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Autor(en)TitelZeitschriftAusgabeSeiteRubrik
Feldmann, M.; Pinger, T.; Tschickardt, D.; Bleck, W.; Völling, A.; Langenberg, P.Analyse der Einflüsse auf die Rissbildung infolge Flüssigmetallversprödung beim FeuerverzinkenStahlbau1/200846-61Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Kersken, Matthias; Sinnesbichler, Herbert; Erhorn, HansAnalyse der Einsparpotenziale durch Smarthome- und intelligente HeizungsregelungenBauphysik5/2018276-285Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Sofic, M.; Bednar, T.Analyse der Genauigkeit des Monatsbilanzverfahrens zur Ermittlung des Kühlbedarfs von NichtwohngebäudenBauphysik3/2007202-207Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Analyse der Schwebstoffdynamik in der Trübungszone eines Tideflusses (Spingat, F.)Bautechnik5/1998345-346Dissertationen

Kurzfassung

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Wagner, Isabel M.Analyse der Temperaturfahnenausbreitung kleiner Geothermiesondenanlagengeotechnik3/2018212-222Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Spilker, Alexandra; Stelzner, Ludwig; Weise, Frank; Wieland, MarkoAnalyse der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen aus dem BAB-NetzBeton- und Stahlbetonbau1/202126-34Aufsätze

Kurzfassung

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.

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Analyse der Transportmechanismen für wassergefährdende Flüssigkeiten im Beton zur Berechnung des Medientransportes in ungerissene und gerissene Betondruckzonen (Brauer, N.)Beton- und Stahlbetonbau6/2004507-508Bücher

Kurzfassung

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Engel, Thomas; Werther, NormanAnalyse der zulässigen Brandausbreitung über die FassadeBautechnik8/2020558-565Aufsätze

Kurzfassung

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.

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Kirchhofer, Johannes; Fink, JosefAnalyse des dynamischen Verhaltens des Eisenbahnschotteroberbaues - Einfluss der Schwingungsamplitude und anderer Randbedingungen auf das Steifigkeits- und DämpfungsverhaltenStahlbau5/2013370-377Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Brandl, H.; Hofmann, R.Analyse des Einsturzes einer tiefen BaugrubeBautechnik12/2004988-991Berichte

Kurzfassung

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Weise, F.; Onel, Y.; Goebbels, J.Analyse des Gefüge- und Feuchtezustandes in mineralischen Baustoffen mit der Mikro-Röntgen-3D-ComputertomografieBauphysik3/2007194-201Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Schwede, Dirk; Störl, ElkeAnalyse des Ressourceneinsatzes und der Umweltwirkung von detailliert modellierten AußenwandaufbautenBautechnik3/2018229-243Aufsätze

Kurzfassung

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.

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Hegger, J.; Görtz, St.; Schwermann, R.Analyse des Schubrißverhaltens unter Einsatz der PhotogrammetrieBautechnik3/2002135-143Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Weise, Frank; Millar, Steven; Wilsch, GerdAnalyse des Tausalzeintrags in Fahrbahndeckenbetone mit neuartiger PrüftechnikBeton- und Stahlbetonbau9/2018656-666Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Raithel, Marc; Werner, Sandra; Küster, Volker; Alexiew, DimiterAnalyse des Trag- und Verformungsverhaltens einer Gruppe geokunststoffummantelter Säulen im GroßversuchBautechnik9/2011593-601Fachthemen

Kurzfassung

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.

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Schaumann, Peter; Meyer, Patrick; Mensinger, Martin; Koh, Suet KwanAnalyse des Tragverhaltens eines Deckensystems infolge eines Naturbrandszenarios für den DeckenhohlraumBautechnik1/201968-76Aufsätze

Kurzfassung

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.

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Steinborn, T.Analyse des universitären Lern- und Arbeitsverhaltens von Studierenden des BauingenieurwesensStahlbau4/2008318Dissertationen

Kurzfassung

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Wehnert, M.; Neher, H. P.; Vermeer, P. A.; Zangl, L. W.; Dzengel, M.Analyse des Verformungsverhaltens einer HausmülldeponieBautechnik4/2005218-226Fachthemen

Kurzfassung

Das Verformungsverhalten der Hausmülldeponie Berg in Rheinland-Pfalz wird in diesem Aufsatz mit Hilfe der Methode der finiten Elemente analysiert. Das mechanische Verhalten des Mülls wird mit dem sogenannten Soft-Soil-Creep Modell, einem elasto-viskoplastischen Stoffgesetz, modelliert. Für das mechanische Verhalten der restlichen Schichten wird das Mohr-Coulomb Modell verwendet. Die beiden Stoffgesetze werden nach einer Einführung in die Problematik kurz vorgestellt. Bevor die Ergebnisse der Analyse diskutiert und mit Messwerten verglichen werden, wird die Erstellung des Modells und die Ermittlung bzw. Kalibrierung der Parameter für die FE Berechnung beschrieben.

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Burmeister, H.; Keller, B.Analyse und Darstellung der Wechselwirkung zwischen Klima und Gebäude: Klimaflächen - Teil 1: GrundlagenBauphysik1/19971-6Fachthemen

Kurzfassung

Durch die exakte Lösung der Leistungsbilanzdifferentialgleichung eines Raumes ist es gelungen, seine thermische Beschreibung auf nur drei Parameter zu reduzieren, die sich unter Berücksichtigung der speziellen Gesetzmäßigkeiten instationärer Prozesse in einem für die Berechnung des Energie- und Leistungsbedarfs verallgemeinerten Verlustfaktor und eine Kombination von den zwei Kenngrößen Zeitkonstante und Gewinn-/Verlustverhältnis aufteilen. Mit beiden letzteren läßt sich eine verallgemeinerte Heizgradfunktion als dreidimensionale Klimafläche darstellen. Analog läßt sich für den Auslegungsbedarf eine dreidimensionale Auslegungstemperaturfläche herleiten. Beide Flächen gestatten die energetische Positionierung eines Raumes durch seine zwei Kennparameter und die direkte Ablesung seines Energie- oder Leistungsbedarfs.

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Burmeister, H.; Keller, B.Analyse und Darstellung der Wechselwirkung zwischen Klima und Gebäude: Klimaflächen, Teil 2: Interpretation und strategische AussagenBauphysik2/199746-49Fachthemen

Kurzfassung

Die Leistungsfähigkeit der Methode der Klimaflächen wird an verschiedenen Beispielen dargelegt: die Interpretation für den Heizenergiebedarf und die Auslegungsleistung, deren Variation über eine Zehnjahresperiode, die Darstellung und die Auswirkung des Einflusses von inneren Quellen, die Bedeutung und Auswirkung der Nachtabsenkung, die energetische Gesamtoptimierung von Gebäuden. Zu allen diesen Aspekten werden eine Reihe von abschließenden und allgemeingültigen Aussagen von strategischer Bedeutung für die Gebäudeplanung gemacht.

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Vogdt, F. U.; Kochendörfer, B.; Dittmar, A.Analyse und Vergleich energetischer Standards anhand eines exemplarischen Einfamilienhauses bzgl. Energiebedarf und Kosten über den LebenszyklusBauphysik5/2010319-326Fachthemen

Kurzfassung

Im Kontext einer nachhaltigen Entwicklung konnten in den letzten Jahren vor allem im Neubaubereich eine Reihe von Fortschritten erzielt werden. Besonders hervorzuheben ist die Weiterentwicklung von Technologien zur Nutzung regenerativer Energien und neuer Baustoffe mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit. Parallel wurden Konzepte für Niedrigheizenergie- bis hin zu Passiv- und sogar Plusenergiehäuser entwickelt und umgesetzt. Diese Gebäudestandards weisen einen geringen Heizenergiebedarf auf und ermöglichen so erhebliche Energieeinsparungen während der Gebäudenutzungsphase. Es stellt sich die Frage, ob sich durch die Verwendung von neuen Technologien und Baustoffen ein Teil des Gesamtprimärenergiebedarfs von der Nutzungs- in die Erstellungs- und Instandhaltungsphase verlagert. Fraglich ist dabei auch, welche Mehrinvestitionen den erwarteten Betriebskosteneinsparungen gegenüberstehen. Um dies zu untersuchen, wurden exemplarisch für ein freistehendes Einfamilienhauses mehrere Ausführungsvarianten geplant und eine Lebenszyklusanalyse mit dem Programmwerkzeug LEGEP durchgeführt. Auf dieser Grundlage können für das exemplarische Einfamilienhaus Aussagen hinsichtlich des lebenszyklusübergreifenden Primärenergiebedarfs sowie der Kostenentwicklung getroffen werden. Die Ergebnisse haben jedoch keinen allgemeingültigen Charakter. Sie machen deutlich, dass im Sinne eines nachhaltigen Ressourceneinsatzes für den Einzelfall nur eine ganzheitliche Betrachtung zielführend ist.

Analysis and comparison of energy standards based on a typical single-family house in terms of energy demand and costs over the entire life cycle.
Over recent years significant progress has been made with regard to sustainable development, particularly for new buildings. Particularly noteworthy are the advancement of renewable energy technologies and new building materials with very low thermal conductivity. In parallel, solutions for lowenergy, passive and even surplus-energy homes were developed and implemented. These building standards are characterised by low heating energy consumption and therefore enable significant energy savings during the building utilisation phase. The question is whether the application of new technologies and building materials results in a partial shift of the total primary energy demand from the utilisation phase to the construction and maintenance phase. It is also questionable, however, what additional investments are required to achieve the savings in operating costs. In order to answer this question a number of different design and construction options for a free-standing single-family house were examined and subjected to a life cycle analysis using the LEGEP software tool. Based on this analysis a number of statements regarding the primary energy demand over the life cycle of the exexemplary single-family house and also for the cost trend can be made. However, the results are not universally applicable. They indicate that a holistic analysis is required for each individual case in order to achieve sustainable resource use.

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Analyse von Bauschäden: Bauinstallationen Bauchemie und Bauphysik populärverständlichBautechnik1/200087Termine

Kurzfassung

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Oppeneder, Johannes; Dittmar, Frank; Tue, Nguyen VietAnalyse von Beton-Stahlrohrsteckverbindungen für Maste - Großversuche und FEM-SimulationenBeton- und Stahlbetonbau12/2020980-993Aufsätze

Kurzfassung

Die Beton-Stahlrohrsteckverbindung wird in dieser Arbeit für die Anwendung bei hybriden Mastkonstruktionen aus der Stahlrohrsteckverbindung weiterentwickelt. Die maßgebende Biegebeanspruchung der Maste wird dabei vom Stahlrohr mit Schubrippen über die Mörtelfuge in das darunterliegende Schleuderbetonrohr eingeleitet. Der Kraftfluss in der Verbindung ändert sich fortlaufend mit der Lastzunahme und wird entscheidend vom Verformungsverhalten der Rohre beeinflusst. Das Trag- und Verformungsverhalten der neuen Verbindung wird in diesem Beitrag anhand zweier durchgeführter Großversuche und begleitender FEM-Simulationen untersucht. Des Weiteren wird anhand zweier variierter Parameter, der Position der Schubrippen sowie einer Steckverbindung ohne Schubrippen der Einfluss auf das Trag- und Verformungsverhalten ermittelt und diskutiert.

Investigation of the load-bearing behaviour of connections of the hybrid mast construction - Large-scale tests and FEM-simulations
The grouted concrete-steel slip joint is developed in this paper for the application in hybrid mast constructions from the grouted steel slip joint. The decisive bending stress of the masts is transferred from the steel pipe with shear keys via the grout joint into the spun concrete pole below. The force flow in the connection changes continuously with the increase in load and is decisively influenced by the deformation behaviour of the poles. The load-bearing and deformation behaviour of the new joint is investigated in this paper by means of two large-scale tests and accompanying FEM simulations. Furthermore, the influence on the load-bearing and deformation behaviour is determined and discussed on the basis of two varied parameters, the position of the shear keys and a grouted slip joint without shear keys.

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Drobiec, LukaszAnalyse von Spannungen und Verformungen im Brüstungsbereich von Wandmodellen aus Porenbeton und KalksandsteinMauerwerk1/20202-16Fachthemen

Kurzfassung

In dem vorliegenden Beitrag wurden Ergebnisse der Prüfungen von großformatigen Wandmodellen mit zwei Fensteröffnungen dargestellt. Wände aus Porenbeton und Kalksandstein wurden getestet. Die Wände wurden unter Verwendung von Dünnbettmörtel bei unvermörtelten Stoßfugen errichtet. Die Arbeit entspricht den zuvor durchgeführten Tests. Die Verifikation der Ergebnisse aus der Untersuchung kleinerer Modelle war das Ziel der Forschung [12, 13]. Spannungen und Verformungen der Modelle wurden analysiert und mit kleineren Modellen verglichen. Aufgrund der Analyse der Spannung-Verformung-Diagramme wurde ermittelt, dass die horizontale Spannung im Brüstungsbereich circa 0,2 MPa beträgt. Es wurden Berechnungen der geprüften Wände unter Anwendung eines Programms vorgenommen, das auf der Finite-Elemente-Methode basiert. Die Analyse der Ergebnisse von Laborprüfungen und numerischen Simulationen ermöglichte, das Niveau von Spannungen und Verformungen der geprüften Wände zu ermitteln.

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Wannenmacher, Helmut; Schlicke, MarcelAnalyses of Pre-Excavation Grouting for TBM TunnellingGeomechanics and Tunnelling1/202355-59Topics

Kurzfassung

Pre-excavation grouting (PEG) is essential for mitigating groundwater inflow to unlined tunnel structures. Prevention of initial water inflow proved best practice to balance groundwater conditions throughout the utilisation of a tunnel. The grouted rock mass acts as a circumferential sealing barrier instead of a secondary lining to minimise groundwater inflow to an acceptable level over the structure's lifetime. The construction of unlined tunnels relies on existing favourable in-situ rock mass conditions with an overall low hydraulic head, mainly to keep the effort of grouting inferior and avoid an unbalanced proportion of pre-excavation grouting during the tunnel construction works.
From the operational perspective of tunnelling works, pre-excavation grouting delineates the continuous excavation process of a TBM and represents a discontinuative work process. In addition, grouting includes an exploration process ahead of the cutterhead to predict the ground conditions to align the sealing demand of the rock mass. Generally, pre-excavation grouting foresees the drilling of mainly open boreholes with a considerable length of 20 m to 25 m ahead of the tunnel boring machine (TBM). Establishing a continuous grouted zone around the tunnel demands an overlapping of the grouting rings ranging from 2 m to 10 m. The overlapping decreases the excavation length of the TBM adequately. The repetitive grouting process interfering with the excavation consists of various processes such as exploration including water loss measuring (WLM), the drilling and grouting of boreholes and the hardening time.
TBM tunnelling depends on the systematic and continuous implementation of construction procedures. Therefore, based on current static pre-excavation grouting, an agile combined grouting and excavation approach is presented, incorporating a reliable pre-excavation grouting, a systematic TBM excavation and a specific balance of long-term sealing and high utilisation rates for TBM excavation.

Analyse von vorauseilenden Injektionen im maschinellen Tunnelbau
Vorauseilende Injektionsmaßnahmen zur Reduktion von Wasserzutritten zu unverkleideten Tunnelbauwerken sind von entscheidender Bedeutung für den Erhalt der Grundwasserverhältnisse während und über die Gebrauchsdauer des Bauwerks hinweg. Aus baubetrieblicher Sicht stellen vorauseilende Gebirgsinjektionen eine Unterbrechung des kontinuierlichen Vortriebs dar. Der sich wiederholende Injektionsprozess besteht aus verschiedenen Subprozessen wie der Erkundung des Baugrundes, einschließlich von Wasserabpressversuchen, dem eigentlichen Bohren und Verpressen der Bohrlöcher und der Aushärtezeit des Injektionsgutes. Erforderliche Überlappungslängen verringern zudem die effektiven Vortriebslängen zwischen den Schirmen. Demgegenüber beruht die Effektivität eines TBM- Vortriebs auf der systematischen und kontinuierlichen Durchführung der Vortriebsprozesse, welche durch den disruptiven Injektionsprozess gestört wird. Anstelle der derzeitig üblichen statischen Ausführung von vorauseilenden Injektionsmaßnahmen mit fixierten Injektionsschirmlängen wird ein flexibles kombiniertes Injektions- und Ausbruchskonzept vorgestellt, das eine zuverlässige Injektion vor der Ortsbrust, einen systematischen Ablauf des TBM-Vortriebs bei einer hohen Auslastung und eine langfristige Abdichtung des Baugrunds gewährleistet.

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