Die Ökobilanz ist eine Methode, die ganzheitlich die Umweltauswirkungen eines Produktes über dessen gesamten Lebensweg ermittelt. Bisher vorgestellte Ökobilanzen lassen den erforderlichen Detaillierungsgrad gerade bei der Beschreibung der langen Nutzungsphase von Bauprodukten vermissen, obwohl hier die größten ökologischen Optimierungs- und Reduktionspotentiale zu erwarten sind. In der vorliegenden Publikation werden schwerpunktmäßig für die Nutzungsphase am Beispiel "geneigtes Dach" die bauspezifischen Besonderheiten, die das Ergebnis einer Ökobilanz signifikant beeinflussen können, erläutert. Es werden Forderungen für zukünftige Arbeiten im Bereich Ökobilanzierung von Bauprodukten abgeleitet mit der Zielsetzung, eine Basis für vergleichbare Bilanzen zu schaffen.

Mit Hilfe eines dreidimensionalen Finite-Differenzen-Programms (INSTW) zur Ermittlung von Wärmeströmen und eines eindimensionalen instationären Berechnungsverfahrens für den gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport (WUFI) wird in mehrdimensionalen, instationären Berechnungen der Wärme- und Feuchtetransport im Bereich des Belüftungskanals am Beispiel eines Zweischalenflachdaches untersucht. Für ausgewählte klimatische Randbedingungen werden eine normierte Häufigkeit des Tauwasseranfalls sowie räumlich-zeitliche Insographendarstellungen der relevanten Feuchte für die wichtigsten Einflußgrößen ermittelt. Ergänzend dazu werden Wassergehalte der Massivbauteile sowie im Bereich der Luftschicht und des Dämmstoffes ermittelt, um das Austrocknen einer baufeuchten Konstruktion darzustellen.

Bei der Wärmerückgewinnung in Niedrigenergiehäusern, bei denen der Hauptanteil des Energiebedarfs durch Lüftungsverluste entsteht, kann ein solcher Erdreich-Luft-Wärmetauscher (EWT) vor allem im Auslegungsfall zur Vorerwärmung der Luft genutzt werden. Die Voraussetzung zur Vortemperierung durch das Erdreich ist gegeben, weil die Erdreichtemperaturen in der Winterperiode meist im positiven Bereich bleiben. Damit besteht eine Temperaturdifferenz von bis zu 25 K zur Außentemperatur, die für einen Wärmeaustausch genutzt werden kann. Der im Versuch eingesetzte EWT arbeitet nach folgendem Prinzip: Außenluft wird über eine 40 m lange Rohrleitungsstrecke in ca. 1 m Tiefe angesaugt und nimmt dabei in der kalten Jahreszeit Wärme auf. Dabei hat sich gezeigt, daßder EWT eine Luftmenge von 150 bis 250 m² /h auf das Temperaturniveau des Erdreichs bringen kann.

Da viele Fachwerkhäuser unter Denkmalschutz stehen, gilt es, einen tragbaren Kompromiß zwischen energetischer Sanierung und der Erhaltung des historischen Erscheinungsbildes und der Bau-substanz zu finden. Oftmals bleibt unter Voraussetzung der Erhaltung des äußeren Erscheinungsbildes der Fachwerkfassade als einzig mögliche Wärmeschutzmaßnahme die Anbringung einer Wärmedämmung auf der Innenseite der Außenwand. Da Innendämmungen aber aus bauphysikalischen Gründen - Absenkung der Temperatur zwischen Dämmung und Ausfachungsmaterial und damit verbunden höhere Feuchten in diesem Bereich - nicht unkritisch sind, sollte die Wahl des Dämmstoffes sowie der gesamte Konstuktionsaufbau den hygrothermischen Verhältnissen einer Fachwerkfassade genau angepaßt werden.

Die nachhaltige Konjunkturschwäche in der Baubranche veranlaßt viele Unternehmen, den Export ihrer Produkte oder Planungsleistungen in Länder zu erwägen, deren Klimabedingungen stark von den hiesigen Verhältnissen abweichen. Da die deutschen Wärme- und Feuchteschutzanforderungen und bauphysikalischen Erfahrungen in der Regel nicht auf eine andere Klimasituation übertragbar sind, besteht die Gefahr, daß bewährte Bauprodukte und -konstruktionen den Erwartungen der ausländischen Bauherren nicht gerecht werden oder der dortigen Witterung nicht dauerhaft standhalten. Da die Anwendung des "trial-and-error" Prinzips im Zielland sehr teuer ist, wird hier gezeigt, wie den Problemen eines unzureichenden Feuchteschutzes oder ineffizienter Energiesparmaßnahmen durch den Einsatz hygrothermischer Berechnungsmodelle vorgebeugt werden kann. Diese Vorgehensweise wird beispielhaft anhand von rechnerischen Simulationen des instationären Wärme- und Feuchteverhaltens von Baukonstruktionen in verschiedenen Klimazonen demonstriert.

Nachdem das Bauvolumen in Deutschland in den vergangenen 5 Jahren von ca. 250 auf 190 Mrd. €/a zurückgegangen ist, konzentrieren sich die Unternehmen auf Marktnischen, die vor allem in der Modernisierung des Bestandes liegen. "Aktive Kundenbetreuung" und "innovative Produkte" sind gefragt, das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) leistet hierzu einen Beitrag.

Am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) wurde eine Methode entwickelt, die die Vorhersage von Schimmelpilzbildung auf Basis eines Vergleichs der Wachstumsvoraussetzungen (Temperatur, relative Feuchte und Substrat) mit den im Bau auftretenden instationären hygrothermischen Bedingungen ermöglicht. Zielsetzung des neuen biohygrothermischen Verfahrens ist es, Aussagen abzuleiten, bei welchen Randbedingungen in Abhängigkeit vom Baustoff ein Pilzbefall auftritt und bei welchen dies nicht passiert. Ferner können vergleichende qualitätive Aussagen getroffen werden, ob im Falle einer Sporenauskeimung mit einem Fortschreiten des Pilzbefalls, d. h. Myzelwachstum, zu rechnen ist. Die Wesensmerkmale dieser neuartigen Methode sowie deren Validierung und Anwendung werden beispielhaft erläutert.

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Es wird ein Berechnungsverfahren für die Ermittlung der Traglast von Hallenrahmen mit beliebig, auch voutenförmig ausgebildeten Stützen und Riegeln vorgestellt, das die Effekte räumlicher Verformungen (Verformungen in der Rahmenebene und aus der Rahmenebene), von räumlichen Imperfektionen, elastisch-plastisches Werkstoffverhalten nach der Fließzonentheorie, Profilverformungen, die Wirkung von Abstützungen und Federungen durch angeschlossene Pfetten o.ä., die Ausbildung von Rahmenecken und Steifenordnungen berücksichtigt.

Der vorliegende Beitrag stellt die neuen europäischen Regelwerke Eurocode 1 - Teil 5 und Eurocode 3 - Teil 6 vor, die von CEN TC 250 für die Bemessung von Kranbahnträgern ausgearbeitet wurden. Der Eurocode 1 - Teil 5 definiert die aus dem Kranbetrieb resultierenden Einwirkungen, und der Eurocode 3 - Teil 6 spezifiziert die Bemessungsregeln für Kranbahnträger. Abschließend wird anhand eines Bemessungsbeispiels die Anwendung der beiden Regelwerke demonstriert.

Die Bauwerksprüfung ist integraler Bestandteil der Sicherheitsplanung für ein Bauwerk. Mit der Vorabplanung einer erfolgreichen Bauwerksprüfung können die Herstellkosten eines Bauwerks reduziert, die Erhaltungskosten erheblich gesenkt und die Lebensdauer vergrößert werden. Die Bauwerksprüfung führt also nicht nur zu größerer Sicherheit und Dauerhaftigkeit, sondern sie rechnet sich auch wirtschaftlich. Am Beispiel des Brückenbaus wird eine erfolgreiche Bauwerksprüfung gezeigt und auf eine weitere Verbesserung ihrer Möglichkeiten durch geeignete Planung hingewiesen.

Significance of a qualified control of structures of buildings and civil engineering works
The control of structures is part of the safety plan for buildings and civil engineering works. The a priori design for an efficient control can reduce the cost for construction and for maintenance and hence increase the service life. The control of structures therefore is not only a means to enhance the structural reliability and durability but also turns out to be profitable. An efficient way of control of structures is demonstrated for the example of bridges; further steps to improve the efficiency are recommended.

Die zunehmende Globalisierung auch im Bauwesen verlangt internationale Normenfamilien, um Probleme der Kompatibilität verschiedener Normen zu vermeiden. Die Eurocodes sind Teil der neuen europäischen Normenfamilie, die von CEN für die Bemessung und Konstruktion baulicher Anlagen und vorgefertigter Bauteile für Bauprodukte und für Baustoffprüfungen entwickelt wurden. Diese Entwicklung erfolgte mit Grundsätzen, die ein nachhaltiges und stabiles Normenwerk mit internationaler Akzeptanz zur Folge hat mit genügender Flexibilität für kontinuierliche Erneuerung. Auf diese Grundsätze, insbesondere den Grundsatz der Fundierung rechnerischer Nachweise auf der statistischen Auswertung von Versuchen und ihre Auswirkung auf die Konsistenz und Einfachheit der Regeln im Stahlbau wird eingegangen und anhand von Beispielen der Erfolg gezeigt. Es ist zu wünschen, daß die Eurocodes nach den langjährigen Vorbereitungen für ihre Anwendung in Deutschland baldmöglichst eingeführt werden, damit störende Übergangsregelungen entfallen können.

Mit der Überführung der ENV-Fassung des Eurocode 3 in die EN-Fassung ist es gelungen, die Stabilitätsregeln für stabförmige Bauteile (Knicken und Biegedrillknicken), für plattenförmige Bauteile (Plattenbeulen) und für Schalentragwerke (Schalenbeulen) durch die Einführung des Globalschlankheitsverfahrens zu harmonisieren. Die Abminderungsbeiwerte werden über Knick- bzw. Beulkurven bestimmt, wobei der globale Schlankheitsgrad von dem Tragwerk und der Belastungssituation abhängt. Es wird das Vorgehen sowie die Bestimmung der Teilsicherheitsbeiwerte mit Versuchsergebnissen nach EN 1990, Anhang D - Versuchsgestützte Bemessung - vorgestellt. Das Globalschlankheitsverfahrens erlaubt die Bemessung von Bauteilen und Tragwerken, die mit den bisherigen Verfahren nicht nachgewiesen werden konnten.

Für den Entwurf und die Berechnung von Krankonstruktionen gilt die CEN/TS 13001-3-1: 2005, die in CEN/TC 147 bearbeitet wurde.
Diese technische Spezifikation bezieht sich auf EN 1990: Eurocode “Grundlagen der Tragwerksplanung” und EN 1993-1-1: Eurocode 3: “Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten”, Teil 1-1: “Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau”, weicht aber in einigen Punkten wesentlich von den Eurocodes ab, beispielsweise bei den Regelungen für die Stahlgütewahl und den Festlegungen für die Ermüdungsfestigkeit bestimmter konstruktiver Details. Bislang enthält die CEN/TS 13001-3-1 noch keine Regelungen für Plattenbeulnachweise.
Der Beitrag zeigt einige Beispiele für Divergenzen auf, die aufgrund unterschiedlicher Herangehensweise an den Versuchshintergrund entstanden sein könnten. Hierzu liefert EN 1990 eine standardisierte Vorgehensweise für die Festlegung der charakteristischen Werte der Beanspruchbarkeiten und die Empfehlungen für Teil sicherheitsbeiwerte.
Für das Plattenbeulen werden die Nachweismethoden in EN 1993-1-5 und der zugehörige Zuverlässigkeitshintergrund erklärt.

Mit der Überführung der ENV 1993 - Eurocode 3 in die EN-Fassung erfolgt eine Neustrukturierung, indem die allgemein gültigen Bemessungsregeln in die Grundnormreihe EC 3-1.1 bis EC 3-1.11 und die Anwendungsregeln für bestimmte Anwendungsgebiete in die Anwendungsnormenreihe EC 3-2 bis EC 3-6 geordnet werden. Der vorliegende Beitrag stellt die neue Struktur kurz vor und geht besonders auf den neuen Teil EC 3-1.9 "Ermüdung" ein, in dem die Bemessung von Bauteilen mit nicht ruhender Belastung geregelt ist. Es werden u. a. die Nachweiskonzepte und die Erweiterung und Überarbeitung der Kerbfallkataloge, die für die Überführung vorgenommen wurde, vorgestellt.

Aus den experimentellen Ergebnissen zur Rotationskapazität von Biegeträgern aus I-Profilen bei konstanter zyklischer Belastung werden wöhlerlinienähnliche Festigkeits-Beziehungen ermittelt. Mit einer ebenfalls aus Versuchen begründeten Zählmethode und Schadensakkumulationshypothese kann aus einem Spektrum der Rotationsanforderung, das aus den Lasteinwirkungen z. B. Erdbebenzeitverlauf und den Bauwerksreaktionen gewonnen wird, eine schadenäquivalente statische Rotationsanforderung definiert werden. Damit ist es möglich, das Fließgelenkverfahren auch auf Stahlbauten mit ausgeprägt alterniedender Belastung auszudehnen, da die aus der alternierenden Plastizierung entstehende Schädigung durch einen Rotationsnachweis, mit dem die schadensäquivalente statische Rotationsanforderung mit der statischen Rotationsfähigkeit verglichen wird, auf ein sicheres Maß begrenzt werden kann. Damit können Anrisse oder gar Brüche ausgeschlossen werden.

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Im Blickpunkt dieses Beitrags stehen gleitfest vorgespannte Schraubenverbindungen (GV-Verbindungen), bei denen die zu verbindenden Bauteile mit sogenannten "Duplex"-Beschichtungen ausgeführt werden, d. h., es werden Bauteile verwendet, die zwecks Korrosionsschutz feuerverzinkt und im Klemmbereich zusätzlich beschichtet sind, um eine ausreichende Reibung im Klemmpaket sicherzustellen. Bei dieser vor allem im Funkmastbau weit verbreiteten Bauweise wird entgegen den bauaufsichtlich eingeführten Vorschriften verfahren. Systematische Untersuchungen zu Vorspannkraftverlusten der planmäßig vorgespannten, verzinkten HV-Schraubengarnituren und zum Reibungsverhalten in den Klemmpaketfugen sind für diese Konstruktionstechnik bislang nicht durchgeführt worden. Im vorliegenden Beitrag werden Untersuchungsergebnisse vorgestellt, mit denen Aussagen zu den zeitabhängigen Einflüssen auf das Tragverhalten durch Änderungen der Klemmkraft und der Reibungseigenschaften des Klemmpakets möglich sind.

Bruchmechanische Methoden haben im Stahlbau Fuß gefaßt, um die Sicherheit von Tragwerken nicht nur hinsichtlich ihrer Festigkeit, sondern auch hinsichtlich ihrer Zähigkeit nachweisen zu können. Zähigkeitsnachweise sind erforderlich, wenn ausreichende Sicherheit gegenüber Sprödbruch erzielt werden muß. Für standardisierte Fälle führt der Zähigkeitsnachweis zu einfachen Verfahren der Stahlgütewahl, z.B. nach Teil 1.10 der EN 1993 oder nach EN 13445. Diesem Zähigkeitsnachweis liegen Werkzeuge der Bruchmechanik zugrunde, die nicht nur im konstruktiven Stahlbau, sondern auch im Behälterbau im Rahmen der Europäischen Vereinheitlichung der technischen Regelwerke harmonisiert sind. Die neuen Methoden der Stahlgütewahl führen nicht nur zu sicheren Entscheidungen für die Wahl von Werkstoff und Bauteilgestaltung, sie erhöhen gegenüber den früheren empirischen Verfahren auch die Wirtschaftlichkeit durch die Verwendbarkeit größerer Blechdicken und höherer Stahlfestigkeiten. Die Methoden der Stahlgütewahl gelten bislang für das Temperaturübergangsverhalten der Zähigkeit, jedoch noch nicht für das Hochlageverhalten. Hochlagennachweise sind aber besonders dort, wo Tragfähigkeitsnachweise mit der Annahme der Bildung plastischer Zonen geführt werden, z.B. bei Erdbebenbeanspruchung und in Fällen von Sondereinwirkungen wie Anprall und Explosion, von großer Bedeutung. Hier gibt es in Deutschland bislang nur ein empirisches Prüfverfahren, den Aufschweißbiegeversuch.

Die zukünftige Europäische Normenfamilie mit Bemessungs-, Produkt- und Prüfnormen wird kei-ne Norm für den Aufschweißbiegeversuch (AUBI) nach SEP 1390 (1996) enthalten, so daß bei Aufrechterhaltung der Qualitätsanforderungen, die der AUBI lieferte, ein Ersatzkriterium erforderlich ist. Der Beitrag zeigt die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens der BASt (Bundesanstalt für Straßenwesen), mit dem ein Äquivalenzkriterium zwischen Bestehen des AUBI-Versuchs und der Kerbschlagarbeit gesucht wurde. Aus dem Vergleich von Prüfungen mit ausgesuchten Proben und aus Ergebnissen von Ringuntersuchungen des Stahlinstituts VDEh (Verein Deutscher Eisenhüttenleute) läßt sich für Stähle S355 ableiten, daß der AUBI-Versuch mit ausreichender Wahrscheinlichkeit positiv ist, wenn die bruchmechanisch begründeten Bedingungen der EN 1993-1-10 oder des DIN-Fachberichtes 103 eingehalten werden und zusätzlich bei Erzeugnisdicken über 30 mm Feinkornbaustähle eingesetzt werden. Auch für andere Stähle wurden zusätzliche Kriterien abgeleitet.

Im vorliegenden Beitrag wird eine neue Methode erläutert, mit der das Fließgelenkverfahren derart modifiziert werden kann, daß experimentell oder rechnerisch ermittelte Momenten-Rotationskurven von Einfeldträgern für die Beschreibung des Verhaltens von Fließgelenken in Systemen unmittelbar angewendet werden können und so der übliche Umweg über die Anwendung des Fließgelenkverfahrens mit vereinfachtem Ansatz einer rotationsunabhängigen Fließgelenkbelastbarkeit und der Notwendigkeit eines zusätzlichen Rotationsnachweises oder äquivalenter anderer Begrenzungen ganz vermieden wird.

Dem Bauen unverkleideter Stahlkonstruktionen sind durch Brandschutzanforderungen Grenzen gesetzt. Dieser Beitrag stellt eine Untersuchung vor, in der überprüft wird, ob alleine durch eine geeignete Werkstoffwahl das Anwendungsfeld unverkleideter Stahlkonstruktionen erweitert werden kann. Diese Werkstoffauswahl umfaßt sowohl neuentwickelte Stähle als auch handelsübliche Stähle, wie sie im Maschinenbau häufig Verwendung finden. Dazu werden in einem ersten Schritt verschiedene Stähle und ihre Eigenschaften unter hohen Temperaturen vorgestellt. Im zweiten Schritt wird an einer Auswahl von Stählen gezeigt, daß ungeschützte Bauteile aus diesen Werkstoffen höhere Feuerwiderstandsklassen erreichen als Bauteile aus konventionellem Baustahl.

Konstruktionen aus Stahl und Glas fallen durch ihre Ästhetik und leichte Bauweise auf. Gerade die leichte Bauweise, die durch ein Minimum an Materialeinsatz erreicht wurde und deshalb den Einsatz von Glas als tragendes Bauelement erforderte, bedingte sorgfältige Berechnungs- und Bemessungsüberlegungen nach den Sicherheitskriterien des Bauwesens, da für tragende Glasbauteile solche Bemessungsvorschriften noch nicht existieren. Der Beitrag geht anhand des Beispiels "Glaskunstwerk Kranichflug", einem seilverspannten Flächentragwerk aus Glas und Stahl, auf solche Berechnungs- und Bemessungsansätze ein und gibt einen Ausblick auf zukünftige Sicherheitsvorschriften, mit denen der Status Quo - die Zustimmung im Einzelfall - für tragende Bauteile aus Glas verlassen werden kann.

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Die Beanspruchbarkeit langer Schraubenverbindungen bei Annahme elastischen Werkstoffverhaltens im Traglastzustand, bei dem elastisch-plastisches Verhalten vorliegt, ist nicht genügend erforscht. Die Zahl der Versuchsergebnisse war zur Kalibrierung der Bemessungsmodelle zu gering. Daher wurde am lehrstuhl für Stahlbau, RWTH Aachen, ein Forschungsprojekt durchgeführt, um die vorhandenen Bemessungsmodelle (DIN 18800/1 und EC 3) mit Hilfe von neuen experimentellen und numerischen Untersuchungen zu überprüfen. Es wurden 15 Versuche auf der Basis der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, daß die Bemessungsmodelle in DIN 18800 und EC 3 in dem für die Praxis wichtigen Ausführungsbereich auf der sicheren Seite liegen; die DIN 18800 ist mit der Begrenzung der tragenden Schraubenanzahl auf max. acht zutreffend.