Von den Verfassern wurden seit 1976 elastomere Fugendichtstoffe auf Basis Polysulfid- und Silikonkautschuk systematisch und langzeitig unter Wasserbaubedingungen geprüft. Im folgenden werden erstmalig über diese Ergebnisse in einer schriftlichen Veröffentlichung Aussagen unter dem Gesichtspunkt der Langzeitbeständigkeit gemacht. Sie beruhen auf einer unlängst erfolgten Aktualisierung. Über folgende Ergebnisse wird berichtet: - Erprobung am Bauwerk - Dichtigkeit gegen Druckwasser (12 Jahre, in den letzten Jahren jeweils im Sommer über 28 Tage mit 1 bar ^= 10 m Wassersäule abgedrückt) - Adhäsion an Beton (bis zu 9 Jahren) - Reißfestigkeit nach DIN 53504 (bis zu 11 Jahren) - Maßänderungen (bis zu 9 Jahren) Die nachgewiesene Langzeitbeständigkeit beträgt für den beständigsten untersuchten Dichtstoff bisher 29 Jahre. Für die voraussichtliche Langzeitbeständigkeit des gleichen Materials wurden durch Extrapolation der Kurven der Reißdehnung bei Anwendung der Methode der Zeitraffung durch Materialschwächung ca. 125 Jahre ermittelt. Diese maximale Lebensdaueraussage gilt nur für große Materialdicken von ca. 25 mm und Wasser und Trinkwasserqualität, nicht für verschmutztes Wasser oder Abwasser.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Die Verallgemeinerung von Biegeknick- und Biegedrillknicknachweisen erfordert die Formulierung einer einheitlichen Grundlage für Grenzzustand und Imperfektion. Ziel ist es, mit einer nichtlinearen Berechnung und zutreffenden Imperfektionsannahmen auf Ergebnisse zu kommen, die mit den Knickkurven konsistent sind. In diesem Beitrag wird mit der Aufbereitung der einheitlichen Grundlage für das Biegedrillknicken begonnen und die Anwendung anhand eines Beispiels verdeutlicht. Des Weiteren wird über erste Ergebnisse einer Versuchsreihe zum Biegedrillknicken von Trägern mit variablen Momentenverläufen berichtet. Möglichst klare Randbedingungen und richtungstreue Last auf dem zur Seite ausweichenden Obergurt erforderten einen neuen Versuchsstand sowie eine seitengeregelte Nachführung des Hydraulikzylinders.

Investigations on the verification of out of plane stability on a generalised basis.
The general method for the verification of flexural and lateral torsional buckling is an interesting alternative to ordinary checking procedures with substitute beams and coefficients. By introducing a design point relevant for the verification, the method becomes more precise. It then leads to same results as a non-linear calculation with an imperfection shape that is affine to the critical shape, the curvature amplitude of which is scaled to the Euler buckling column. By that the method is fully mechanically justified. By considering St. Venant torsion, it is also transferrable to lateral torsional buckling problems. Within this paper the lateral torsional buckling check using the general method is shown and illustrated by means of an example. Furthermore, first results of a test series on lateral torsional buckling of beams with variable moment shapes are presented. Clear boundary conditions and a load direction that remains vertical throughout the whole course of a bending test with lateral torsional buckling required a new test setup and control of the lateral shift of the hydraulic jack.

Infolge von Erdbeben müssen nichttragende Trennwände aus Mauerwerk horizontalen Lasten standhalten und dabei spielen auch die Einwirkungen rechtwinklig zur Ebene (Out of Plane) eine bedeutende Rolle. Das Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden ist aufgrund der stark ausgeprägten nichtlinearen Mechanismen sehr komplex. In aktuellen Bemessungsverfahren werden maßgebende Einflussfaktoren nicht berücksichtigt und es fehlen detaillierte Untersuchungen zu in Deutschland typischen nichttragenden Mauerwerksarten. Es wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts umfangreiche analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen für tragende Mauerwerkswände durchgeführt und ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Out-of-Plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter entwickelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden ansatzweise und vereinfacht auf nichttragende Wände übertragen. Hiermit konnten die bisherigen Ansätze in den Erdbebennormen DIN EN 1998-1/NA (2020) und DIN 4149 (2005) überprüft und dem aktuellen Kenntnisstand angepasst werden. Auf Grundlage der aktualisierten Erdbebengefährdung wurden zudem vereinfachte Nachweismethoden hergeleitet und in Form von Tabellen zusammengefasst. Das Ingenieurmodell und die Grundlagen der Herleitung der vereinfachten Regeln werden anhand eines Anwendungsbeispiels in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Infolge von Erdbeben müssen nichttragende Trennwände aus Mauerwerk horizontalen Lasten standhalten und dabei spielen auch die Einwirkungen rechtwinklig zur Ebene (Out of Plane) eine bedeutende Rolle. Das Out-of-Plane-Verhalten von Mauerwerkswänden ist aufgrund der stark ausgeprägten nichtlinearen Mechanismen sehr komplex. In aktuellen Bemessungsverfahren werden maßgebende Einflussfaktoren nicht berücksichtigt und es fehlen detaillierte Untersuchungen zu in Deutschland typischen nichttragenden Mauerwerksarten. Es wurden im Rahmen eines Forschungsprojekts umfangreiche analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen für tragende Mauerwerkswände durchgeführt und ein Ingenieurmodell zur Bestimmung der Out-of-Plane-Tragfähigkeit unter Berücksichtigung der maßgebenden Parameter entwickelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden ansatzweise und vereinfacht auf nichttragende Wände übertragen. Hiermit konnten die bisherigen Ansätze in den Erdbebennormen DIN EN 1998-1/NA (2020) und DIN 4149 (2005) überprüft und dem aktuellen Kenntnisstand angepasst werden. Auf Grundlage der aktualisierten Erdbebengefährdung wurden zudem vereinfachte Nachweismethoden hergeleitet und in Form von Tabellen zusammengefasst. Das Ingenieurmodell und die Grundlagen der Herleitung der vereinfachten Regeln werden anhand eines Anwendungsbeispiels in diesem Beitrag vorgestellt und diskutiert.

Investigation of the out-of-plane behavior of non-load-bearing masonry walls in German earthquake zones
Due to earthquakes, non-load-bearing masonry partition walls have to withstand horizontal loads, herein out-of-plane loads are of great importance. The out-of-plane behavior of masonry walls is very complex due to the strong non-linearity.
Current design methods do not consider important parameters, and detailed investigations of typical non-load-bearing masonry types in Germany do not exist. As part of a research project, extensive analytical, numerical and experimental investigations for load-bearing masonry walls were carried out and a model was developed to determine the out-of-plane capacity, considering significant parameters. The results of these investigations were transferred to non-load-bearing walls in a simplified manner. With this, the previous methods in the earthquake standards DIN EN 1998-1/NA (2020) and DIN 4149 (2005) could be reviewed and adjusted to the current state of the art.
Based on the updated seismic hazard map, simplified design methodologies were derived and summarized. The model and the derivation of the simplified design methods are presented and discussed in this paper based on a case study.

Die schnelle und kostengünstige Erstellung von Dichtungswänden ist eine Aufgabe, die zunehmend an Bedeutung gewinnt. Mit Dichtungswänden ist die sichere Abschottung bestimmter Objekte wie Tagebaue und Deponien möglich. Im nachfolgenden Beitrag werden erste Ergebnisse von Versuchen zur Gestaltung eines Verdrängungs-/Verdichtungsgerätes für Lockergestein ausgewertet. Dieses Gerät arbeitet aushublos und ist theoretisch für die Herstellung von Dichtungswänden geeignet. Ein Berechnungsalgorithmus für diese Art Verdrängergeräte existiert noch nicht. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen Aussagen zur Form des Verdrängerwerkzeugs und zum Einsatz dynamischer Erregerenergie zu. Ein Vorschlag für die Hauptdaten eines Verdrängergerätes rundet den Beitrag ab.

Dieser Beitrag befasst sich mit dem Einfluss einer mikrobiologischen Anreicherung auf das Quellverhalten von Bentoniten. Die Anreicherung erfolgte organismenunspezifisch über die Zugabe einer Energie- und Kohlenstoffquelle (C6H12O6) zu Materialmischungen, bestehend aus 30 % Bentonit und 70 % natürlichem Schluff (Biostimulation). Es wurden zwei Bentonite untersucht, die sich hinsichtlich ihrer Zwischenschichtkationen unterscheiden: Calcigel mit hauptsächlich Ca++-Kationen und MX 80 mit hauptsächlich Na+-Kationen. Beide Bentonite weisen ein unterschiedliches Quellverhalten auf, welches beim Calcigel maßgeblich durch innerkristallines und beim MX 80 maßgeblich durch osmotisches Quellen bestimmt ist. Es hat sich gezeigt, dass eine stoffwechselbedingte Gasbildung die Volumenänderung der Calcigelproben deutlich beeinflusst, während die Wasseradsorption weitgehend unbeeinflusst bleibt. Die MX-80-Proben hingegen zeigen ein deutlich verringertes osmotisches Quellvermögen infolge der mikrobiologischen Anreicherung. Als direkte Folge der Anreicherung wurde für beide Bentonite eine Reduktion des pH-Werts von 7,4 auf 4,8 im Porenfluid festgestellt, was die Reduktion des stark milieuabhängigen osmotischen Quellvorgangs erklärt.

Investigations on the swelling potential of bentonites influenced by biostimulation.
This contribution addresses the influence of microbiological accumulation on swelling behaviour of bentonites. Therefore, materials composed of 30 % bentonite and 70 % natural silt have been treated with C6H12O6 acting as an energy as well as carbon source in order to initiate microbiological growth of the present population (biostimulation). Two bentonites have been investigated differing in terms of their interlayer cations: Calcigel primarily exhibiting Ca++ cations and MX 80 primarily exhibiting Na+ cations within the interlayer space. Due to this compositional difference Calcigel swelling is significantly determined by processes of innercrystalline swelling, whereas MX 80 bentonite exhibits distinctive osmotic swelling. It was found that metabolic processes leading to gas generation within the samples have a great influence on volume change of Calcigel mixtures, whereas water adsorption of the same samples was rarely affected. On the other hand, samples of MX 80 mixtures exhibit a significant decrease in osmotic swelling. During the swelling tests the pH value in the pore fluids of both, accumulated Calcigel- and MX 80-samples decreased from 7,4 to 4,8. This change in environmental conditions accounts for the decrease in the sensitive process of osmotic swelling.

Es gibt mehr als 40.000 Schulgebäude in Deutschland, von denen die meisten noch auf eine Sanierung warten. Sanierungen sollen nicht nur dazu dienen, den energetischen Standard der Gebäude zu verbessern, sondern sollten in erster Linie dazu genutzt werden, die raumklimatischen Bedingungen in den Klassenräumen für Schüler und Lehrer zu verbessern. Da die meisten deutschen Schulgebäude nicht mit Raumlufttechnischen Anlagen ausgestattet sind, werden die Räume durch freie Fensterlüftung, betätigt durch die Lehrer und Schüler, belüftet. Daher ist das Fensteröffnungsverhalten der Nutzer von Interesse. Der Einfluss des Fensteröffnungsverhaltens der Nutzer auf die raumklimatischen Bedingungen in den Klassenräumen wurde in zwei Schulen untersucht. Innentemperatur, Kohlendioxidkonzentration sowie die außenklimatischen Bedingungen wurden gemessen. In einer Schule wurde die Fensteröffnungszeit erfasst. Neben hohen Kohlendioxidkonzentrationen besonders während der Heizperiode, sind einige Klassenräume im Winter zu kalt und zu warm im Sommer. Einige Klassenräume haben keinen Sonnenschutz, oder der Sonnenschutz ist unzureichend oder er behindert die Belüftung des dahinterliegenden Raumes. Die Fenster werden zu einem gewissen Grad während des Unterrichts und in den Pausen genutzt. Jedoch werden die Fenster nach dem Unterricht geschlossen und bleiben geschlossen bis zum nächsten Morgen. Es wird keine Nachtlüftung oder Lüftung in den frühen Morgenstunden praktiziert. Signifikante schwache bis moderate Korrelationen zwischen der Fensteröffnungszeit und der Innentemperatur wurden gefunden. Die Korrelation zwischen der Fensteröffnungszeit und der Außentemperatur ist in den meisten Fällen nicht signifikant oder ist nur schwach ausgeprägt.

Die Prozesse Kaltumformen und Schweißen zählen zu den typischen Fertigungsverfahren im Stahl- und Anlagenbau. Durch den Prozess Kaltumformen erfolgt eine Querschnittsformgebung aus dem ebenen Blechzustand in eine profilierte Form. Beim späteren Fügeprozess werden die so gefertigten Bauteile häufig in der kaltumgeformten Zone verschweißt. Durch den Umformprozess wird das Material im Bereich der Umformzone im plastischen Bereich gedehnt und gestaucht. Die Dehnungen führen zu einem Eigenspannungszustand und einer erhöhten Sprödbruchgefahr. Durch den Schweißprozess in der plastisch umgeformten Zone entsteht unter anderem eine Wärmebehandlung, die die Versprödung des Materials begünstigen kann. Durch aktuelle Regelwerke wird das Schweißen im kaltumgeformten Bereich durch Mindestabstände oder durch einzuhaltende Verhältnisse Biegeradius zu Blechdicke r/t eingeschränkt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus einem Forschungsvorhaben vorgestellt, das sich zum Ziel gesetzt hat, durch experimentelle und numerische Untersuchungen vorhandene Kriterien und Bedingungen zum Schweißen von kaltumgeformten Bauteilen zu überprüfen und weiterzuentwickeln.

Investigations on welding in cold-formed areas.
Cold forming and welding are typical production processes for steel and plant construction. Cold forming is a process where a planar metal plate is transformed into a profiled cross-sectional shape. These cold formed elements are often connected by welding in the cold formed zone. In the cold formed zone, the metal is stretched and compressed into the plastic range. The strains due to cold forming lead to residual stresses and brittle failure becomes more likely. Welding in the plastic formed zones means a heat treatment, which may induce an embrittlement of the material. In current design codes, welding in cold formed zones is restricted to certain minimum distances or limiting ratios of bending radius to plate thickness r/t. The paper presents results of a research project, which includes experimental and numerical investigations. It is the aim of this research project to verify and to improve existing criteria and conditions regarding welding in cold formed zones.

Das Brandentstehungsrisiko wird mit Laborprüfmethoden über die primäre und direkte Zündung beurteilt. Eine Brandweiterleitung infolge Schwelens und eine damit verbundene mögliche Zündung anderer Materialien, die von der eigentlichen Zündquelle entfernt liegen, wird nicht festgestellt. Kommt der Schwelbrand beispielsweise mit normalentflammbaren Baustoffen oder brennbaren Dekorations- und/oder Einrichtungsgegenständen in Berührung, kann aus einem nichtbrennbar klassifizierten Material die großflächig einwirkende sekundäre Zündquelle werden. Untersuchte WD-Steinfaserprodukte zeigten selbst bei nur kurzzeitiger thermischer Belastung eine Schwelneigung in den verwendeten normativen Apparaturen. Dies wird erst erkennbar, wenn der Beobachtungszeitraum über die normative Beurteilung hinaus geht. Die hohe Faserlagerungsdichte ermöglicht eine ausreichende Konzentration an reaktionsfähigem Bindemittel. Der Bindemittelgehalt ist jedoch nicht allein ausschlaggebend für eine mögliche Schwelbrandgefahr.

In Böden enthaltene organische Bestandteile können das Verhalten eines Bodens maßgeblich beeinflussen. Abhängig vom Zersetzungsgrad der organischen Substanz und dem damit einhergehenden höheren Wassergehalt ist eine Verringerung der Festigkeit feststellbar. Zusätzlich tritt aber auch eine stabilisierende Wirkung des Bodens durch noch vorhandene Fasern auf. Eine, insbesondere für die Baupraxis, wichtige Eigenschaft von Organik ist der Aspekt der Abbaubarkeit. Der Abbauprozess bei der aeroben Zersetzung ist stark abhängig von dem vorhandenen Sauerstoffgehalt. Die Folge von intensiver Sauerstoffzufuhr ist eine ausgeprägte Volumenreduktion der organischen Masse in der jeweiligen Bodenzone bis hin zum fast vollständigen Massenverlust, was wiederum infolge des Massenverlusts mit Setzungen im gesamten Erdkörper einhergeht. Fällt die Sauerstoffzufuhr in der jeweiligen Bodenzone jedoch nur mäßig aus, können die Setzungen hier beispielsweise so gering ausfallen, dass sie nicht von gewöhnlichen Kriechsetzungen zu unterscheiden sind. Die Untersuchungen erfolgten mit der Zielsetzung, das Setzungsverhalten sowie die Beeinflussung der Scherfestigkeit, in Abhängigkeit variabler organischer Bestandteile, näher zu beschreiben. Zudem sollte eine genauere Klassifizierung von Böden mit organischen Bestandteilen ermöglicht werden.

Investigations on the Settlement Behavior, Shear Strength and Classification of Fine-Grained Soils with Organic Components:
Organic components, with a very large specific surface, are able to bind large quantities of water and can extensively affect bearing capacity. Even small portions of organics in soil can crucially change soil behavior with regard to water absorption. Particularly for construction practices, an important characteristic of organics is degradability. This process can take place under aerobic or anaerobic conditions. The breakdown process in aerobic decomposition is highly dependent upon available oxygen. The consequence of an intensive oxygen supply is a pronounced reduction in volume of the organic matter in each soil zone to almost zero, which in turn is associated with settlement in the entire soil mass. If oxygenation in respective soil zones is small, settlements may be so tiny as to be indistinguishable from ordinary creep. Investigations were performed to examine settlement behavior as well as influence on shear strength, and more closely describe the variable as a function of organic components. Furthermore, a more accurate classification of these soils should become possible.

In einer dreiteiligen Artikelreihe wird der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mit verschiedenen Methoden und unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Während Teil 1 die herkömmlichen Verfahren nach DIN 4108-2 miteinander vergleicht und unter dem Aspekt der sich verändernden Klimabedingungen betrachtet, beschäftigt sich Teil 2 mit mehrdimensionalen Simulationsansätzen für Sonnenschutz. In Teil 3 werden zusätzlich Modellierungsverfahren vorgestellt, die für die korrekte Wiedergabe spezieller Geometrien und hoch reflektierender Materialien bei Verschattungssystemen von Bedeutung sind.
Im vorliegenden Teil 1 der Artikelreihe wird eine Analyse der herkömmlichen Nachweisverfahren, nämlich des Tabellenverfahrens mit Sonneneintragskennwert sowie der dynamischen Gebäudesimulation, durchgeführt. Beide Methoden werden im Hinblick auf die Auswirkungen wichtiger Aspekte und Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes (Klimaregion, Orientierung, Fensterflächenanteil, Lüftung, thermische Masse, Sonnenschutz) untersucht und mit einander verglichen. Für die Gebäudesimulation werden neben dem vorgeschriebenen Klimadatensatz (TRY 2010) auch Zukunftsklimadaten verwendet, die den Zeitraum 2021 - 2050 repräsentieren (TRY 2035).

Investigation on thermal protection in summer - part 1: Comparison of the evaluation methods taking into account future climate data
A series of three articles investigates the thermal protection of buildings in summer using different methods and boundary conditions. Part 1 compares the code compliance methods prescribed by DIN 4108-2 and considers future climate data. Part 2 deals with multi-dimensional approaches to model shading systems. Part 3 presents a new approach to model shading systems that consist of non-standard geometries and highly reflective materials.
In part 1 an analysis of the existing code compliance methods is conducted, in particular of the simplified table-based method and the simulation-based approach. Both methods are assessed and compared regarding the impact of important aspects and measures (climate region, orientation, window-to-wall ration, ventilation, thermal mass, shading systems). In the dynamic simulation not only the current weather data (TRY 2010) but also weather data describing the period from 2021 to 2050 (TRY2035) are used.

In einer dreiteiligen Artikelreihe wird der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mit verschiedenen Methoden und unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Während Teil 1 die herkömmlichen Verfahren nach DIN 4108-2 miteinander vergleicht und unter dem Aspekt der sich verändernden Klimabedingungen betrachtet, beschäftigt sich Teil 2 mit mehrdimensionalen Simulationsansätzen für Sonnenschutz. In Teil 3 werden zusätzlich Modellierungsverfahren vorgestellt, die für die korrekte Wiedergabe spezieller Geometrien und hoch reflektierender Materialien bei Verschattungssystemen von Bedeutung sind.
In Teil 2 wird der außenliegende Sonnenschutz, der bereits in Teil 1 mit FC-Faktor simuliert wurde, nun mit einem dreidimensionalen Ansatz, der sogenannten BSDF-Methode, modelliert. Dieser Ansatz berücksichtigt den solaren Transmissionsgrad des Gesamtsystems abhängig vom solaren Höhenwinkel und Azimuth und stellt damit eine deutlich präzisere Berechnungsmethode dar. In einer Detailanalyse werden die grundlegenden Unterschiede der beiden Ansätze vorgestellt, wobei ein besonderes Augenmerk auf den sekundären Wärmestrom im Raum gelegt wird. Anschließend werden die zwei Modellierungsansätze im Hinblick auf die Nachweisführung zum sommerlichen Wärmeschutz miteinander verglichen, wobei neben dem normativ geforderten Klimadatensatz (TRY 2010) ebenso die zukünftigen Wetterdaten (TRY 2035) angewandt werden.

Investigations on thermal protection in summer - Part 2: Comparison between modeling with reduction factor (FC-factor) and bidirectional approach (BSDF-method)
A series of three articles investigates the thermal protection of buildings in summer using different methods and boundary conditions. Part 1 compares the code compliance methods prescribed by DIN 4108-2 and considers future climate data. Part 2 deals with multi-dimensional approaches to model shading systems. Part 3 presents a new approach to model shading systems that consist of non-standard geometries and highly reflective materials.
In part 2 the venetian blind system, which in part 1 has already been investigated in building simulation using a shading factor (FC-factor), is now modelled using a three-dimensional approach, called the BSDF-method. This approach considers the solar transmittance of the complex fenestration system depending on solar altitude and azimuth and hence represents a much more precise calculation method. In a detailed analysis the basic differences of both approaches are presented and a special focus is set on the secondary heat flux to the room. The two modelling methods are then compared with respect to code compliance for thermal protection in summer, where besides the mandatory climate data (TRY 2010) a future climate data set (TRY 2035) was used as well.

In einer dreiteiligen Artikelreihe wird der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes mit verschiedenen Methoden und unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Während Teil 1 die herkömmlichen Verfahren nach DIN 4108-2 miteinander vergleicht und unter dem Aspekt der sich verändernden Klimabedingungen betrachtet, beschäftigt sich Teil 2 mit mehrdimensionalen Simulationsansätzen für Sonnenschutz. In Teil 3 werden zusätzlich Modellierungsverfahren vorgestellt, die für die korrekte Wiedergabe spezieller Geometrien und hoch reflektierender Materialien bei Verschattungssystemen von Bedeutung sind.
In Teil 3 werden außenliegende Verschattungssysteme hinsichtlich ihrer Geometrie und Oberflächeneigenschaften betrachtet, wobei die in Teil 2 vorgestellte Methode der BSDF-Matrizen verwendet wird. Untersuchungsgegenstand ist dabei unter anderem, wie sich die Wahl des Rechenverfahrens zur Generierung der BSDF auswirkt. Dabei wird die Radiosity-Methode mit der Raytracing-Methode zur Erzeugung der notwendigen Kennwerte im kurzwelligen und langwelligen Bereich verglichen. Anhand der durchgeführten Gebäudesimulationen werden nicht nur die Einflüsse des gewählten Ansatzes, sondern auch die Auswirkungen unterschiedlicher Geometrien, hochreflektierender Oberflächen sowie einer low-e-Beschichtung auf der Rückseite der Lamellen untersucht. Die sich ergebenden Unterschiede werden schließlich in den Kontext des Nachweises des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 gestellt.

Investigations on thermal protection in summer - Part 3: Modeling of complex geometries and different material properties of shading systems
A series of three articles investigates the thermal protection of buildings in summer using different methods and boundary conditions. Part 1 compares the code compliance methods prescribed by DIN 4108-2 and considers future climate data. Part 2 deals with multi-dimensional approaches to model shading systems. Part 3 presents a new approach to model shading systems that consist of non-standard geometries and highly reflective materials.
In part 3 external shading systems are investigated with respect to their geometry and material properties using the method of BSDF matrices which has been presented in part 2. One focus of the investigation is set on the choice of the calculation approach to generate the BSDF. The radiosity approach is compared with numerical raytracing as means to generate the necessary metrics in the shortwave and longwave range of radiation. Based on the building simulation results the impact of the chosen method as well as the influence of different geometries, highly reflective surfaces, and a low-e coating on the back side of the blinds is assessed. Finally, the resulting differences are put into the context of code compliance calculations regarding thermal protection of buildings in summer time.

Holzwerkstoffe werden in zunehmendem Maße im Bauwesen eingesetzt. Es gibt heute vorgefertigte Bausysteme aus Holz und Holzwerkstoffen und dabei solche, die auf dem überwiegenden Einsatz von Holzwerkstoffen beruhen. Zwischen Vollholz und Holzwerkstoffen sowie innerhalb der Holzwerkstoffe bestehen deutliche Unterschiede im Sorptionsverhalten, die auf den Klebstoff (Art und Menge), die Herstellungstechnologie (Dämpfen, Trocknen, Verpressen) sowie die damit einhergehende Verdichtung und Temperaturbehandlung zurückzuführen sind.

Examination of the sorption characteristics of wood-based materials.
Wood-based materials are increasingly employed in the building industry. Nowadays, prefabricated construction systems based on a combination of wood and wood-based materials are available, but also systems using predominantly wood-based materials. Thereby, distinct differences exist between the sorption characteristics of solid wood and wood-based materials and also within wood-based materials due to the bonding (type and portion) and manufacturing (steaming, drying, pressing) and the accompanying compression and heat treatment.

Die sogenannte natürliche Lüftung - Lüftung infolge Temperatur- und Windeinwirkung über geöffnete Türen und Fenster - ist auch heute noch in Wohngebäuden die verbreitetste Form des Lüftens. Da die Lüftung über Kippfenster eine übliche Form des Lüftens ist, ist die Kenntnis des Luftwechsels über Kippfenster von großem Interesse. Der Vergleich von Ansätzen aus der Literatur zur Berechnung des Luftwechsels über Kippfenster zeigt, dass diese unter Verwendung gleicher Randbedingungen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Aus diesem Grund wird aus eigenen Messungen ein Modellansatz abgeleitet, der die einseitige, thermisch induzierte Kippfensterlüftung besser beschreibt und gleichzeitig das Vorhandensein einer Laibung und/oder einer Heizung berücksichtigt.

In Außenwänden mit transparenten Dämmschichten ist die massive Wandschicht als Wärmespeicher eine wesentliche Komponente der Konstruktion. Diese Wandschicht sollte einen möglichst hohen Anteil der im Absorber durch die Solarstrahlung erzeugten Wärme langanhaltend und zeitlich gleichmäßig verteilt speichern. Neben dem Einsatz von Baustoffen mit großer Masse und relativ hoher Wärmeleitfähigkeit ist die Anwendung latentwärmespeichernder Materialien eine Möglichkeit, dieser Forderung besser zu entsprechen. Die Wirkung von latentwärmespeichernden Materialien in Außenwänden mit transparenter Wärmedämmung wurde an kleinformatigen Bauteilen unter außenklimatischen Bedingungen experimentell untersucht. Die Meßergebnisse zeigen die Tendenz, daßdurch den Einsatz von LWSM-Bauteilen als speichernde Wandschicht eine verbesserte energetische Wirksamkeit der TWD-Konstruktionen erreicht werden kann.

Bei Holzbalkendecken kann durch Anordnung einer Betonplatte im Verbund mit den Holzbalken eine erhebliche Steigerung des Tragvermögens und der Steifigkeit für die Decken erzielt werden. Diese Bauweise kann sowohl in Neubauten als auch in bestehenden Bauwerken angewendet werden. Bei historisch bedeutsamen Bauwerken ist häufig eine Verstärkung vorhandener Holzbalkendecken infolge einer Umnutzung der Verstärkungsmaßnahme zu achten. Um realistische Annahmen bei der Berechnung von Holz-Beton-Verbunddecken treffen zu können, wurden von uns Verschiebungskennwerte verschiedener Verbundmittel experimentell ermittelt und außerdem im Rahmen von Versuchen an Verbundträgern das Langzeitverhalten untersucht. Im folgenden werden die Versuchsergebnisse und ein Anwendungsbeispiel vorgestellt.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Lange zur Vollendung seines 60. Lebensjahres gewidmet
Verbunddübelleisten stellen im Stahlverbundbau eine wirtschaftliche Alternative zu den klassischen Verbundmitteln, den Kopfbolzendübeln, dar. Ihr Einsatz birgt vielerlei Vorteile. Moderne Verbunddecken werden in zunehmendem Maße filigraner ausgeführt und darüber hinaus werden oftmals haustechnische Funktionen darin integriert, wie beispielsweise Lüftungsanlagen oder eine thermische Aktivierung der Betonflächen [1]. Um derart geringe Deckendicken zu realisieren, können Verbunddübelleisten horizontal innerhalb der Betonplatte positioniert werden, wodurch eine nahe Position zum freien Betonplattenrand resultiert. Bisherige Untersuchungen beschreiben unterschiedliche Versagensbilder von Konstruktionen mit Verbunddübelleisten, beispielsweise Spalten der Betonplatte, Ausstanzen eines Betonkegels oder Plastizieren der Stahlzähne.
An der TU Kaiserslautern wurden Verbunddübelleisten mit einer Puzzle-Geometrie und Positionen nahe zum freien Betonplattenrand experimentell sowie mithilfe von numerischen Simulationen untersucht. Zusätzlich wurde der positive Einfluss einer Wendelbewehrung zwischen den Stahlzähnen analysiert. Speziell bei diesen randnahen Positionen der Verbunddübelleisten wurden zusätzliche primäre und sekundäre Versagensmechanismen beobachtet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sowie ein erster Ansatz für ein Bemessungsmodell werden in diesem Artikel vorgestellt.

Investigations on the load bearing behavior of composite dowels positioned close to the free concrete surface.
Composite dowels are an economic alternative to headed studs with various advantages. Modern concrete slabs are dimensioned increasingly thinner and often include several additional functions, for example air conditioning or thermal activation of concrete surfaces. For those applications composite dowels can be positioned horizontally in the concrete slab. Existing investigations on composite dowels describe different failure modes of composite structures such as splitting of the concrete, local compression of the concrete, pry-out of a concrete cone or plasticizing of the steel teeth.
At University of Kaiserslautern composite dowels with positions close to the free surface of the concrete slab were investigated experimentally by push-out-tests and on the basis of numerical simulations. In addition, the positive influence of a spiral reinforcement between the steel teeth was analyzed. Further primary and secondary failure mechanisms were observed for this specific position of the composite dowels. These investigations and a design approach will be presented within the paper.

Bei der Nachrechnung älterer Spannbetonbrücken mit Hohlkastenquerschnitt werden derzeit häufig große rechnerische Defizite beim Nachweis der schubfesten Verbindung zwischen gedrückter Bodenplatte und den Stegen im Bereich der Zwischenunterstützungen festgestellt. Neben erhöhten Beanspruchungen als Folge stetig steigender Verkehrslastzahlen sind diese Defizite im Wesentlichen auf die mit Einführung der DIN-Fachberichte für den Brückenbau im Jahr 2003 geänderten Bemessungsvorschriften zurückzuführen. In Deutschland erfolgt die Ermittlung des Tragwiderstands im GZT seither auf Grundlage des Fachwerkmodells mit Rissreibung. In den hier vorgestellten Untersuchungen wird gezeigt, dass die Übertragung dieses für Stegquerschnitte entwickelten Modells auf Druckgurte mechanisch nicht begründet ist und zu sehr konservativen Ergebnissen führt. Auf Basis der Ergebnisse numerischer und analytischer Betrachtungen werden Bemessungsmodelle entwickelt, die das Tragverhalten vorwiegend gedrückter Gurtbereiche realitätsnäher erfassen. Die Kalibrierung und Verifikation der FE-Modelle erfolgt in den durchgeführten Untersuchungen stets durch den Vergleich mit Ergebnissen gut dokumentierter Versuche aus der Literatur.

Investigation on structural behaviour of the compression slabs in box girder bridges
The reassessment of older prestressed concrete box girder bridges frequently yields large calculative load bearing capacity deficits in the detection of the shear resistance between webs and flanges. In addition to increased traffic loads, these deficits result from various recent modifications of the design standards. In Germany, the determination of the shear resistance at Ultimate Limit State (ULS) is calculated in consideration of “DIN-Fachbericht 102” on the basis of the “truss model with crack friction”. This model was developed to calculate the shear resistance of webs. The use of this model to calculate the shear resistance between webs and flanges leads to conservative results and is not mechanically motivated. Based on the results of numerical and analytical examinations, design models are being developed that determine the carrying capacity of flange sections under compression more realistic. The calibration and verification of FE models in the tests are always carried out by the comparison with the results of well-documented tests from the literature.

Die Tragfähigkeit des Mauerwerks ist maßgeblich von der Druckfestigkeit des Mörtels, der Druckfestigkeit des Steines und dessen Zugfestigkeit anhängig. Das Dehnungsverhalten des Steines und des Mörtels übt einen wesentlich geringeren Einfluß aus. Der unter erhöhter Druckspannung liegende Mörtel im Randbereich wird zuerst plastiziert. Durch diesen Vorgang und die dabei entstehende Volumenzunahme herrscht im mittleren Bereich des Mörtels ein hydrostatischer Spannungszustand, welcher das Versagen des Mörtels begrenzt. Dies führt zur Teilflächenpressung, die das Aufspalten des Steins verursacht.

Ultrahochfester Beton (UHFB) kommt mittlerweile immer häufiger im Bauwesen zum Einsatz. Durch die aktuelle Entwicklung von nationalen und internationalen Richtlinien und Normen ist zu erwarten, dass sich dieser Trend fortsetzt und vermehrt Konstruktionen aus diesem modernen Baustoff realisiert werden. Dies gilt auch für den Bereich des Verbundbaus. Eine interessante Anwendungsmöglichkeit stellen hierbei Verbundträger mit externer Bewehrung dar, bei denen der Stahlflansch als reines Zugtragglied außerhalb des Betons liegt. Die schubfeste Verbindung zwischen der externen Bewehrung und dem möglichst dünnen Steg aus ultrahochfestem Beton erfolgt dann zielführend über Verbunddübelleisten, die dabei nur eine sehr geringe seitliche Betondeckung besitzen. Daher kommt der Ermittlung der Schubtragfähigkeit von Verbunddübelleisten in diesem Fall besondere Bedeutung zu. Im Rahmen des Beitrags werden die Ergebnisse der experimentellen und numerischen Untersuchungen an Push-out-Körpern beschrieben, die dazu dienten, die Trag- und Verformungsfähigkeit von Verbunddübelleisten in schlanken Stegen aus UHFB zu untersuchen. In einem Folgebeitrag werden Vorschläge für wirklichkeitsnahe Bemessungsmodelle vorgestellt und diskutiert sowie der Versuchsaufbau und die Ergebnisse von Versuchen am Gesamtsystem (Verbundträger mit externer Bewehrung) erläutert.

Investigations on the load bearing behavior of composite dowels in slender webs of ultra-high performance concrete
Ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) is now being used more and more in the construction industry. Due to the current development of national and international guidelines and standards, it is to be expected that this trend will continue, and more and more constructions will be realised with this modern building material. This also applies to the field of composite construction. Composite girders with external reinforcement, in which the steel flange lies outside the concrete as a pure tension member, represent an interesting application possibility. The shear-resistant connection between the external reinforcement and the UHPFRC-web, which is as thin as possible, is then made using composite dowels. However, these then only have a very low lateral concrete cover, which is why the determination of the shear load-bearing capacity of composite dowel bars is of particular importance in this case.
This present paper describes the results and findings gained from experimental and numerical investigations on Push-out specimens, which were used to investigate the load-bearing and deformation behavior of composite dowels in thin UHPFRC webs. In a follow-up article, proposals for appropriate design models are presented and both the experimental setup and the results of composite beam tests are explained and consequently discussed.

Im Laborversuch und auf theoretischem Weg mit dem Differenzenverfahren wird der Einfluss von Wanddurchbrüchen auf die Tragfähigkeit von wandartigen Trägern untersucht. Hierbei wurde die Lage der Durchbrüche variiert, wobei besonders sensible Bereiche wie die schräge Druckstrebe am Auflager und das horizontale Zugband und dessen Einschnürung interessierten. Die Berechnungen wurden sowohl für den Zustand I als auch für den Zustand II durchgeführt.

Über den Verbund zwischen Bewehrung und Mörtel in der Lagerfuge existieren zahlreiche Veröffentlichungen. Dagegen gibt es über den Verbund der Bewehrung in Formsteinen und Aussparungen nur wenige Angaben in der Literatur. Neue Untersuchungen an Prüfkörpern mit Kalksandstein-Formsteinen haben gezeigt, dass die ansetzbaren Verbundspannungen zwischen Mörtel und Bewehrung gemäß DIN 1053-3 und Eurocode 6 für eine Bewehrung in Formsteinen zu hoch definiert bzw. nicht für alle Mauersteinarten ansetzbar sind. Im Zuge der Überarbeitung der DIN 1053-3 und vor dem Hintergrund der zukünftigen Einführung des Eurocode 6 sollten die Verbundfestigkeiten von im Mörtel eingebetteter Stahlbewehrung - unter Berücksichtigung material- und geometrieabhängiger Einflussfaktoren - überprüft werden. Dies war der Anlass eines Forschungsvorhabens mit umfangreichen experimentellen Untersuchungen, das am Institut für Bauforschung der RWTH Aachen bearbeitet und vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) gefördert wurde. Aus den aus der Literatur und den eigenen Untersuchungen gewonnenen Versuchsdaten wurden neue charakteristische Werte für die Übertragung von Verbundspannungen in bewehrtem Mauerwerk abgeleitet. In diesem Beitrag werden die aus den Untersuchungen [1] gewonnenen Erkenntnisse vorgestellt.

Research about the bond of reinforcement in the bed joint and in shaped masonry units.
There are numerous publications about the bond between reinforcement and mortar in the bed joint. In contrast to this, only a few data about the bond between reinforcement and mortar in cavities of masonry units can be found in the literature. Recent studies on specimens with calcium silicate shaped masonry units have shown that the values of the permissible bond stresses between reinforcement and mortar defined in DIN 1053-3 and Eurocode 6 for reinforcement in shaped masonry units are higher than they should be or at least are not applicable on all masonry unit types. During the revision of DIN 1053-3 and looking forward to the upcoming introduction of the Eurocode 6 the permissible anchorage stresses for the anchoring of reinforcing steel bars in masonry should be revised, taking into account the material and geometry-dependent factors. This was the reason for a research project performed at the Institute of Building Materials Research (ibac) of the RWTH Aachen University and funded by the German Institute for Building Technology (DIBt). In this research project extensive experimental investigations were carried out. From the experimental data obtained from the literature and own investigations, new characteristic values for the anchorage strength of reinforcement in masonry were derived. The knowledge gained from this study [1] will be presented in this paper.