Die brandschutztechnischen Regelungen fordern zusätzlich zum üblichen Feuerwiderstand an ein Deckensystem in Verbundbauweise für die stählerne Tragkonstruktion der Fußbodentragschicht im Deckenhohlraum die Feuerwiderstandsklasse R30. Um diese Feuerwiderstandsklasse zu erreichen, sind bisher Brandschutzmaßnahmen für die Stahlquerschnitte erforderlich. Solche Brandschutzmaßnahmen erschweren die Wettbewerbsfähigkeit von Deckensystemen in Verbundbauweise. Fraglich ist, ob die vorhandenen Brandlasten im Deckenhohlraum und die Ventilationsverhältnisse überhaupt ein Brandszenario ermöglichen, das mit der Temperaturentwicklung der Einheits-Temperaturzeitkurve vergleichbar ist. Diese Frage war ein zentrales Thema des Forschungsprojekts P1139. Im Ergebnis wurde ein Naturbrandszenario für den Hohlraum von Deckensystemen entwickelt, welches auf realen Brandlasten und Ventilationsbedingungen basiert. Unter Verwendung dieses Naturbrandszenarios wurden zwei Großbrandversuche mit einem innovativen vorgespannten Verbunddeckensystem durchgeführt, um den Einfluss auf das Tragverhalten bei einer Brandbeanspruchung im Hohlraum des Deckensystems beurteilen zu können.
In diesem Beitrag werden die experimentellen und numerischen Untersuchungen zum Erwärmungs- und Tragverhalten des Deckensystems infolge des Naturbrandszenarios für den Hohlraum beschrieben. Zusätzlich zu den experimentellen Untersuchungen wird ein numerisches 3-D-Modell in Abaqus erstellt, das mit den Versuchsdaten validiert wird und mit dessen Hilfe die Systemtragwirkung des Deckensystems vertiefend untersucht wird.

Evaluation of the load-bearing behaviour of a slab system in case of a natural fire scenario for the hollow space
In Germany, in addition to the common fire resistance of slab systems the national regulations require a 30-min standard fire resistance of the load-bearing steel construction of the flooring system of a slab system. To achieve this fire resistance with a composite slab system a fire protection of the load-bearing steel construction is necessary. Due to the fire protection the competiveness of the composite slab systems is affected in comparison to other slab systems. However, it is uncertain if the fire loads and ventilation conditions within the hollow space are sufficient to reach comparable temperatures to the ISO standard fire curve. Therefore, in the research project (P1139) a natural fire scenario was invented for the hollow space of slab systems based on real fire loads and ventilation conditions. On the basis of this natural fire scenario two large scale fire tests with an innovative prestressed composite slab system were performed to evaluate the influence on the load-bearing behaviour.
In this paper, experimental and numerical investigations regarding the heating and load-bearing behaviour of a slab system in case of this natural fire scenario are presented. A three-dimensional Abaqus model, which is validated against the test data, will be used for an enhanced understanding of the load-bearing behaviour.

Das Gründungssystem “Geokunststoffummantelte Säulen“ (auch GEC Geotextile Encased Columns genannt) für Erdbauwerke auf gering tragfähigen Böden ist in Deutschland nach seiner Einführung vor ca. 15 Jahren mittlerweile Stand der Technik. Die aktuellen Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen (EBGEO 2010) der DGGT enthalten sowohl die entsprechenden Berechnungs- und Bemessungsverfahren als auch konstruktive und technologische Hinweise. Die praktischen Erfahrungen zeigen jedoch zunehmend, dass gegenüber der Berechnung noch Tragreserven vorliegen. Mittels eines Großversuchs sollten die Grenzzustände und Systemgrenzen weiter untersucht werden. Es wird auf die ersten wichtigsten Ergebnisse und Auswertungen eingegangen sowie mögliche modifizierte Vorgehensweisen bei der Systemberechnung tendenziell aufgezeigt.

Analysis of bearing behaviour and deformations of geotextile encased columns in a large-scale test.
The foundation system Geotextile Encased Columns (GEC) for embankments on soft subsoil started in Germany about 15 years ago and has become state-of-the-art. The recent German Code for design of geosynthetic reinforced soil systems (EBGEO 2010) of the German Geotechnical Society comprises design and dimensioning procedures and provides useful recommendations regarding concepts and construction as well. Based on the permanently increasing practical experience, it seems that the system has higher bearing resources than formally calculated. A 1 : 1 field test was designed “on the edge” in order to provoke a limit state of the system and to identify its “upper limits”. The most important first test results are shown, evaluated and commented and possible tendencies for modifications regarding some design and calculation aspects are explained.

In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten. Ursächlich hierfür ist die Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung. Dies führt bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser infolge der Exposition der Fahrbahndecke und des alkalischen Milieus durch den Einsatz alkalireicher Portlandzemente bei der Betonherstellung zu einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). Zusätzlich wird der AKR-Schädigungsprozess in Betonfahrbahndecken durch den externen Tausalzeintrag (primär NaCl) im Winter begünstigt. Vor diesem Hintergrund kommt der Ermittlung des Tausalzeintrags in den Fahrbahndeckenbeton eine große Bedeutung zu.
Die Analyse des Tausalzeintrags erfolgte bisher ausschließlich nasschemisch an gemahlenen Bohrkernsegmenten. Nachteilig sind hierbei der relativ hohe prüftechnische Aufwand und die eingeschränkte Ortsauflösung. Der alternative Einsatz von LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) eröffnet in diesem Kontext neue Möglichkeiten. So wird in diesem Beitrag anhand von Bohrkernen aus einem repräsentativen AKR-geschädigten BAB-Abschnitt exemplarisch die Vorgehensweise bei der LIBS-Analyse zur Ermittlung der Na- und Cl-Verteilung an vertikalen Schnittflächen von Bohrkernen aufgezeigt. Da der Tausalzeintrag primär über den Zementstein erfolgt, wurde der verfälschende Na-Grundgehalt der Gesteinskörnung mittels eines Ausschlusskriteriums (Ca-Gehalt) eliminiert. Vergleichend durchgeführte Cl-Mappings mit Mikroröntgenfluoreszenzanalyse sowie nasschemische Analysen belegen die Güte der durchgeführten LIBS-Messungen. Allerdings bedarf es bei der quantitativen Ermittlung des Natriumgehaltes in der Betonfahrbahndecke noch weitergehender Untersuchungen.

Analysis of the intrusion of de-icing salt into concrete pavements by a novel test method
In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage in concrete pavements. This has been caused by the use of alkali-sensitive aggregates. Given the exposure of the concrete pavement to water and the alkaline environment caused by the use of Portland cement during concrete mixing, this environment can lead to an alkali-silica reaction (ASR) process. This ASR-damage process in concrete pavements is further exacerbated by the external application of de-icing salt in winter. Against this background, the evaluation of the intrusion of de-icing salt becomes of great importance.
Until now, the analysis of the intrusion of de-icing salt was carried out in a wet-chemistry process on finely ground segments of drilling cores. The disadvantages of this method are the relatively arduous testing process and the limited depth resolution. The alternative application of LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) offers new possibilities in this context. In this paper, the procedure for the LIBS analysis of sodium and chloride distribution on vertical cut surfaces of drilling cores taken from representative ASR-damaged concrete pavements is presented. Because the intrusion of de-icing salt takes place primarily in the cement matrix, the distorting effect of the sodium content in the aggregates was eliminated by an exclusion criteria (namely, the calcium content). The comparable chloride mappings by micro X-ray fluorescence spectroscopy and wet-chemical analysis confirm the quality of the LIBS measurements. However, additional investigations are necessary for the quantitative analysis of sodium content in concrete pavements.

Zur Analyse des Schubrißverhaltens wurden am Institut für Massivbau der RWTH Aachen (IMB) experimentelle Untersuchungen an Normal- und Hochleistungsbeton durchgeführt. Hierbei wurde die anwachsende Rißöffnung unter Einsatz der digitalen Photogrammetrie verfolgt, um hieraus auf die im Bruchzustand übertragbaren Reibungskräfte zu schließen. Aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen wurde das Schubrißverhalten theoretisch untersucht.

Fünf Außenwandkonstruktionen unterschiedlicher Bauweisen mit gleichem U-Wert (konform zur EnEV 2014) werden hinsichtlich des Ressourcenbedarfs (Primärenergie) und der Umweltwirkung (Treibhausgaspotenzial) analysiert. Die Bauteilaufbauten wurden detailliert modelliert, sodass die Analyse neben den funktionsbestimmenden Bauteilschichten auch den Einfluss der Befestigungsmittel und der Sekundärkonstruktionselemente abbildet. Bauteilaufbauten werden getrennt nach Material- und Funktionsgruppen ökologisch bewertet.
Zum einen wird gezeigt, dass einzelne Materialgruppen und besonders auch Elemente der Sekundärkonstruktion, Befestigungsmittel und Kleinteile in der Konstruktion zwar in der Massenbilanz marginale Bedeutung haben, aber doch überdurchschnittlich zum Ressourceneinsatz und zur Umweltwirkung beitragen. Auf der anderen Seite wird gezeigt, dass zusätzliche Dämmschichtdicken (über das heute übliche Maß hinaus) in der Gesamtbilanz des Gebäudes nur einen geringen Anteil am Ressourceneinsatz und der Umweltwirkung hätten. So wird argumentiert, dass die Analyse des Ressourceneinsatzes und der Umweltwirkungen und die entsprechende Optimierung von Bauelementen parallel zur bauphysikalischen und konstruktiven Durchbildung durchgeführt werden sollte. Die Gesamtbilanzierung des Gebäudes im Lebenszyklus hingegen liefert bei erheblichem Aufwand für die Planer nur einen geringen Nutzen für die Optimierung von nachhaltigen Gebäuden.

Detailed analysis of the resource demand and the environmental impact of outside wall structures
Five external wall structures of different structure types with the same U-Value (compliant with the EnEV 2014) are analysed in terms of their resource demand (primary energy) and their environmental impact (global warming potential). The building elements are modelled in detail, so that besides the functional element layers, also the fastening elements and the secondary structural elements are included.
On the one hand it is shown, that single material groups and especially elements of the secondary structure, fastening elements and small parts in the structure contribute, although of minor relevance in the mass balance, over-average to the resource demand and the environmental impact of the single building element. On the other hand, it is shown, that additional insulation thickness (beyond the thickness required today) only contributes a small amount to the total balance of the building. It is argued that the analysis of the resource demand and the environmental impact and the following optimization of building elements shall be performed in parallel to the building physical detailing and the constructive development of the building elements. The total balancing in the life-cycle of the building however, requires significant additional efforts, but has a small impact in the designers' optimization towards sustainable buildings.

Die Kenntnis des Gefüge- und Feuchtzustandes in kapillarporösen Baustoffen ist sowohl aus der Sicht der Bauklimatik als auch aus dauerhaftigkeitsrelevanten Gesichtspunkten von großem Interesse. Neue Möglichkeiten bei der Visualisierung beider Zustandsgrößen eröffnet die 3D-Computertomografie (3D-CT). So zeigt dieser Beitrag an Hand zweier Machbarkeitsstudien die Leistungsfähigkeit dieses innovativen zerstörungsfreien Laborprüfverfahrens. Die erste Machbarkeitsstudie erfolgte an einem stark frostgeschädigten Betonbohrkern mit Sichtbetonqualität. Die 3D-CT Untersuchungen zeigen hier, dass neben der räumlichen Verteilung der Gesteinskörnung und der Zementsteinmatrix auch die besonders interessierende Riss- und Feuchteverteilung visualisiert werden kann. Damit ist es perspektivisch möglich, die Interaktion zwischen den frostinduzierten Rissen und der Feuchteverteilung ohne zerstörenden Eingriff zu verfolgen. Das wiederum eröffnet neue Möglichkeiten zur Klärung der zum Teil noch nicht hinreichend bekannten frostinduzierten Schädigungsmechanismen im Beton. Gegenstand der zweiten Machbarkeitsstudie war die nicht nur räumliche sondern auch zeitliche Visualisierung der Feuchteverteilung im Tuffstein während des kapillaren Aufsaug-versuchs. So konnte hier das Wandern der kapillaren Feuchtefront mit verzögerter Wasseraufnahme des magmatischen Tuffbestandteils Bims räumlich visualisiert werden. Basierend auf diesen Studien werden abschließend die geplanten Arbeiten zur weiteren Erhöhung des Leistungspotentials des Verfahrens aufgezeigt.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Der europaweite Aufbau eines interoperablen Eisenbahnhochgeschwindigkeitsnetzes stellt erhöhte Ansprüche an die bestehende Infrastruktur des Bahnbetriebes. Durch die zunehmende Reisegeschwindigkeit ergeben sich auch immer größere dynamische Anregungen der Brückentragwerke. Um diesem Umstand Folge zu leisten, wurden in den letzen Jahren am Institut für Tragkonstruktionen/Stahlbau der Technischen Universität Wien zahlreiche experimentelle Untersuchungen zum Thema des dynamischen Verhaltens von Eisenbahnbrücken mit Schotteroberbau unternommen, um aus den experimentellen Daten neue Erkenntnisse über das Schotterverhalten bei dynamischer Beanspruchung abzuleiten.

Analysis of the dynamic behaviour of the railway ballast bed - Influence of the oscillation amplitude and of other marginal conditions on the stiffness and the damping characterists.
The pan-European establishment of an interoperable high-speed railway network places high demands on the existing railway infrastructure. Greater travelling speed results in increased dynamic excitations of the bridge structures. To investigate the dynamic interaction between the ballast superstructure and the structure of the bridge, experimental investigations were realised at the Institut für Tragkonstruktionen/Stahlbau der Technischen Universität Wien (Institute of Structural Engineering at the TU Vienna) during the last years.

Aufbauend auf den grundlegenden Forderungen der Bauordnung lassen sich aktuell in Deutschland verschiedene Erläuterungen zur Konkretisierungen des Schutzziels “Begrenzung der Brandausbreitung über die Fassade” finden. Eine allgemeingültige Festlegung gibt es bisher nicht. Diese Festlegung wäre jedoch, insbesondere für die Betrachtung von neuen Fassaden und Außenwandbekleidungen, eine wichtige Basis. Die nachfolgende Studie beschreibt die aktuell in Deutschland zur Verfügung stehenden Grundlagen zur Bewertung “brandschutztechnisch sicherer” Fassaden. Diese sind Prüfverfahren für Fassadenbrandversuche, Hintergründe für die Prüfverfahren, Vorgaben aus bauordnungsrechtlichen Richtlinien und Auslegungen der Bauaufsicht. Weiter werden die Vorgaben der europäischen Nachbarländer, die bereits ein konkretes Schutzziel definiert haben, dargestellt. Als Ergebnis stellt die Studie einen Vorschlag für Beurteilungskriterien für “brandschutztechnisch sichere” Fassaden vor.

Analysis of the acceptable fire spread at the façade
In addition to the fundamental requirements of the German Building Code, there are several mostly contradictory concretizations of the fire safety objective “limitation of fire spread at the facade”. There is currently no universal definition. However, this definition would be an important basis, in particular for the consideration of facades and exterior wall cladding made of combustible building materials. The following article describes the principles to evaluate fire-safe facades currently available in Germany. These comprises, facade fire-test methods, backgrounds about the test methods, specifications from building regulations guidelines and interpretations of the building authorities. Furthermore, the specifications of neighboring European countries, which already have defined a specific fire safety objective for facades, are presented. As a result, the article presents a proposal for assessment criteria for fire-safe facades.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätssicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Eine relevante Kenngröße bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungs- und Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient dar. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung, aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Betonfahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften der verwendeten Betone aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbahndeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in numerische Modelle zu realitätsnahen Vorhersagen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt sowie hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem werden ausgewählte Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz dargestellt. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten.

Analysis of the thermal expansion of pavement concrete from the German motorway network
Knowledge of material properties plays a key role in the development or optimization of concretes and construction methods for road construction as well as for quality assurance processes. Similarly, physical material properties form the basis for the mathematical dimensioning and residual substance assessment of concrete pavements. The coefficient of thermal expansion of concrete represents a relevant characteristic value in the investigation of thermally induced stress and deformation conditions. In the course of the systematic further development of mathematical dimensioning, but also in conjunction with the targeted improvement of the performance properties of road pavements, it must be questioned whether load-independent deformation properties of the concretes applied, currently receive sufficient attention, whether general literature values for today's pavement concretes are always appropriate and whether their implementation in modern mathematical models leads to valid results. For an empirical approach, the availability of adequate test procedures is of crucial importance. In Germany, however, there is currently no standardized procedure for the determination of the coefficient of thermal expansion of concrete. For this reason, two test approaches have been developed with regard to road construction aspects, and are presented in this article and discussed with regard to possible measurement uncertainties and measurement inaccuracies. In addition, selected results from the analyses of existing concretes from the federal autobahn network are presented. As a result, the investigations shall contribute to the creation of the test prerequisites for a verified quantification of the thermal expansion of concrete pavements.

Kleine oberflächennahe Geothermiesondenanlagen mit einer Heizleistung < 30 kW sind insbesondere im privaten Wohnsektor zu finden. Die Geothermiesonden erzeugen durch ihren Wärmeentzug Temperaturänderungen im Untergrund, deren Form sich in Abhängigkeit von den projektbezogenen Parametern, wie u. a. den geothermischen Untergrundeigenschaften, dem Betrieb der Sonde und der Grundwasserströmung, ausbildet. Im Rahmen des Genehmigungsprozesses werden vonseiten der Genehmigungsbehörde pauschale und nicht projektbezogene Grenzabstände für die Geothermiesonden gefordert, deren Einhaltung sich mit abnehmender Grundstücksgröße bisweilen schwierig gestaltet. Der Einsatz eines analytischen Ansatzes zur Abschätzung der Temperaturfahnenausbreitung wird präsentiert, um eine auf das Projekt abgestimmte Festlegung der Grenzabstände zu ermöglichen, die die Größe der Grundwasserströmung, die Betriebsweise und die Anzahl der Sonden kleiner oberflächennaher Geothermiesondenanlagen berücksichtigt.

Analysis of the spread of the temperature plume of small borehole heat exchanger systems.
Small shallow borehole heat exchanger (BHE) systems with a heat capacity smaller than 30 kW can be found mostly in the private housing sector. The heat extraction of the BHEs causes temperature changes in the ground. The form of the temperature changes depends on the project relevant parameters such as geothermal ground conditions, operation of the BHEs and groundwater movement. During the approval processes the approval authority claims for global and non-project related border distances of the BHEs. The compliance can be difficult due to smaller property sizes. The use of an analytical method for the determination of the length of the temperature plume is needed in order to allow the determination of border distances fitting to the project while taking into account the groundwater velocity, the operation mode as well as the number of BHEs of small shallow geothermal systems.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Am 16. Dezember 2002 hat die EU die Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden erlassen. Die Mitgliedsstaaten der EU hatten zum 4. Januar 2006 Zeit, diese Richtlinie umzusetzen. Es sollen für bestehende Gebäude als auch für alle Neubauten Energieausweise erstellt werden. Für die Ermittlung der Energiekennzahlen von Gebäuden wird sehr oft das Monatsbilanzverfahren verwendet. Dieses Bilanzverfahren wurde deshalb in der vorliegenden Arbeit einer genaueren Untersuchung unterzogen. Dazu wurde für ein Zonenmodell mit Büronutzung der Kühlbedarf simuliert und nach dem Monatsbilanzverfahren ermittelt. Der Vergleich der bilanzierten mit den simulierten Werten für den Kühlbedarf, hat ergeben, dass in einigen Fällen der Kühlbedarf der sich aus einer Simulationsrechnung ergibt mit dem Bilanzverfahren unterschätzt wird. Daher soll ein Korrekturfaktor für den bilanzierten Kühlbedarf eingeführt werden. Weiterhin haben die Untersuchungen ergeben, dass die Kopplung von Zonen im Bilanzverfahren nicht korrekt berücksichtigt wird.

Intelligente Heizungsregler und Smarthome-Systeme können den Heizenergieverbrauch bzw. die Heizkosten, unter anderem durch eine Anpassung der Gebäudebeheizung an die An- bzw. Abwesenheit der Nutzer, reduzieren. Zu diesem Zweck werden die Ergebnisse von fünf unterschiedlichen Studien zusammengefasst, die am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP unter Verwendung von dynamischer Gebäudesimulation durchgeführt wurden. Diese Studien vergleichen die intelligenten Systeme mit einer konventionellen Regelung die der EnEV Referenztechnik entspricht. Die Auswertung des kombinierten Datensatzes erlaubt die Untersuchung der Einsparpotenziale getrennt für unterschiedliche Baualter, Gebäudetypen und Haushaltsgrößen. Die untersuchten Systeme zeigen typische mittlere Einsparpotenziale zwischen 8 und 19 % Endenergie für Heizung und Trinkwarmwasser bzw. Energiekosteneinsparpotentiale zwischen 0,3 und 2,6 /(m2a). Parallel werden die durch die Systeme bewirkten Veränderungen im thermischen Raumkomfort bewertet und den Einsparpotentialen gegenübergestellt. Hier zeigen sich große Unterschiede zwischen den untersuchten Varianten. Einerseits gibt es Fälle die fast keine energetischen Potentiale aufweisen aber den thermischen Komfort reduzieren, anderseits geht in manchen Varianten eine Komfort-Verbesserung mit einer potentiellen Bedarfsreduktion einher.

Analysis of the energy saving potentials of smart home and intelligent heating controls. Saving potentials of intelligent heating controls
Intelligent heating controllers and smart home systems can reduce heating energy consumption and heating costs, among other things by adapting building heating to the presence / absence of the occupants. In this publication the results of five different studies, carried out at the Fraunhofer Institute for Building Physics IBP using dynamic building energy simulation, are summarized. These studies compare the intelligent systems with a control that corresponds to the EnEV reference technology. The evaluation of this combined data set allows the analysis of savings potentials separately for different years of construction, building types and family sizes. The systems examined show typical average saving potentials between 8 and 19 % for the final energy for heating and domestic hot water and potential energy cost savings between 0,3 and 2,6 /(m2a). At the same time, the changes in thermal comfort caused by the systems are evaluated and compared with the potential savings. This shows a wide variation between the investigated cases. On the one hand, there are cases that show almost no potentials but reductions in the thermal comfort, on the other hand, in some variants an improvement in comfort is accompanied by a potential reduction in demand.

In dem Beitrag wird, ausgehend von typischen Schadensfällen, der Hintergrund der Rissbildung durch Flüssigmetallversprödung beim Feuerverzinken aufgezeigt. Dabei handelt es sich um ein Phänomen, das in den letzten Jahren verstärkt und nicht selten mit Auswirkung auf die Standsicherheit zu beobachten war. Dies gab Anlass für eingehende Forschungsarbeiten, deren Ergebnisse die Ursachen und Hintergründe der Rissbildung nun wesentlich aufhellen. Sie reichen über das gesamte Spektrum der Problematik, beginnend von den mikroskopischen Befunden, des Korngrenzenangriffs über die Ermittlung von Spannungs-Dehnungszuständen bis hin zu griffigen Beurteilungsverfahren. Nach der Darstellung der maßgebenden Einflussfaktoren wie Zinkschmelzenzusammensetzung, Spannungs- Dehnungsentwicklung, Material, etc. werden auf Grundlage der aktuellen Forschungsergebnisse Empfehlungen zur Vermeidung der Rissbildung abgeleitet und vorgestellt.

Zur Beurteilung des Frost- bzw. Frost-Tausalz-Widerstandes des Betons finden normativ als Alternativverfahren das CIF- bzw. CDF-Verfahren Anwendung. Als Beurteilungskriterium für den inneren Schädigungsprozess werden bisher ausschließlich die Änderung der Ultraschalllaufzeit und die Massezunahme durch Frostsaugen herangezogen. Die Bewertung des äußeren Schädigungsprozesses hingegen erfolgt ausschließlich mittels einer vergleichenden visuellen Beurteilung der Prüffläche und der Ermittlung der Abwitterungsmasse. Allen bisher angewandten inneren und äußeren Schädigungsindikatoren ist gemeinsam, dass ihre Aussagefähigkeit durch eine fehlende ortsaufgelöste Quantifizierung des Schädigungsprozesses eingeschränkt ist.
Der Beitrag zeigt, dass dieser Nachteil durch den Einsatz neuartiger innovativer Prüftechniken weitestgehend beseitigt werden kann. So wird vergleichend zu der normativen Ultraschallprüfung aufgezeigt, dass der Einsatz der Röntgen 3D-Computertomografie eine zerstörungsfreie zeitliche und räumliche Analyse des inneren Rissbildungsprozesses beim CIF-Verfahren ermöglicht. Außerdem wurde durch die Anwendung der Photogrammetrie die äußere Abwitterung der Prüffläche beim CDF-Verfahren erstmalig ortsaufgelöst quantifiziert.

Analysis of damage processes in concrete induced by freeze thaw or freeze thaw salt cycles. Application of innovative measurement techniques
CIF- and CDF-test are alternatively applied for the standardized assessment of freeze and freeze de-icing salt resistance of concrete. Up to now the increase of ultrasonic time of flight and mass induced by freeze suction are the only criteria for the assessment of internal damage process. The evaluation of the external damage process is currently realised by visual comparison of test surfaces and the determination of the scaling mass. The significance of these internal and external damage indicators is limited due to the lack of spatially-resolved quantifications of the damage process.
This contribution shows that this disadvantage can be overcome by the application of innovative test methods. In contrast to normative ultrasound test methods, the application of X-ray 3D computed tomography allows a non-destructive temporal and spatial analysis of the internal crack formation process during the CIF-test. For the first time, a spatially-resolved quantification of the scaling of the test surface has been performed by photogrammetry.

In Luxemburg wird die energetische Bewertung von Wohngebäuden seit 2008 in der Verordnung “Performance énergétique des bâtiments d'habitation” geregelt [1]. Im Fall der Erstellung eines Energiepasses für ein bestehendes Gebäude sind neben dem berechneten Energiebedarf, der als Grundlage für die Einordnung in einem Klassensystem (A, B, C, ) dient, auch der gemessene Verbrauch mit anzugeben. Bei einem neu zu errichtenden Gebäude ist der Energiepass spätestens nach vier Jahren um den gemessenen Verbrauchswert zu ergänzen. Dadurch liegen für viele Gebäude die beiden Werte, der gemessener Verbrauch und der berechnete Bedarf, vor und können gegenübergestellt werden. Wie zu erwarten war, zeigen sich systematische und teils erheblich Diskrepanzen zwischen den berechneten Werten des spezifischen Endenergiebedarfs Wärme und den zugehörigen gemessenen Verbrauchswerten.
Im Rahmen der Einführung des zentralen Energiepassregisters ist eine umfangreiche Gebäudedatenbank entstanden, die es ermöglicht, die bekannten Gründe für diese Abweichungen auch quantitativ zu analysieren. In diesem 1. Teil des Artikels wurden die vorliegenden Werte des Verbrauchs mit der Methode der multiplen linearen Regression auf den Norm-Bedarf und weitere unabhängige Variable regressiert. Damit kann für zukünftige Energiepässe eine Schätzung des mutmaßlichen Verbrauchs mit Standardfehler angegeben werden, innerhalb dessen sich mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit der zukünftige Verbrauch bewegen wird. Schon bei der Ausstellung des Energiepasses wird so deutlich, dass und wie stark der zukünftige Verbrauch vom berechneten Energiebedarfskennwert abweichen kann.
In Teil 2 der Analyse wird der Einfluss der Nutzungsrandbedingungen auf den Energiebedarf mit den Methoden der Fehlerrechnung abgeschätzt.

Analysis of energy demand and energy consumption of residential buildings with energy certificate in Luxemburg.
Building owners in Luxemburg are obligated by the Energy Savings Ordinance to complete the Energy Performance Certificate of their domestic buildings with measured values of the real energy consumption, for new buildings three years after moving in. Not unexpectedly systematic and considerable discrepancies between the measured delivered energy consumption for heating and domestic hot water and the corresponding standardized calculated demand appeared.
Over time a considerable database arose, allowing for a quantitative statistical analysis of the well-known reasons for these discrepancies between measured consumption and calculated demand. In this first part of the article the method of multiple linear regression is applied, taking various independent variables into account. For future energy performance certificates a probable value of the consumption including a standard error can be estimated from these independent variables and the regression coefficients. A probability that the future consumption will turn out to be in this margin can be calculated and specified in the certificate.
Part 2 of the analysis will concentrate on the influence of usage parameters and error calculus.

In Luxemburg wird die energetische Bewertung von Wohngebäuden seit 2008 in der Verordnung “Performance énergétique des bâtiments d'habitation” geregelt [1]. Im Fall der Erstellung eines Energiepasses für ein bestehendes Gebäude sind neben dem berechneten Energiebedarf, der als Grundlage für die Einordnung in einem Klassensystem (A, B, C, ) dient, auch der gemessene Verbrauch mit anzugeben. Bei einem neu zu errichtenden Gebäude ist der Energiepass spätestens nach vier Jahren um den gemessenen Verbrauchswert zu ergänzen. Dadurch liegen für viele Gebäude die beiden Werte, der gemessener Verbrauch und der berechnete Bedarf, vor und können gegenübergestellt werden. Wie zu erwarten war, zeigen sich systematische und teils erheblich Diskrepanzen zwischen den berechneten Werten des spezifischen Endenergiebedarfs Wärme und den zugehörigen gemessenen Verbrauchswerten.
Im Rahmen der Einführung des zentralen Energiepassregisters ist eine umfangreiche Gebäudedatenbank entstanden, die es ermöglicht, die bekannten Gründe für diese Abweichungen auch quantitativ zu analysieren. In diesem 1. Teil des Artikels wurden die vorliegenden Werte des Verbrauchs mit der Methode der multiplen linearen Regression auf den Norm-Bedarf und weitere unabhängige Variable regressiert. Damit kann für zukünftige Energiepässe eine Schätzung des mutmaßlichen Verbrauchs mit Standardfehler angegeben werden, innerhalb dessen sich mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit der zukünftige Verbrauch bewegen wird. Schon bei der Ausstellung des Energiepasses wird so deutlich, dass und wie stark der zukünftige Verbrauch vom berechneten Energiebedarfskennwert abweichen kann.
In Teil 2 der Analyse wird der Einfluss der Nutzungsrandbedingungen auf den Energiebedarf mit den Methoden der Fehlerrechnung abgeschätzt.

Analysis of energy demand and energy consumption of residential buildings with energy certificate in Luxemburg.
Building owners in Luxemburg are obligated by the Energy Savings Ordinance to complete the Energy Performance Certificate of their domestic buildings with measured values of the real energy consumption, for new buildings three years after moving in. Not unexpectedly systematic and considerable discrepancies between the measured delivered energy consumption for heating and domestic hot water and the corresponding standardized calculated demand appeared.
Over time a considerable database arose, allowing for a quantitative statistical analysis of the well-known reasons for these discrepancies between measured consumption and calculated demand. In this first part of the article the method of multiple linear regression is applied, taking various independent variables into account. For future energy performance certificates a probable value of the consumption including a standard error can be estimated from these independent variables and the regression coefficients. A probability that the future consumption will turn out to be in this margin can be calculated and specified in the certificate.
Part 2 of the analysis will concentrate on the influence of usage parameters and error calculus.

Es werden Ursachen beschrieben und Empfehlungen zur Verhinderung von Rissen, insbesonders in Innenschalen von Tunnenbauwerken vorgestellt. Hierbei wird besonders darauf abgezielt, Zwängungen zwischen Spritzbetonschale und Innenschale durch eine Entkopplung zu erreichen. Eine weiteres Ziel ist es durch sorgfältige Qualitätssicherung des Betons eine ausreichende Frühzugfestigkeit zu gewährleisten.

Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung finden normativ der Betonversuch mit Nebelkammerlagerung bei 40 °C und alternativ der 60 °C-Betonversuch Anwendung. Als Beurteilungskriterium für den Schädigungsprozess wird bei beiden Verfahren die an Betonprismen diskontinuierlich ermittelte Dehnung herangezogen. Auch bei den zusätzlich in der Nebelkammer gelagerten Würfeln beschränkt sich die Schadensanalyse auf eine diskontinuierliche Verfolgung der maximalen Breite der Oberflächenrisse.
Im Rahmen des Beitrags wird eine neuartige, bereits erfolgreich erprobte zerstörungsfreie Prüfmethodik vorgestellt. Diese ermöglicht durch eine gleichzeitige kontinuierliche Dehnungs-, Schallemissions- und Ultraschallmessung eine kontinuierliche Verfolgung der inneren Gefügeveränderungen in den Betonprüfkörpern während der AKR-provozierenden Lagerung. Dabei wurden drei zeitlich aufeinanderfolgende Phasen der inneren Gefügeveränderung mit einer Dominanz von Hydratation, Rissbildung sowie vermutlicher Rissverfüllung mit Reaktionsprodukten identifiziert. Die ablaufenden Rissbildungsprozesse wurden zusätzlich mit diskontinuierlich durchgeführten röntgentomografischen Untersuchungen zeitlich und räumlich visualisiert. Die CT-Befunde wurden durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt.

Analysis of ASR-induced damage processes in concrete Application of innovative measurement techniques
The alkali-reactive potential of aggregates is assessed according to the German guidelines by two different test methods. These are the 40 °C fog chamber storage and as an alternative method the 60 °C concrete prism test. In both tests, the discontinuously measured expansion of ASR-generating stored concrete prisms is used as criterion for the internal damage process. The damage analysis of the cubes additionally stored in the 40 °C fog chamber is also restricted to the discontinuous measurement of the crack width on the cubes surfaces.
This paper describes an innovative, already successfully applied, non-destructive measurement methodology. This methodology enables a continuous monitoring of the internal damage processes in ASR-generating stored concrete specimens due to a continuous recording of expansion, acoustic emission and ultrasonic velocity. Thereby, three sequent phases of internal structural changes dominated by hydration, crack formation and filling of the cracks with ASR-gel and/or other reaction products can be detected. The crack formation was temporally and spatially visualised by discontinuously applied X-ray computed tomography measurements. Microscopic analyses confirm the findings of the X-ray 3D-CT.

The international building sector plays an important role on energy policy and reduction of CO2 emissions. The focus of energy conservation has started from building level and nowadays expands to district, city, region or national level. In this study, an overview, performed within the European project Sinfonia for preparation of a new district tool with focus on energy conservation, will be presented about existing district tools. Several aspects of the tools were included in the overview, such as focus, aim, analytical approach, methodology, geographical coverage, required input data, commercial/freeware, source code, language, tool status, organization/project developing the tool, and web link. The main components of energy district tools such as 3D geographical data, data for building features and properties, and simulation methods were also addressed.
Additionally, the issue of appropriate boundary conditions on urban energy analysis, such as user behaviour, will be discussed. A simulation study of a dwelling in various energy standards including different occupant scenarios was performed, and as a result, a formula was developed to estimate an equivalent heating reference temperature as a function of building envelope, living area, and outdoor temperature. Thus, the estimated equivalent heating reference temperature can be used as input in district energy simulations, instead of a constant set point value independent of the building.
The present study can serve as a basis for new or further development of tools trying to cover the gap and the limits of the existing ones.

Überblick über Distrikt-Tools in Europa für Energiebedarfsberechnungen - Vergleichsanalyse und Bedeutung einer äquivalenten Heizungsreferenztemperatur für die Simulation.
Der internationale Bausektor spielt eine Schlüsselrolle in der Energiepolitik für die Reduzierung der CO2-Emissionen. Waren die Energieeinsparmaßnahmen im Baubereich anfänglich noch auf Einzelgebäuden beschränkt, so hat sich der Fokus der Energieeinsparung heute auf Stadtquartiere, ganze Städten und Regionen bis auf nationale Ebene erweitert. In dieser Studie wird ein Überblick über heute bereits verfügbare Software-Tools zur Energie-Simulation auf Distrikt-Ebene vorgestellt, der im Rahmen des europäischen Projekts Sinfonia zur Vorbereitung eines neuen Distrikt-Tools mit Schwerpunkt Energieeinsparung durchgeführt wird. Mehrere Aspekte der Tools wurden in dieser Arbeit berücksichtigt, wie z.B. Fokus, Ziel, analytischer Ansatz, Methodik, geografische Abdeckung, erforderliche Eingabedaten, kommerzielle Tools bzw. Freeware, Verfügbarkeit des Quellcodes, Sprache, Status, Zugehörigkeit und Webseite. Die Hauptteile der District-Tools wie geographische 3D Daten, Daten für Gebäudeeigenschaften sowie Simulationsmethoden wurden ebenfalls adressiert.
Darüber hinaus wird der Einfluss der Randbedingungen, wie z.B. das Nutzerverhalten, für die städtische Energieanalyse diskutiert. Eine Simulationsstudie einer Wohnung in verschiedenen Energiestandards, einschließlich verschiedener Einsatzszenarien wurde durchgeführt und als Ergebnis eine Gleichung hergeleitet, um eine äquivalente Heizungsreferenztemperatur als Funktion der Gebäudehülle, des Wohnbereichs und der Außentemperatur zu bestimmen. Somit kann die berechnete äquivalente Heizreferenztemperatur als Eingabe für die Simulation von Stadtquartieren anstatt einer vom Gebäude unabhängigen konstanten Temperatur verwendet werden.
Diese Studie kann als Grundlage für die Neu- oder Weiterentwicklung von Simulationstools verwendet werden mit dem Ziel, die Lücken der bestehenden Tools zu schließen.

Steel plate shear walls (SPSW) are being increasingly used in steel or concrete structures as lateral load-resisting systems. Shear buckling is one of the major shortcomings of the SPSW and so to address this issue, buckling-restrained steel plate shear walls (BRSPSW) have started to appear. Owing to the novel concept of this structural system, this paper aims to investigate the effect of factors influencing the response of BRSPSWs. For this purpose, a parametric study was conducted using ABAQUS software. Based on the results acquired from the hysteretic curves, an increase in the concrete compressive strength does not markedly affect the ductility and energy dissipation capacity. Moreover, it was observed that as the width of the gap between concrete panel and steel plate grows, the energy dissipation and response modification factor are reduced. Besides, the results indicate that as steel strength increases, so energy dissipation increases from 0.7 to 11.7 %. Accordingly, based on a comparison between the rate of improvement in shear capacity arising from an increase in the strength of the concrete panels, frame and steel plate, it is concluded that it would be much more rational to increase the concrete strength so that a high shear capacity can be achieved for the BRSPSW. Lastly, in all models, as the gap width increases from 0 to 20 mm and 20 to 35 mm, ductility decreases by 41 and 30 % respectively.

This paper introduces a holistic product model for the interactive simulation of shield tunnelling machines. The underlying product model is based on the Building Information Modelling methodology and uses the Industry Foundation Classes to classify and structure the captured data. Data from design, measurements and numerical simulation components obtained from four sub-models (ground, tunnel, tunnel boring machine and building) are stored, classified and organized on commonly available servers. The very heterogeneous data structures found in each individual model are adjusted in advance using georeferencing, transformation or other suitable methods to increase compatibility. In particular, this article describes the methodological design of an interactive product model for mechanized tunnelling in soft soil, including its sub-models. Performance is demonstrated by a case study using data from the Wehrhahn-Line subway construction site in Düsseldorf, Germany. Here, the focus is on the verification of the product model and its use in the numerical simulations. The research presented is a central component of the Collaborative Research Center SFB 837 “Interaction Modelling in Mechanized Tunnelling” at the Ruhr University, Bochum.
Zur interaktiven Simulation von maschinellen Schildvortrieben wird ein ganzheitliches Produktmodell vorgestellt. Das Produktmodell basiert auf der Methode des Building Information Modelings und nutzt zur Strukturierung der Daten das Datenaustauschformat Industry Foundation Classes (IFC). Zentral gespeicherte Daten aus Planung, Messungen oder numerischen Simulationen von insgesamt vier Untermodellen (Baugrund, Tunnel, Tunnelvortriebsmaschine und Bebauung) werden klassifiziert und wiederum zur weiteren Nutzung organisiert. Die sehr heterogene Datenstruktur der einzelnen Untermodelle wird im Vorfeld durch Georeferenzierung, Transformation und andere geeignete Verfahren angepasst. Der Beitrag beschreibt den methodischen Aufbau des interaktiven Produktmodells für den Tunnelvortrieb im Lockergestein einschließlich seiner Untermodelle. Die Leistungsfähigkeit zeigt ein Fallbeispiel mit Daten der U-Bahnbaustelle Wehrhahn-Linie in Düsseldorf. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Verifizierung des Produktmodells sowie auf verknüpften Simulationen und übergreifenden Analysen. Die Forschungsarbeiten sind zentraler Bestandteil des Sonderforschungsbereichs SFB 837 “Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau” an der Ruhr-Universität Bochum.

Tunnel boring machines (TBM) are increasingly used for excavating subsurface infrastructure such as road and railway, water supply and sewer tunnels, to name a few applications. When designing a hard rock TBM drive it is necessary to appreciate all interactions of the rock mass to be tunnelled with the TBM. This paper deals specifically with these interactions and suggests an integrated approach in estimating hard rock TBM performance, such as the penetration rate, the advance rate and the disc cutter wear.