 400 m (Raster: 9,6 m × 4 m) sind über 90 % aller Fundamente Innenfundamente. Hier kann mit zutreffenden Lastansätzen ein erhebliches Einsparpotential aktiviert werden.
Der Eurocode DIN EN 1991-1-4 [1] sieht auch für nicht schwingungsanfällige, flache Bauwerke die Möglichkeit zur Berücksichtigung von Größeneinflüssen vor. In diesem Beitrag werden die Strukturbeiwerte cscd und die Luv-Lee-Korrelation vorgestellt und Anwendungsmöglichkeiten diskutiert. Die Berücksichtigung von Größeneinflüssen bei der Windbeanspruchung wird in anderen europäischen Ländern bereits seit langem praktiziert. In der neuen ISO 4354 [7] werden die beiden Einflüsse bestätigt. In Deutschland dagegen wurde der Größeneinfluss nach DIN 1055-4:2005 [8] nur im Böenreaktionsfaktor G und zusammen mit Kraftbeiwerten und mittleren Geschwindigkeitsdrücken für schwingungsanfällige Systeme verwendet, oder er musste ebenso wie die Luv-Lee-Korrelation in aufwändigen winddynamischen Gutachten nachgewiesen werden.

Size influence on wind actions according to EN 1991-1-4: Structural factor cscd for shallow buildings.
For steel buildings with large floor areas, the wind action is not only design relevant for the roof and outside wall components, but also for the substructure. High suction in combination with large horizontal forces due to wind require heavy foundations. For a multi-bay low rise building with a floor size of for example 384 m × 400 m (9.6 m × 4 m grid), more than 90 % of all foundations are internal. Appreciable savings can be achieved here by applying appropriate loads.
The Eurocode DIN EN 1991-1-4 [1] also allows the possibility of considering the size influence for shallow buildings that are not susceptible to vibrations. This publication discusses the structural factor cscd and the windward-leeward correlation and their application possibilities. The size influence for wind actions has long been applied in other European countries. The new ISO 4354 [7] has now established both influences for use in design. However, in Germany, the size influence in DIN 1055-4: 2005 [8] has until now only been considered in the gust reaction factor G and together with force factors and average velocity pressures for structures susceptible to vibrations, or substantiated in elaborate wind dynamic expert reports, just as for the windward-leeward correlation.

Schneelasten sind für Leichtbauten oftmals bemessungsrelevant. Deshalb wird bei beheizten Gewächshäusern über transparenten, wärmedurchlässigen Bedachungen traditionell das Abtauen von Schnee in Ansatz gebracht. Die somit reduzierten Schneelasten ermöglichen große Scheibenabmessungen für optimales Pflanzenwachstum. Die pauschalen Lastansätze von 0,25 kN/m2 oder 0,75 kN/m2 Dachschnee in der deutschen Gewächshausnorm DIN 11535 haben sich über viele Jahre bewährt. Die Gewächshausnorm musste jedoch an das europäische Bemessungskonzept angepasst werden. Im März 2014 sind zwei neue Fachberichte erschienen: DIN SPEC 18071 für Produktionsgewächshäuser und DIN SPEC 18072 für Verkaufsgewächshäuser, die eine für die deutsche Normung neue Möglichkeit der rechnerischen Erfassung des Abtauens von Schnee enthalten - den Temperaturbeiwert. Dieses Vorgehen wird durch einen Verweis im Eurocode DIN EN 1991-1-3 auf die internationale Schneelastnorm ISO 4355 möglich. Hintergrund und Anwendung des Temperaturbeiwerts im Gewächshausbau werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Temperature influence on roof snow loads of greenhouses - Melting of snow over heat-permeable claddings.
Snow loads often govern the design of lightweight structures. Therefore, for heated greenhouses, the melting of snow over transparent heat-permeable claddings has traditionally always been considered. The consequent reduction of snow loads allows adequate glazing sizes for optimal plant growth. Constant roof snow loads of 0,25 kN/m2 or 0,75 kN/m2 in the German greenhouse standard DIN 11535 have stood the test of time over many years. However, the greenhouse standard had to be adapted to the European design concept of the Eurocodes. Therefore, in March 2014 two new technical specifications have been published: DIN SPEC 18071 for commercial production greenhouses and DIN SPEC 18072 for sales greenhouses. Within German standards, this allows for a new possibility for calculating snow load reduction due to melting of snow, using the thermal coefficient. This approach is made possible by a normative reference in the Eurocode DIN EN 1991-1-3 to the international snow load standard ISO 4355. Background and use of the thermal coefficient in greenhouse design is presented in this article.

Gewächshäuser sind Sonderkonstruktionen des Stahlleichtbaus. Sie sind in Deutschland seit 1958 in einer eigenen Gewächshausfachnorm geregelt, deren Vornormversion, die DINV 11535-1: 1998-02, noch heute bauaufsichtlich eingeführt ist. Diese Vornorm bezieht sich jedoch noch auf die alte Normenreihe DIN 1055, was eine Reihe von Fragen und Problemen aufwarf. Im März 2014 sind zwei neue DIN-Spezifikationen erschienen, die DIN SPEC 18071 für Produktionsgewächshäuser und die DIN SPEC 18072 für Verkaufsgewächshäuser, die sich beide auf das aktuelle Eurocode-Bemessungskonzept stützen und die für den modernen Gewächshausbau erforderlichen Spezifizierungen und Erweiterungen enthalten. Über die neuen Regelungen, die Erkenntnisse aus Fachgesprächen, der Fachliteratur und internationalen Normungsvorhaben berücksichtigen, wird in diesem Beitrag berichtet.

Greenhouses - The new DIN SPEC regulations in Germany.
Horticultural greenhouses are especially purpose-built lightweight steel structures. In Germany, there has been a Horticultural Greenhouse Preliminary Standard since 1958, the DINV 11535-1:1982-02, which is still applicable and approved by the building authorities. However, this standard still refers to the older DIN 1055 series of standards, which has resulted in a series of queries and problems. In March 2014, two new DIN Specifications were released, the DIN SPEC 18071 for Production Greenhouses and the DIN SPEC 18072 for Sales Greenhouses, which are both based on the latest Eurocode design concept and which contain the specifications and upgrades required for modern greenhouse design and construction. This article presents the new regulations, which reflect the findings and conclusions from technical discussions, technical literature and international standard projects.

Der Eurocode DIN EN 1990 [1] stellt in Abschnitt 6.4.3.2, Satz (3) mit den Gln. (6.10a) und (6.10b) eine alternative Kombinationsregel für Einwirkungen vor, die in Deutschland bisher nicht bekannt war. Jedoch wird deren Anwendung im nationalen Anhang DIN EN 1990/NA [2] mit NCI zu 6.4.3.2 (3) und mit dem NDP zu A.1.3.1 (4) pauschal abgelehnt. Die Anwendung dieser alternativen Kombinationsregel erlaubt jedoch in bestimmten Fällen eine wirtschaftlichere Bemessung bei Einhaltung des geforderten Zuverlässigkeitsniveaus.
In diesem dritten Beitrag der Reihe “Risikoorientierte Bemessung von Tragstrukturen“ - die beiden bisherigen Beiträge sind in [12] und [13] veröffentlicht - werden die Hintergründe der Kombinationsregel nach [1], Gln. (6.10a) und (6.10b), die Herleitung des Kombinationsbeiwertes x für ungünstig wirkende ständige Einwirkungen G und mögliche Anwendungsbereiche vorgestellt.

Risk oriented structural design - Reduction factor for permanent actions.
The Eurocode DIN EN 1990: 2010-12 [1] presents in Clause 6.4.3.2 (3) equations (6.10a) and (6.10b) an alternative rule for combinations of actions for persistent or transient design situations, that is not known in Germany until now. It has therefore been summarily dismissed in the national Annex DIN EN 1990/NA [2] with NCI 6.4.3.2 (3) and with NDP A.1.3.1 (4). The use of this alternative combination rule allows a more economic design in certain cases, while maintaining an acceptable reliability level.
In this third contribution to the series “Risk oriented structural design” following [12] and [13], the background to the combination rule in [1], (6.10a) and (6.10b), the derivation of the reduction factor x for unfavourable permanent actions G and possible areas of application are presented.

Der Eurocode DIN EN 1990 [1] fordert in Abschnitt 2.1, Satz (1)P: “Ein Tragwerk ist so zu planen und auszuführen, dass es während der Errichtung und in der vorgesehenen Nutzungszeit mit angemessener Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit den möglichen Einwirkungen und Einflüssen standhält und die geforderten Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerks oder Bauteils erfüllt.“ Sonderbauten in der Industrie, Land- und Forstwirtschaft, Gewächshäuser, fliegende Bauten, aber auch Solar- und Windenergieanlagen haben oft deutlich vom Normalfall im Hochbau abweichende Nutzungsdauern. Der Eurocode sieht eine Klassifizierung nach der geplanten Nutzungsdauer vor. Die wirtschaftliche Optimierung kann durch Anpassung der zeitveränderlichen charakteristischen Einwirkungen an die geplante Nutzungsdauer erfolgen, wobei das geforderte Zuverlässigkeitsniveau über den Zeitraum der Nutzungsdauer eingehalten bleibt. Falls erforderlich, sind zusätzliche Anforderungen an die Personensicherheit zu beachten, insbesondere dort wo viele Menschen anwesend sein können. In diesem Beitrag werden Hintergründe und Herleitung von Anpassungsfaktoren für die Nutzungsdauer für charakteristische Einwirkungen infolge Schnee, Wind und Temperatur erläutert. Für Verkehrs- und Nutzlasten und für außergewöhnliche Einwirkungen wie Anpralllasten und Erdbeben werden Ansatzpunkte aufgezeigt.

Risk oriented structural design - Design working life.
The Eurocode DIN EN 1990: 2010-12 [1] requires in Clause2.1 (1)P that: ”A structure shall be designed and executed in such a way that it will, during its intended life, with appropriate degrees of reliability and in an economical way, sustain all actions and influences likely to occur during execution and use, and remain fit for the use for which it is required.” Special structures such as agricultural buildings, horticultural greenhouses, temporary and fairground structures as well as solar and wind energy structures usually have appreciably lower design lives than normal buildings. The Eurocode provides for a classification according to the structural design life. The economical optimisation can occur by adjusting the time variable characteristic actions to the design life, so that the required level of reliability can be maintained over the design lifetime. If necessary, additional requirements can be made regarding safety of persons, where large crowds are likely. This article explains the background and derivation of modification factors for the design life for the characteristic actions due to snow, wind and temperature. For traffic and live loads as well as exceptional actions such as impact loads and earthquake, some guidance is given.

Gewächshäuser sind in Deutschland seit 1958 in einer eigenen Gewächshausfachnorm - der DIN 11535, geregelt. Deren Bezugsbasis sind die Lastnormen der Reihe DIN 1055. Seit Einführung der neuen Normenreihe der DIN 1055-Neu treten Schnittstellenprobleme und Widersprüchlichkeiten auf. Mit dem Übergang zum Eurocode ergibt sich die Möglichkeit zur Nutzung des europäischen Bemessungskonzepts nach EN 1990 für Gewächshäuser, wie es in der DIN EN 13031-1: 2003-09 bereits vorliegt. Dabei ist neben der Einarbeitung der nationalen Besonderheiten bei Lasten wie Wind und Schnee, aber auch im Sicherheitskonzept die Aktualisierung, die Berichtigung, die Straffung und die Vervollständigung der Berechnungsgrundlagen möglich. Die Ergebnisse werden im Beitrag erstmalig vorgestellt werden.

Greenhouses - The European Design Concept - Background and Application.
Greenhouses are standardised in a German Standard - DIN 11535, since 1958. Their basis of reference is the DIN 1055 series of codes for actions on structures. Since introduction of the new series of codes for actions on structures, the DIN 1055-New, interface problems and inconsistencies exist. With the transition into the Eurocodes, there are now possibilities of using the European design concept on greenhouses on the basis of EN 1990, as already exists for EN 13031-1: 2003-09. In addition to including the nationally related values with respect to actions such as wind and snow as well as the safety concept, the update, the correction, the consolidation and the completion of the design regulations is now possible. The results are presented in this paper for the first time.

Der Eurocode DIN EN 1990 [1] eröffnet in Anhang B, Abschnitt B.3 mit der Definition verschiedener Schadensfolgeklassen (Consequences Classes CC1 bis CC3; deutsches Synonym: Versagensfolgeklasse) eine Möglichkeit zur risikoorientierten Festlegung des erforderlichen Zuverlässigkeitsniveaus. Dies kann durch Anpassung, d. h. Abminderung oder Erhöhung der Teilsicherheitsbeiwerte auf der Einwirkungs- oder der Widerstandsseite erfolgen. Soll das Zuverlässigkeitsniveau einzelner Bauteile oder einzelner Bauteilnachweise angepasst werden, so ist die Berücksichtigung auf der Widerstandsseite zweckmäßig. Ist das gesamte Tragwerk einer Schadensfolgeklasse zuzuordnen oder betrifft die Festlegung des Zuverlässigkeitsniveaus eine bestimmte Einwirkung, so ist die Berücksichtigung auf der Einwirkungsseite zweckmäßig. Transparenter ist jedoch die Erfassung in einem eigenständigen Faktor KFI (FI: Force Importance), auch Bedeutungsbeiwert genannt. Die Teilsicherheitsbeiwerte können dann unverändert bleiben. Im folgenden Artikel werden Hintergründe und Herleitung dieses Bedeutungsbeiwertes erläutert.

Risk oriented design of structures - Force importance factors KFI for differentiating the reliability levels of the different Consequences Classes.
The Eurocode EN 1990 [1] Annex B Clause B.3 allows a risk oriented differentiation of the reliability levels with the definition of different consequences classes CC1 to CC3. This can occur through decrease or increase of the safety factor for either the action or the resistance. Should the reliability level of an individual structural component or individual structural check need to be differentiated, it is appropriate to consider the resistance side. If the whole structure is to be assigned a certain consequences class, or if the reliability level relates to a particular action, it is appropriate to consider the action side. In any case the inclusion in an independent factor KFI provides more transparency. The partial factors can then remain unchanged. This article describes the background and derivation of these force importance factors.

Faulbehälter sind biologische Reaktoren. Sie erfüllen eine wichtige Teilaufgabe im gesamten System der Abwasserreinigung. Der Bau dieser Anlage stellt vielfältige und interessante Aufgaben an planende und ausführende Ingenieure.