Die Bauwirtschaft tendiert immer stärker zu funktional orientierten Ausschreibungs- und Vergabeformen. Insbesondere der private Baumarkt hat die Vorteile dieser Verfahren erkannt, dem Baumarkt der öffentlichen Hand bleibt jedoch die Anwendung von funktional orientierten Verfahren noch verschlossen. Vor allem handelt es sich hierbei um die Formen des Schlüsselfertigbaus, als vertragliche Weiterentwicklung von der Ausschreibung mit Leitungsprogramm zur Funktionalen Leistungsbeschreibung mit Global-Pauschal-Verträgen, sowie um moderne Wettbewerbsverfahren wie Bauteam, Construction Management, Systemwettbewerb und auch dem wettbewerblichen Dialog der EU. Deren gemeinsamer und elementarer Bestandteil, die Komplettheitsklausel, bedarf genauer Detaillierungen. Diese können durch Standardisierte Funktionale Leistungsbeschreibungen (SFLB) geboten werden, welche den Planungsprozeß gleichzeitig operationalisieren können. Im folgenden wird daher neben der Darstellung der Entwicklung von funktional orientierten Vergabeformen sowie der Detaillierung der Komplettheitsklausel ein mehrstufiges Konzept für eine Standardisierte Funktionale Leistungsbeschreibung vorgestellt.

Natürliche Belüftung kann zur Aufrechterhaltung des thermischen Komforts während der Sommerperioden beitragen. In Simulationsmodellen für die Analyse des thermischen Komforts wird das mit der natürlichen Belüftung verbundene Bewohnerverhalten häufig durch die Definition von Belüftungsregelsätzen einbezogen. Beispielsweise werden Fenster geöffnet, wenn die Raumtemperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, während gleichzeitig die Außentemperaturen unter einem Schwellenwert bleiben. Solche Regeln sind in Bauvorschriften, wie z. B. DIN 4108-2, enthalten. Diese Regeln wurden bislang jedoch im Hinblick auf Simulationsprogramme mit Integrationsmethoden mit fester Schrittzeit festgelegt, wobei oft stündliche Schrittweiten verwendet werden. Es ist jedoch allgemein nicht möglich, diese Regeln direkt in numerische Lösungsverfahren mit fehlergesteuerter adaptiver Zeitschrittanpassung (z. B. in THERAKLES, DELPHIN, COMSOL, MODELICA-Lösern etc.) zu übernehmen. Der Artikel erörtert Strategien und Modellvarianten, die mit solchen modernen Integrationsverfahren arbeiten und diskutiert neue Modellparameter, wie die Verzögerung oder die Totbandregelung. Die Auswirkungen dieser Parameterwahl werden anhand von Sensitivitätsstudien unter Verwendung des thermischen Raummodells THERAKLES veranschaulicht.

Thermal comfort: standard compliant modelling of natural ventilation in adaptive time step solvers
Natural ventilation can help maintain thermal comfort during summer periods. In simulation models for thermal comfort analysis, occupant behaviour related to natural ventilation is often included through definition of ventilation rule sets, included in building codes such as DIN 4108-2. For example, windows are opened when room temperature exceeds a given limit while at the same time outside temperatures remain below a threshold. However, these rules were so far defined with respect to fixed step time integration methods. Straight-forward implementation of such rules in error controlled adaptive time step integration solvers (e.g. included in THERAKLES, DELPHIN, COMSOL, MODELICA-solvers etc.) fails. The article discusses strategies and model variants that work with such modern solvers and discusses new model parameters such as the delay time or dead-band size. The impact of these parameter choices is illustrated with sensitivity studies using the thermal room model THERAKLES.

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Gegenwärtig ist der normale Planungsablauf gemäß der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) aufgeteilt in einzelne Fachgebiete und Gewerke, wobei in jedem Fachgebiet eigene, spezifische Planungswerkzeuge zum Einsatz kommen. Im technischen Bereich kommen dabei aus traditionellen und wirtschaftlichen Gründen meist vereinfachende, stationäre Berechnungsmethoden (simple Tabellenverfahren) zum Einsatz. Im Rahmen des vorliegende Beitrags wird anhand eines Beispiels aus der Praxis zunächst aufgezeigt, warum moderne, höherwertige Planungswerkzeuge in Form von Computersimulationen den Standardmethoden prinzipiell überlegen sind. Anschließend wird veranschaulicht, welche enormen Einsparungen mit Hilfe von Computersimulationen bei der Planung von Anlagentechnik erreicht werden können. Abschließend wird der Einsatz von Simulationstechnik kostenmäßig bewertet und somit auch der wirtschaftliche Vorteil des Einsatzes von höherwertigen Planungswerkzeugen im Planungsprozeß exemplarisch quantifiziert.

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Die Bodenverflüssigung beschreibt eine Gruppe von Phänomenen, bei denen infolge Baugrundversagens eine globale Gebäudeschädigung insbesondere durch Schiefstellungen und Sackungsprozesse hervorgerufen wird. Sie treten bei starken seismisch bedingten Bodenbewegungen auf, wenn weicher, nicht bindiger Baugrund zyklisch beansprucht wird. Beispiele aus Erdbebengebieten verdeutlichen, dass Verflüssigungseffekte wesentlich zum Schadensbild beitragen, jedoch im Planungsprozess nicht ausreichend berücksichtigt werden. Eine Erklärung mag auch darin liegen, dass die komplexen Vorgänge nur unzureichend modelliert werden können und ingenieurmäßige Ansätze sich vornehmlich auf Erfahrungswerte stützen müssen.
Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über die verschiedenen Verflüssigungsphänomene und die empfohlenen Methoden zur Standortuntersuchung bzw. Nachweisführung.
Im Mittelpunkt stehen das im Eurocode 8, Teil 5 (DIN EN 1998-5:2010-12) verankerte vereinfachte Nachweisverfahren und die darin verarbeiteten Erfahrungswerte (Beobachtungen). Hintergrundinformationen, die zu den Festlegungen insbesondere in den Anhängen des Eurocodes 8, Teil 5 geführt haben, werden aufbereitet und die Datenbasis in ihrem ursprünglichen Informationsgehalt reproduziert.
Der Beitrag gibt einen Überblick über die bis dato publizierten Grenzkurven, mit denen die Verflüssigungsgefährdung als kritisch oder unkritisch bewertet werden kann. An einem einfachen Beispiel wird mit Bezug auf das Roermond-Erdbeben vom 13. April 1992 (als dem stärksten Erdbeben in der Niederrheinischen Bucht seit 60 Jahren) dargestellt, dass die Überprüfung eines konkreten Standorts in Abhängigkeit von den verwendeten Bezugskurven zu unterschiedlichen Interpretationen führen kann und demzufolge ein weiterer Untersuchungsbedarf besteht.

Seismic hazard assessment of liquefaction potential following DIN EN 1998-5
The subsoil liquefaction stands for a group of phenomena which might cause a global building damage due to the induced drift and settlement processes. In general, these effects occur if a sedimentary soft soil site is shaken by strong cyclic loading. Examples from recent earthquakes demonstrate that liquefaction can contribute to whole damage situation, essentially; it might be concluded that the presence of codes alone is not sufficient to avoid these form of hazard if the planning is not adequately evaluated the critical liquefaction potential of the site.
Observed failure cases are indicating that the existing tool and models are not appropriate to derive realistic prognosis for the complex nonlinear response, i. e. engineering approaches have to be based on experience and the observed effects.
The paper starts with an overview of the different liquefaction describing hazard or failure types as well as the recommended methods of instrumental site investigation and derived compliance criteria.
The studies are concentrated on Eurocode 8, part 5 (DIN EN 1998-5:2010-12) and the implemented simplified decision criteria as well is the adopted original database. The background information is revaluated from the basic studies. Reference curves and magnitude scaling Factors (MSF) from different studies are compared. They enable the decision concerning a critical liquefaction potential.
For a simple example site and as a reconstruction of observed failure effects during the April, 13, 1992 Roermond-Earthquake (as the strongest event in the Lower Rhine Embayment over last six decades) it can be shown that the recommended evaluation criteria will lead to different results in dependence on the applied reference curves. With respect to the rather limited database, further studies are required to come-up with realistic site liquefaction evaluation approaches.

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Bei der Bewertung bestehender Brücken wird zunehmend ein unterstützendes Bauwerksmonitoring eingesetzt, um die Beanspruchungen im Tragwerk realistischer als rein rechnerisch zu erfassen und das Rechenmodell zu kalibrieren. Normativ ungeklärt ist derzeit noch die Frage, wie die durch Messungen gewonnenen zusätzlichen Informationen innerhalb des Nachrechnungs- einschließlich dessen Sicherheitskonzepts zu berücksichtigen sind. Einwirkungsseitig kann dies durch die modifizierte Definition des Ziellastniveaus oder alternativ durch objektspezifische Lastmodelle für Tragfähigkeit und Ermüdung zur Abbildung des tatsächlichen Verkehrs erfolgen. Weiterhin können auf der Basis der Messdaten die erforderlichen Sicherheitsfaktoren, auch unter Berücksichtigung zukünftiger Verkehrsentwicklungen, bei Einhaltung des normativ erforderlichen Zuverlässigkeitsniveaus begründet werden. In diesem Beitrag werden Möglichkeiten sowie die theoretischen Hintergründe zur Berücksichtigung gemessener Verkehrsbeanspruchungen innerhalb der Nachrechnung von Brückenbauwerken vorgestellt.

Location-specific target load level and object-specific load models for recalculation based on structural monitoring
When evaluating existing bridges, supporting structural monitoring is increasingly being used in order to obtain the stresses in the structure more realistically than purely mathematically and to calibrate the calculation model. The question of how the additional informations obtained through measurements have to be taken into account within the recalculation, including its safety concept, is currently still normatively unclear. On the load side, this can be done through the modified definition of the target load level or, alternatively, through object-specific load models for load-bearing capacity and fatigue to map the actual traffic. Furthermore, on the basis of the measurement data, the necessary safety factors can be justified, also taking into account future traffic developments, while maintaining the normatively required level of reliability.

Neue Materialien ermöglichen neue Bauformen und Konstruktionsarten. Erste Bauprojekte mit den neuen Materialien zeigten aber, dass zunächst weiterhin nach traditionellen - im Falle von Carbonbeton dem Stahlbeton entlehnten - Konstruktionsprinzipien gebaut wird, herkömmliche Materialien also lediglich substituiert werden. Erst in Verbindung mit intelligenten Konstruktionsstrategien wird das volle Potenzial innovativer Werkstoffe ausgenutzt. Losgelöst von etablierten Denkmustern sollen im Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) 280 “Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen - Grundlagen für eine neue Art zu bauen” an der Technischen Universität Dresden und der RWTH Aachen University die Grundlagen für eine neue Form des Bauens mit Beton auf Basis tiefgreifender Erkenntnisse zum strukturmechanischen Verhalten neuartiger, mineralisch basierter Komposite geschaffen werden. Die neuen Leichtbau-Konstruktionsstrategien und Werkstoffkombinationen reduzieren Ressourcen- und Energieverbrauch bei gleichzeitig hoher Gebrauchstauglichkeit, Tragsicherheit und Dauerhaftigkeit; eine anspruchsvolle Ästhetik leistet einen Beitrag zur Baukultur. Der langjährige Forschungsverbund von TU Dresden und RWTH Aachen vereint exzellente Kompetenzen, was die Erforschung des materialminimierten Bauens mit mineralischen Kompositen beflügeln wird. Im Beitrag werden die für den Zeitraum Juli 2020 bis Juni 2024 geplanten Forschungsaktivitäten vorgestellt.

Collaborative research on carbon reinforced concrete structures in the CRC/TRR 280
New materials afford new building designs and construction types. Yet, first application projects using the new materials show that traditional construction principles are used, i. e. that conventional materials are merely substituted. Only combined with intelligent construction strategies it is possible to exploit the full potential of the innovative material carbon reinforced concrete. Detached from today's established thought patterns, the fundamentals for a new way of building with concrete shall be created in the frame of the Collaborative Research Centre Transregio (CRC/TRR) 280 “Design Strategies for Material-Minimised Carbon Reinforced Concrete Structures - Principles of a New Approach to Construction” at Technische Universität Dresden and RWTH Aachen University, based on profound insights into the mechanical behaviour of novel mineral structures. Innovative construction strategies and material composites reduce the resource and energy consumption by means of novel lightweight construction principles and offer a high serviceability, ultimate capacity and durability. Furthermore, they are reflected in ambitious aesthetics evolving to a novel “art of construction”. The long-term research alliance of TUD and RWTH pools the existing excellent competences, which will inspire research into material-minimised construction with mineral composites. The article highlights the research activities planned for the period July 2020 to June 2024.

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Bauvorhaben im Bestand werden immer mehr zum Hauptthema für Planer und Bauwirtschaft. Der folgende Beitrag behandelt einige besondere Aspekte, die beim Planen im Bestand in Bezug auf den Bestandsschutz, die Standsicherheit und den Brandschutz zu beachten sind. Dabei werden die Grundlagen des Bestandsschutzes kurz umrissen. Die Besonderheiten bei der Planung werden mit dem Schwerpunkt Tragwerksplanung erläutert. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, Teilsicherheitsbeiwerte auf der Widerstandsseite beim Nachrechnen bestehender Bauteile mit semiprobabilistischen Bemessungsverfahren zu reduzieren sowie Belastungsversuche zweckmäßig einzusetzen. Die Beurteilung der Feuerwiderstandsdauer historischer Bauteile lässt sich am besten bei Berücksichtigung deutlich geringerer realistischer Brandlasten umsetzen.

Die Berechnung eines Tunnelrahmens wird nach Eurocode 2, Teil 1 - EC 2 - durchgeführt. Die Unterschiede in den Ergebnissen der Berechnung nach EC 2 und DIN 1045 werden herausgestellt. Es wird nachgewiesen, daß nach EC 2 der Grenzzustand der Rißbildung für quasi-ständige Last für die Bemessung ausschlaggebend ist. Dementsprechend wäre eine Reduzierung der Teilsicherheitsbeiwerte für die Endlasten beim Nachweis des Grenzzustandes der Tragfähigkeit ohne Einfluß auf die erforderliche Bewehrung.

Der infiltrationsmindernden Wirkung optimierter Rekultivierungsdecken (Rekultivierungsschicht und Bewuchs) über Deponien wird im Hinblick auf die fragliche Langzeitwirksamkeit von technischen Oberflächenabdichtungen zunehmend Bedeutung beigemessen. Die Infiltrationsminimierung setzt optimalen Bewuchs voraus, der in der Lage ist, einen möglichst hohen Anteil des Niederschlagswassers zu verdunsten. Dies erfordert eine intensive und tiefreichende Durchwurzelung, wozu eine möglichst geringe Dichte des angebotenen Durchwurzelungsraumes erforderlich ist. Dieses Ziel steht zu den Standsicherheitserfordernissen tendenziell im Widerspruch. In einem vom Land Baden-Württemberg sowie vom Landkreis Böblingen geförderten Gemeinschaftsprojekt des Institutes für Landespflege und des Institutes für Bodenkunde und Waldernährung (beide Universität Freiburg), des Institutes für Bodenmechanik und Felsmechanik (Universität Karlsruhe) sowie des Planungsbüros Umweltwirtschaft GmbH (Stuttgart) ist auf der Kreismülldeponie Leonberg ein Testfeldsystem zur vergleichenden Untersuchung locker geschütteter bzw. konventionell verdichteter Rekultivierungsdecken mit 2 m Mächtigkeit gebaut worden. Im vorliegenden Beitrag werden die zu den Teilaspekten Standsicherheit und Setzungsverhalten des Rekultivierungssubstrates durchgeführten Untersuchungen beschrieben und betreffende Ergebnisse mitgeteilt. Im einzelnen handelt es sich um großmaßstäbliche Laborversuche zum Sackungs- und Scherverhalten an regional verfügbarem Lößlehm. Zur Überprüfung des Verhaltens im Feld wurden spezielle Geräte in situ eingebaut, die vorgestellt werden.

Es wurden zwei typische Systemgerüste mit Breiten von 70 cm und 100 cm und einer Höhe von 24 m rechnerisch untersucht. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß mit Planen verkleidete Gerüste einen vertikalen Abstand der Verankerungen von 2 m erfordern, um standsicher zu sein. Bei Verkleidungen mit Netzen ist die Standsicherheit auch bei einem Ankerabstand von 4 m gegeben, wenn zusätzliche Anker in 2 m Höhe vorhanden sind. In den Ständerstößen treten bei verkleideten Gerüsten Zugkräfte auf, deren Übertragung durch konstruktive Maßnahmen gewährleistet sein muß. Die Ankerkräfte verkleideter Gerüste aus Windbelastung rechtwinklig zur Fassade sind bis zu fünfmal größer als bei unverkleideten Gerüsten. Aus diesem Grunde ist der Verankerung verkleideter Gerüste besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Über die Belastung von Gebäuden durch Wasserdruck bei Hochwasser und Massnahmen zur Gewährleistung der Standsicherheit. Die Gefährdung hängt damit von der Entfernung des Gebäudes vom Vorfluter, der Druckhöhe, dem Filtermaterial und der Zeit ab.

Hochwasserkatastrophen treten auch in Deutschland immer häufiger auf. Die dabei entstehenden Beanspruchungen sind im Mauerwerksbau insbesondere für Kellerwände, welche mit einem Bogenmodell bemessen werden, von Bedeutung. Da mit dem normativ vorgeschlagenen Nachweisverfahren kein hydrostatischer Druck berücksichtigt werden kann, wird zunächst eine Nachweismethodik vorgestellt, welche den Lastfall des drückenden Wassers realitätsnah abbildet. Darauf aufbauend werden Bemessungsdiagramme abgeleitet, mit deren Hilfe entweder die maximale Wasserstandhöhe in Abhängigkeit der normativ erforderlichen Mindestauflast bestimmt oder die erforderliche minimale Auflast bei gegebener Wasserstandhöhe abgelesen werden kann. Drückendes Wasser auf Kellerwände im Hochwasserfall stellt eine außergewöhnliche Einwirkung dar. Es kann gezeigt werden, dass die zugehörige Einwirkungskombination bei über die gesamte Wandhöhe hinterfüllten Wänden in vielen Fällen nur bemessungsrelevant wird, wenn das Wasser sehr hoch ansteigt. Bei teilweise hinterfüllten Kellerwänden sind auch bei hydrostatischem Wasserdruck meist kleine Auflasten für eine hinreichende Standsicherheit ausreichend.

Design of basement walls under earth and water pressure.
The past decades have shown a tremendous increase in the occurrence of floods in Germany. This development asks for a extension of the design procedure used for basement walls, which is based on an arc model. As the standard regulations do not take into account hydrostatic pressure, the development of a new model regarding water pressure is evident. For this purpose, design diagrams were derived either accounting for the already existing load from the normative method to determine the maximum possible water level or diagrams which show the required minimum dead load for a certain water level. Water pressure due to a flooding represents an extraordinary load with specific partial safety factors within the design situation. If the basement wall is completely backfilled it can be shown, that the extraordinary load of hydrostatic pressure is only relevant for the wall design, if the water level rises near the terrain surface. In case of partially backfilled walls often small dead loads are sufficient to ensure adequate reliability.

Die elektrotechnische Entwicklung führte zu Geräten mit immer größerer Kurzschlußfestigkeit. Die damit verbundene Erhöhung der Kurzschlußkräfte war vielfach die Ursache von unwirtschaftlich großen Fundamentabmessungen. Sicherheitstechnische und wirtschaftliche Erwägungen führten dazu, die Kippsicherheit von Schalterfundamenten unter Kurzschlußbeanspruchung im Versuch zu prüfen.

Die Stansicherheitsuntersuchung mit den kinematisch möglichen Bruchmechanismen aus mehreren starren Gleitblöcken wird in der neuen Vornorm DIN 4084-100 verlangt. Die jetzigen Berechnungsansätze dafür sind aufwendig. Im vorliegenden Aufsatz wird ein für die numerische Berechnung gut geeignetes, praxisorientiertes Verfahren (DGBM) zur kinematischen Standsicherheitsberechnung mit mehreren Gleitblöcken dargestellt. Praktische Berechnungsbeispiele und numerische Vergleichsberechnungen (nach DIN V 4084-100 und DIN 4084) werden vorgestellt.