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Im Rahmen des durch die DFG geförderten Projekts Willy Gehler (1876-1953) - Spitzenforschung, politische Selbstmobilisierung und historische Rezeption eines bedeutenden Bauingenieurs und Hochschullehrers im “Jahrhundert der Extreme” luden das Institut für Massivbau und der Lehrstuhl für Technikgeschichte der TU Dresden am 11.04.2017 zum gemeinsamen Workshop unter dem Titel: Willy Gehler - Versuch einer zeitgenössischen Einordnung mit anschließender Ausstellungseröffnung ein. Aufbauend auf einer Projektvorstellung bietet nachfolgender Beitrag einen Überblick über Konzept, Umsetzung und Ergebnisse dieses Workshops und darüber, was den Besucher in der dazugehörenden Ausstellung erwartet.

Willy Gehler - a characterization of his personality and professional achievements
Within the project Willy Gehler (1876-1953) - edge research, political self-mobilization and historical assessment of an important civil engineer and professor in “the century of extremes” the Institute for Concrete Structures and the Chair of History of Technology and Technological Sciences of the TU Dresden invited to the workshop Willy Gehler - a characterization of his personality and professional achievements on 11th April 2017. At the end of that day, an exhibition was opened as well. The report gives an overview about the concept, the implementation and results of the workshop after a short overview about the project.

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Der Lebensweg Willy Stöhrs (1905-1997) spiegelt exemplarisch das Verhalten vieler deutscher Ingenieure in der Zeit zwischen Nationalsozialismus und Wiederaufbau, technischer Herausforderung und politischer Repression. Am Beispiel des Spannbetons zeigt er Einfluss und Einwirkungszeit deutscher Verwaltungsingenieure auf Innovationen im Bauwesen.

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The foundations for offshore wind energy plants (OWEP) in the German Bight, with water depths of up to 30 m, are a challenge. Waves more than 20 m high can turn over meters of sandy ground, they tilt and lift embedded structures and can lead to capsizing. The sand can be re-consolidated by normal waves, and some foundations right themselves and settle. This is due to the material properties of sand, which cannot easily be explained and can only partly be quantified. Some mechanisms of OWEP foundations can be observed in model tests, others in field tests and pilot plants. Scenarios with extreme waves require physically sound methods; code methods do not suffice. Experience with offshore production platforms cannot simply be transferred and is anyway often kept secret. Thus one has to break new ground for planning, building and maintenance of OWEP foundations.

Windparks in der deutschen Bucht - Eine Herausforderung für die Geotechnik.
Die Gründung von Offshore-Windenergie- Anlagen (OWEA) in bis zu 30 m tiefen Bereichen der Deutschen Bucht ist schwierig. Über 20 m hohe Wellen wühlen den sandigen Grund metertief auf, sie verkanten und heben Tragwerke in ihm, das kann zum Kentern führen. Bei normalen Wellen kann der Sand sich wieder verdichten, manche Gründungen richten sich wieder auf und sacken ein. Dies beruht auf Materialeigenschaften von Sand, die sich nicht einfach erklären und nur teilweise quantifizieren lassen. Einige Mechanismen mit OWEAGründungen kann man in Modellversuchen erkennen, andere in Großversuchen und Pilotanlagen. Für Szenarios mit Extremwellen braucht man physikalisch fundierte Methoden, Standardverfahren genügen nicht. Erfahrungen mit Offshore-Plattformen kann man nur bedingt übernehmen, zumal Überraschungen oft verschwiegen werden. So muss man beim Planen, Bauen und Erhalten flacher und tiefer OWEA-Gründungen Neuland erschließen.

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Die Beanspruchung von Freileitungen erfolgt hauptsächlich durch Naturlasten. Dabei spielt für die bemessungsbestimmenden Lastfälle häufig der Wind eine entscheidende Rolle. Die Leiter, die mehrere hundert Meter weit spannen, tragen einen wesentlichen Anteil zur Gesamtbeanspruchung von Tragmasten bei, die wiederum Eigengewicht und Windlasten der Leiter zwischen zwei Abspannmasten abtragen. Wenn die Reaktion der Seile auf Starkwindereignisse abgeschätzt werden soll, müssen sowohl geometrische Nichtlinearitäten durch die großen Verformungen wie auch aerodynamische Nichtlinearitäten berücksichtigt werden. Insbesondere für die Anwendung und Berücksichtigung in Bemessungsvorschriften werden hierfür Vereinfachungen vorgenommen. In diesem Beitrag wird eine umfassende Untersuchung vorgestellt, über Naturmessungen, FEM-Simulationen kombiniert mit Windkanalversuchen und generierten Windzeitreihen. Ziel ist es, existierende Bemessungsvorschriften im Hinblick auf die Abschätzung der Beanspruchung aus Wind auf Leiter zu validieren. Hierbei sind insbesondere die Turbulenzannahmen und das dynamische Verhalten von weitgespannten Leitern wichtig, um die Extremschnittgrößen zu beschreiben. Mithilfe von so genannten Spannweitenfaktoren sollen die relevanten Parameter, wie Spannweite und Windturbulenz, bei der Beanspruchungsabschätzung berücksichtigt werden.

Wind load of high voltage overhead transmission line conductors in field measurements, time domain simulations and standard.
The loading of overhead lines comprises of natural actions mainly. Wind loading signifies an important load case in the design of overhead transmission line structures. Conductors spanning often several hundreds of meters contribute significantly to the overall loading of suspension towers. Those towers are often designed as a mass product to support the dead and wind load of the conductors between two dead end towers. Estimating the reaction of the conductors to strong winds, both geometric nonlinearities because of the large deformations as well as aerodynamic nonlinearities need to be considered. Particularly for design procedures, those effects should be simplified. This paper presents a thorough investigation comprising field measurements along an existing overhead line, simulations with FEM combined with wind tunnel tests and generated wind fields. It is the aim of the study to validate the actual design procedure regarding loading of wind acting on conductors. Most important herein in order to describe the extreme response are assumptions on turbulence distribution and dynamic behavior of wide spanning overhead line conductors. According to usual design procedure, by means of so called span reduction factors, relevant parameters such as span length and wind turbulence can be considered.

In einer umfassenden Windkanalstudie wurden wirbelerregte Querschwingungen von Schornsteinen in Reihen- und Gruppenanordnungen untersucht. Die Modellversuche erfolgten hauptsächlich im unterkritischen Reynoldszahlenbereich. Um den Reynoldszahleneinfluß aufzuzeigen, wurden einige Versuche mit simulierter transkritischer Reynoldszahl im großen Windkanal NKI Dresden durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß die Erregerkräfte bei Reihen- und Gruppenanordnungen im unterkritischen Fall um ein Vielfaches größer sind als im transkritischen Bereich und somit nicht auf Originalmassivschornsteine übertragbar sind. Hingegen sind die Änderungen der Strouhalzahl mit dem Abstandsverhältnis weniger von der Reynoldszahl beeinflußt. Hier konnte gezeigt werden, daß das Durchmessverhältnis von luvseitigem zum leeseitigem Schornstein von großer Bedeutung ist. Aus den Ergebnissen mit simulierter transkritischer Reynoldszahl ließ sich eine Empfehlung für die Berechnung wirbelerregter Schwingungen von Reihen- und Gruppenanordnungen von Massivschornsteinen ableiten. Es konnten Verhältnisfaktoren für den Strouhalzahleinfluß und für den Erregerkraftbeiwert in Abhängigkeit vom Abstandsverhältnis bestimmt werden. Ein Vorschlag für die praktische Bemessung ist in den Bildern 10 und 11 wiedergegeben. Es wird weiterhin mit den Angaben für Reihenanordnungen von Stahlschornsteinen in der DIN 4133 verglichen.

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Durch die finanzielle Förderung von Windenergieanlagen (WEA) als politisch gewünschte regenerative Energiequelle und die damit einhergehende technische Fortentwicklung hat die Windenergie eine große Bedeutung bei der Stromversorgung gewonnen. Aufgrund ihrer landschaftsprägenden Dimension spielt bei der Planung von WEA die Genehmigungsfähigkeit eine bedeutende Rolle. In diesen Themenkreis fällt auch die statische (und damit wirtschaftliche) Optimierung solcher Anlagen im Sinne einer möglichst hohen Ausnutzung der Baumaterialien. Da ein Großteil der WEA in Kleinserien hergestellt wird, ist eine Zertifizierung oder Typenprüfung vorteilhaft. Anhand einer WEA mit “Savoniusrotor” werden die Vorgehensweise bei der statischen Bemessung aufgezeigt und die wichtigsten Lastannahmen getroffen, ergänzt durch einen Ausblick auf die erforderlichen Nachweise.

Wind power plants: Planning procedure using the example of a system with savonius rotor.
Wind energy gained in importance for electric power supply due to financial incentives for wind turbine generators (WTG) as politically favoured renewable energy source and the resulting technical further development. Building a relevant landscape element, the approvability of the structure plays a decisive role in planning and design of WTG. Another topic is the structural (and the related economical) optimisation of the plants in terms of most effective exploitation of the building material. As most of the WTG are fabricated in small batch series, certification or type testing is advantageous. Using the example of a WTG with savonius rotor, the proceeding of the structural analysis is shown including the most important load assumptions and an outlook on the required verifications.

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Es wird ein neuartiges Programmsystem für Bauingenieure und Architekten vorgestellt, das als hocheffiziente Entscheidungshilfe sehr schnell Aussagen über die bautechnische Machbarkeit eines Tragwerks/Tragwerkteils ermöglicht. Es handelt sich dabei gewissermaßen um ein komplettes Tabellenwerk mit eingebauter Vordimensionierung, Optimierung und Mengenermittlung bzw. Kostenschätzung (WINDIM+). Die Besonderheit des Programmsystems besteht in der gleichzeitigen Problem- und Produktorientierung, neben den verfügbaren Produkteigenschaften ist die technische Qualität in einem komplexen Parametersystem sofort ablesbar.

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Für die statische Bemessung neuer Stadionüberdachungen sind Windlasten oftmals die bemessungsrelevanten Einwirkungen. Es entspricht dem Stand der Technik, die Bemessungswindlasten für Stadiondächer in einem Windkanalversuch zu ermitteln. In diesem Beitrag wird beschrieben, wie solche Untersuchungen durchgeführt werden. Insbesondere wird aufgezeigt, wie sehr sich der Modellbau, die Messungen im Windkanal, die Auswertung der Messdaten und die Aufbereitung der Windlasten im Laufe der Jahre weiterentwickelt haben. Unterschiedliche Bemessungsaspekte werden angesprochen. Anhand dieser Weiterentwicklungen wird verdeutlicht, warum im Hinblick auf Windlastuntersuchungen für Stadiondächer numerische Strömungsberechnungen (CFD-Berechnungen) nicht in der Lage sind, dem heutigen Stand der Technik entsprechend durchgeführte Windkanaltests zu ersetzen.

Determination of wind loads on stadium roofs by means of wind tunnel tests.
Wind loads often are very important with regard to the design of new stadium roofs. It is state of the art, to determine the design wind loads for stadium roofs by means of appropriate wind tunnel tests. In this contribution it is described, how such wind tunnel studies are to be done. In particular new developments in model construction, methodology of wind pressure measurements in the wind tunnel, data analysis and documentation of design wind loads are summarized. Different design aspects are summarized. Finally, by consideration of these new developments in wind tunnel testing it is described, why numerical flow simulations (cfd = computational fluid dynamics) are not appropriate to determine design wind loads for stadium roofs adequately.

Aus der Literatur und zahlreichen Windkanalversuchen ist bekannt, dass nicht nur für Hochhäuser, sondern auch für Kirchtürme die Ansätze der gängigen Windlastnormen die anzusetzenden Windlasten deutlich überschätzen. Dabei wird normgemäß von konstanten Druckverhältnissen auf der Luv- und Lee-Seite ausgegangen, was im Vergleich zur realen Verteilung der Drücke um den Turm dazu führt, dass die resultierenden Kraftbeiwerte deutlich zu hoch ermittelt werden. Für Luxemburg zum Beispiel ergibt sich die zusätzliche Schwierigkeit, dass keine eigene Windlastnorm vorliegt und die Arbeiten an einem nationalen Anhang zum Eurocode 1 Teil 4 [1] gerade erst begonnen haben. In diesem Artikel wird daher erläutert, wie die für die Windlastberechnung maßgebenden Eingangsdaten durch statistische Auswertungen von Wetterdaten und Windkanalmessungen für den Einzelfall präzisiert werden können. Damit ist es möglich, vorhandene Reserven für den Standsicherheitsnachweis zu nutzen. Dieses Vorgehen wird anhand eines Projektbeispiels demonstriert.

Wind tunnel investigations for calculational proofs beyond standardization using the example of bell tower vibrations.
From the literature and numerous wind tunnel experiments it is known that not only for high rise buildings, but also for church towers the approaches of the established codes overestimate considerably the resulting wind loads. According to the codes constant pressure distributions on the windward and the leeward side are assumed which lead in comparison to the real distribution of the pressures around the tower to significantly too large wind force coefficients. For Luxembourg for example the additional difficulty arises that no national code for wind loads exists and that the work on a national appendix for the Eurocode 1 part 4 [1] has only just begun. In this article it is therefore explained how the relevant input data for the calculation of the wind loads can be determined more precisely by statistical analyses and wind tunnel measurements for the individual case. With this approach it is possible to make use of existing resources for the proof of the structural safety. A case study illustrates this procedure.

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