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Die UHB-Sanierung ermöglicht die statische, schwingungs- und schalltechnische Ertüchtigung alter Holzbalkendecken ohne die Öffnung der Gefache. Kreuzweise angeordnete Spezialschrauben übernehmen die dabei entstehenden hohen axialen Zug- und Druckbeanspruchungen. Außerdem entsteht ein großer Verschiebungsmodul, der das nachgiebig verbundene Verstärkungssystem sehr günstig beeinflußt. (© 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

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Die Herstellung eines guten Verbundes zwischen Betonplatte und Stahlträger ist für die Tragfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Gebrauchstauglichkeit eines Verbundträgers von grundlegender Bedeutung. Betondübel stellen hierbei eine neue Möglichkeit dar. Sie bestehen aus gelochten, auf den Stahlträger aufgeschweißten Stahlblechen. Ihr besonderer Vorteil gegenüber den bisher verwendeten Verbundmitteln liegt in dem konstruktionsbedingten guten Verhalten gegenüber wechselnden Beanspruchungen. Im Aufsatz wird dies mit Hilfe des Örtlichen Konzepts untersucht und bestätigt.

Zur Analyse der Bewegungsverhältnisse sind die in dem Auflager einer Stahlbrücke ablaufenden Relativbewegungen kontinuierlich über ein Jahr erfaßt und aufaddiert worden. Die Aufteilung in einzelne Bewegungsanteile hat ergeben, daß gegenüber Wärmedehnungen des Überbaus kleine, aus Verkehrsbelastung resultierende Relativbewegungen zu erheblich größeren Wegsummen führen und somit bei der Bemessung von allgemein bauaufsichtlich zugelassenen Gleitlagern mit Polytetrafluorethylen (PTFE) verstärkt berücksichtigt werden müssen.

Die CEN-Normenentwürfe zur Berechnung der Luft- und Trittschallübertragung zwischen benachbarten Wohnräumen werden auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht. Eine Fehlerberechnung zeigte, daß für das bewertete Bauschalldämm-Maß und den Norm-Trittschallpegel 2 bis 3 dB Genauigkeit erreicht werden. Im Vergleich der Berechnungen nach CEN und DIN 4109 mit der Messung am Bau liefern die CEN-Entwürfe bessere Vorhersagen zur Luftschalldämmung. Für die Trittschallübertragung konnten mangels Eingangsdaten keine Berechnungen durchgeführt werden.

Die dynamischen Kennwerte einer zweigleisigen Eisenbahnbrücke, ausgeführt als Stahlbetonrahmentragwerk, werden unter Anwendung der krafterregten Schwingungsanregungsmethode bei unterschiedlichen Ausbauzuständen untersucht. Ziel der experimentellen Untersuchungen ist die quantitative Bewertung des Steifigkeits- und Dämpfungsbeitrags von unterschiedlichen, bei Stahlbetonrahmentragwerken ausgeführten Ausbauelementen. Die bei unterschiedlichen Ausbauzuständen messtechnisch ermittelten dynamischen Kennwerte werden mit Ergebnissen aus einer parallel zur Messung durchgeführten numerischen Simulationsberechnung verglichen und diskutiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass bei zeitlich nahe aufeinanderfolgenden Messungen das Hinzufügen von Ausbauelementen einen geringen Einfluss auf die erste Eigenfrequenz des Tragwerks hat. Die zur ersten Eigenfrequenz zugehörige Lehrsche Dämpfung nimmt mit zunehmendem Fertigstellungsgrad des Tragwerks durchwegs zu.

Investigations on dynamic proberties of a railway bridge at different stages of construction
Dynamic properties of a two-track railway bridge, constructed as a concrete frame structure, are measured using forced excitation at different stages of construction. Goal of the experimental investigations is a quantitative assessment of the individual changes in stiffness and damping. The dynamic properties measured at different stages of construction are compared and discussed with results from a numerical calculation prior to the measurements. The results of the investigations show, that addition of elements during the construction in a short time period has a minor influence on the first eigenfrequency. The damping of the fist eigenfrequency according to Lehr rises with a higher degree of completion.

Auf der Schwäbischen Albhochfläche, Südwestdeutschland, befindet sich die neue Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke von Wendlingen nach Ulm der Deutschen Bahn AG in der Bauausführung. In Ergänzung zu den ausgeführten Erkundungsmaßnahmen der Baufirma (darunter mikrogravimetrische und seismische Verfahren) wurden geoelektrische Messungen in 2,5D (d. h. parallele 2D-Profile) von der Aushubsohle aus durchgeführt. Ziel war es, die Effektivität einer inversen Wenner-Schlumberger-Konfiguration für die geoelektrische Karsthohlraumerkundung in einem stark heterogenen Karstgebiet abzuleiten. Die 2,5D geoelektrische Erkundung lieferte Resistivitätswerte für Mergel und Mergelsteine, einen Kalksteinuntergrund, eine Versturzdoline und einen luftgefüllten Hohlraum. Eine klare Abgrenzung zwischen den Mergeln und Mergelsteinen und dem Kalksteinuntergrund war nur außerhalb des Einflussbereiches der Versturzdoline möglich. Die Versturzdoline konnte nicht exakt von den angrenzenden geologischen Einheiten abgegrenzt werden. Einer von drei luftgefüllten Hohlräumen konnte präzise in seiner Lage und grob in seiner Größe und Form von der 2,5D geoelektrischen Erkundung abgeleitet werden. Die anderen zwei Hohlräume wurden aufgrund ihrer Lage unter einer hochresistiven Anomalie und ihrer vergleichsweise geringen maximalen horizontalen Öffnungsweite von nur 1-mal dem verwendeten Elektrodenabstand von der Geoelektrik nicht detektiert.

Testing the effectiveness of an inverse Wenner-Schlumberger array
On the Swabian Alb high plain, southwestern Germany, the new high-speed railway line Wendlingen-Ulm of the German Railway Company (Deutsche Bahn AG) is under construction. 2.5D electrical resistivity tomography (ERT) measurements (meaning the use of parallel 2D lines) were performed at the excavation bottom level in addition to the investigation program of the construction company including microgravimetric and seismic methods. The aim was to test the effectiveness of an inverse Wenner-Schlumberger array for exploring geological defective karst voids and other karstic features in a highly heterogeneous karstic environment. The 2.5D ERT survey provided resistivity values of marls and marlstones, a limestone bedrock, a collapse doline and of an air-filled cavity. A clear demarcation between the marls and marlstones and the limestone bedrock was only possible outside the area of influence of the collapse doline; the latter could not be exactly delineated from the adjoining geological units. In addition, one of three air-filled voids (open fractures, cavities) could be derived accurately in location and roughly in size and shape from the 2.5D ERT survey; the other two were not detected by means of ERT because of (i) its location beneath a high-resistive anomaly and (ii) its comparatively small maximum horizontal opening width of only 1 time the used inter-electrode spacing.

Sollen Klassenräume über Fenster belüftet werden, kann dies über Stoßlüftung oder genau dosierte Dauerlüftung erfolgen. Messungen verschiedener Institutionen zeigen, dass die erforderliche regelmäßige Stoßlüftung in Schulen nicht praktiziert wird. Damit eine Dauerlüftung aber funktionieren kann, muss ermittelt werden, welcher Fenstertyp bei welcher Öffnungsweite bei behaglichen thermischen Verhältnissen im Raum den notwendigen Luftwechsel gewährleistet. Deshalb wurden an einem Freilandversuchsstand des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik Schwingflügel und Kippflügel auf ihre Eignung zur Dauerlüftung in Klassenräumen untersucht.
Da sich bei den vielen Einflussfaktoren auf die freie Lüftung die deskriptive Analyse oft als sehr schwierig erweist, wird ein besonderes statistisches Verfahren, ein Entscheidungsbaumverfahren verwendet, das sowohl hinsichtlich der Auswahl der Einflussgrößen und der Modellüberanpassung sehr günstige statistischmethodische Eigenschaften besitzt. Mit diesem Verfahren können Einflussgrößen mit unterschiedlichen Skalenniveaus adäquat in die Auswertung einbezogen werden. Dabei erhält man ein intuitiv interpretierbares Regelwerk, welches dem Anwender einen erklärenden Einblick in die Zusammenhangsstruktur des untersuchten Prozesses liefert.

Investigation of different façade systems regarding to their applicability for automated window ventilation in schools with a decision tree method.
In classrooms, where ventilation is managed with windows two kinds of strategies can be used: short-term ventilation or exactly regulated continuous ventilation. Results of measurements of different institutions show that the necessary regular short-term airing in schools is not adhered to. For functional continuous ventilation in classrooms it is necessary to know, which type of window assures the required air change within comfortable thermal conditions and which opening width is necessary. In order to get this information the performance of pivoting windows and bottom-hung windows is investigated at an outdoor test facility at the Fraunhofer Institute for Building Physics.
Because of the difficulties in descriptive analysis of natural ventilation with its various influencing factors a specific statistical method, a decision tree method, is used. This method has pretty positive characteristics regarding the choice of influencing factors and the overfitting of the statistical model. With this method there can be implied influencing factors with different scale levels in an adequate way. The result of this method is an interpretable system of rules, which delivers an illustrative insight into the context pattern of the investigated process.

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Der Einsatz von ökologischen Konstruktionen begegnet oft Hemmnissen aufgrund von Unsicherheiten bezüglich hygrothermischer Kennwerte in Planung und Ausführung. Speziell im erdberührten Bereich gibt es für Hochbauten wenig ökologische Alternativen zu konventionellen Fußbodenaufbauten aus Stahlbeton und erdölbasierter Abdichtung. In dieser Studie wurde ein Bodenaufbau, bestehend aus Glasschaumgranulat und drei verschiedenen Lehmschichten, auf seine hygrothermische Funktionsfähigkeit und Behaglichkeit im Innenraum untersucht und beurteilt. Dabei wurde der Bodenaufbau mittels Simulationen und In situ-Monitoring analysiert. Der untersuchte Bodenaufbau ist hygrothermisch funktionstüchtig und stellt im Zusammenhang mit Streifenfundamenten eine diffusionsoffene, emissionsarme Alternative zu herkömmlichen Betonaufbauten im Hochbau dar.

Investigation of the hygrothermal properties of an ecological floor structure made of clay
The use of ecological constructions often faces obstacles due to uncertainties regarding hygrothermal safety in planning and realisation. Especially in areas in contact with the ground, there are few alternatives to conventional floor constructions made of reinforced concrete and sealing. In this study, a floor structure made of glass foam granulate and three different layers of clay was analysed for its hygrothermal functionality. The floor structure was examined by means of simulations and monitored in situ with sensors. In summary, the ecological floor structure made of clay in connection with strip foundations represents a functional, low-emission alternative to conventional concrete structures in building construction.

Gründungspfähle können nicht nur zur Abtragung von vertikalen, sondern gleichzeitig auch von horizontalen Lasten in den Baugrund herangezogen werden. Eine derartige kombinierte Belastung führt allerdings zu Beeinflussungen im vertikalen und horizontalen Tragverhalten, welche in der derzeitigen Bemessungspraxis keine Berücksichtigung finden. Zur Identifikation und Quantifizierung dieser Interaktionseffekte wurden umfangreiche Untersuchungen mit der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden Ergebnisse dieser Untersuchungen für Pfähle in nichtbindigen Böden unter dränierten und in bindigen Böden unter undränierten Belastungsbedingungen dargestellt. Dabei wird auch der Einfluss eines Biegemoments am Pfahlkopf oder einer Pfahlkopfeinspannung behandelt. Es ergeben sich komplexe Interaktionseffekte, welche mittels Interaktionsdiagrammen dargestellt werden können. Schwerpunktmäßig werden Interaktionseffekte hinsichtlich Pfahlkopfverformungen und Pfahlgrenzlasten betrachtet. Abschließend wird aber auch die Veränderung der Biegebeanspruchung des Pfahls durch Interaktionseffekte untersucht.
Investigations on the interaction relationships for piles under combined loading in cohesive and non-cohesive soils: Foundation piles are normally and favorably used for the transfer of vertical loads into the subsoil. However, in many fields of application piles are used simultaneously for the transfer of horizontal load. This so-called combined loading affects the vertical and horizontal load bearing behavior. In current engineering practice, these interaction effects are not taken into account. For the identification and quantification of the influences a comprehensive investigation based on the Finite Element Method was carried out. The paper in hand presents results of these investigations considering piles in non-cohesive soils regarding drained loading and piles in cohesive soils regarding undrained loading conditions. Thereby the influence of a moment and a rotational spring at the pile head is taken into account. It can be shown, that the combined loading leads to complex interaction effects which can be presented in terms of interaction diagrams. The main focus of the investigation is set on the interaction effects on ultimate loads and pile head displacements. Additionally the influence of combined loading on the pile bending moments is investigated.

Um die Marktanforderung nach immer besserer Dämmleistung der Gebäudehülle zu erfüllen, wurden hocheffiziente Dämmmaterialien, auch bekannt unter dem Namen Superisolationsmaterial (Super Insulation Materials), entwickelt. Das sind Materialien mit einer bis zu 10-mal geringeren Wärmeleitfähigkeit von herkömmlichen Dämmstoffen. Allerdings sind diese Materialien teuer und ihre Lebensdauer bei wechselnden hygrothermischen Einflüssen noch nicht hinreichend untersucht, was bereits im internationalen Forschungsprojekt Annex 65 der Internationalen Energieagentur (IEA) beschrieben wurde.
Der Hydrophobierungsprozess an synthetischem amorphen Siliziumdioxid SAS ist jedoch seit Langem bekannt und wird zur Hydrophobierung von Pulvern in verschiedenen Industrieanwendungen eingesetzt. Deshalb war der erste Schritt in der vorliegenden Studie die Langzeitstabilität von hydrophoben Pulvern zu evaluieren, um dann die Langzeitstabilität entsprechend hydrophobierter Formkörper zu untersuchen und zu bewerten.

Investigation on for the long-term performance of hydrophobic silica-based advanced porous materials in building applications
To satisfy the new demand of more and more efficient thermal insulation for building envelope highly efficient insulation materials, known as super insulation materials (SIM), have been developed, with a thermal conductivity up to 10 times lower than common thermal insulation products. However, although they offer excellent insulation performance, these materials are expensive and there is a lack of information on their durability under different hygrothermal conditions, which is described and examined in general in IEA Annex 65.
The hydrophobation of synthetic amorphous silica (SAS) is long been known and is applied to powder for several technical applications. Therefore, the first step of the presented study was to show the long-term stability of hydrophobic powders to investigate and evaluate afterwards the long-term stability of the hydrophobized mold bodies.

Die Luftdichtheit der Gebäudehülle gewinnt mit steigendem Dämmniveau für den Heizenergieverbrauch von Gebäuden zunehmend an Bedeutung. Im Hinblick auf die Vermeidung von Bauschäden ist die Luftdichtheit der Gebäudehülle seit jeher wichtig. Derzeit liegen wenig Meßwerte über die Luftdichtheit von Bauteilen vor. In vorliegendem Beitrag werden Messungen der Luftdichtheit von Verschalungen aus Holz und Holzwerkstoffen, wie sie häufig im Dachgeschoßbau als raumseitiger Abschluß der Konstruktion mit implizierter dichtender Wirkung vorkommen, vorgestellt. Die Möglichkeit der Sanierung solcher Verschalungen durch das Aufbringen transparenter, farbloser Lacke oder Lasuren wird untersucht.

Zum Zwecke der Raumluftkonditionierung wurde am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP ein vertikales Flächenelement entwickelt, über das temperiertes Wasser fließt. Da es sich bei diesem Element um eine Art Zimmerbrunnen handelt, der die Raumluft sowohl kühlt als auch be- oder entfeuchtet, wird diese Anlage auch als Klimabrunnen bezeichnet. Aufgrund von Beobachtungen besteht die Vermutung, dass dieser Klimabrunnen auch in der Lage ist, die umgebende Luft von Fremdpartikeln zu reinigen. Am Beispiel von Feinstaub der Größe PM10 wurde daher mithilfe eines Grimm-Messgerätes untersucht, wie sich eine einmalig eingebrachte Feinstaubmenge vor dem Klimabrunnen verhält und welchen Einfluss die Wassertemperatur auf den zeitlichen Verlauf der Schadstoffkonzentration hat. Die Auswertung der Messergebnisse zeigt einen beachtlichen Zusammenhang zwischen Wassertemperatur und Abnahmegeschwindigkeit der Feinstaubmenge in der Luft. Ein auf 7 °C gekühlter Klimabrunnen schafft es, die PM10-Konzentration ausgehend von 200 &mgr;g/m3 rund 21 Minuten schneller unter den gesetzlichen Grenzwert von 50 &mgr;g/m3 zu senken als ein ungekühlter Klimabrunnen. Die Reduktion auf unter ein Prozent der Startmenge geschieht sogar über eine Stunde schneller. Dabei spielt nachweislich die Luftzirkulation eine bedeutende Rolle, die aufgrund von Konvektion infolge der Temperaturunterschiede an der Grenzschicht zwischen Wasser und Raumluft entsteht. Hier zeigt sich ein klarer Vorteil des Klimabrunnens gegenüber ungekühlten Wasserwänden.

Experimental study of the air purifying effect of the chilled water wall in indoor facilities regarding particulate matter PM10
. The Chilled Water Wall, a vertical panel over which temperature-controlled water flows, was developed at the Fraunhofer Institute for Building Physics IBP for indoor air conditioning. Due to observations, it is assumed that the Chilled Water Wall is able to clean the surrounding air from external particles. Using the example of fine dust of the size PM10, the examination with a GRIMM instrument shows how a concentration of introduced pollutants changes over time with the help of the Chilled Water Wall and reveals the influence of the water temperature on the chronological trajectory. The evaluation of the test indicates a significant coherence between the water temperature and the decline velocity of the fine dust volume in the air. The Chilled Water Wall cooled down to 7 °C is capable of reducing a PM10 concentration of 200 &mgr;g/m3 at the beginning of the measurement to below the statutory value of 50 &mgr;g/m3 about 21 minutes faster than the uncooled Water Wall. The reduction to under one percent of the initial amount of fine dust volume happens even more than one hour faster. Evidently, air circulation, which results from convection due to the differences in temperature at the barrier between the water and the indoor air, plays an important role here. In this case the Chilled Water Wall shows its clear advantage over uncooled water panels.

Es wird eine Studie zur stark lokalisierten Mikroschädigung während der Risseinleitung unter zyklischer Beanspruchung am Baustahl vorgestellt. Hierfür werden gekerbte Proben mit einer Beanspruchung im High-Cycle-Fatigue-(HCF-)Bereich belastet. Die Bauteiloberfläche im Bereich der Kerbe wird mit der Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) inspiziert, einem Verfahren zur hochauflösenden und flächenhaften Messung von Dehnungen. Dies geschieht in diskreten Abständen von wenigen Tausend Lastwechseln. Die Auswertung der Messungen zeigt mit zunehmender Materialermüdung eine Lokalisierung sowie Akkumulation der Dehnungen.
Die vorgestellten Ergebnisse entstanden im Rahmen eines laufenden Forschungsvorhabens des Graduiertenkollegs 2075 “Modelle für die Beschreibung der Zustandsänderung bei Alterung von Baustoffen und Tragwerken”. Dieses hat sich zum Ziel gesetzt, die Zustandsentwicklung von Bauwerken unter mechanischer und chemischer Beanspruchung auf unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen zu beschreiben und zu bewerten.

Investigations on micro-damage in mild steel using ESPI
An approach on investigating the highly localized micro damage phenomena during crack initiation under cyclic loading of mild steel is proposed. For this purpose, notched specimens are subjected to stresses in the high-cycle fatigue (HCF) regime. The specimen surface near the notch is inspected using electronic speckle pattern interferometry (ESPI), a technique for high-resolution and full field strain measurement. This is done at discrete intervals of a few thousand load cycles. The evaluation of measurement data showed strain-localization as well as progressive strain-accumulation with increasing number of load cycles.
The results presented were the result of an ongoing research project of the Graduiertenkolleg 2075 “Modelling the constitutive evolution of building materials and structures with respect to aging”. Its goal is to describe and evaluate the constitutional change of structures and materials under mechanical loading and chemical attack with respect to different spatial and temporal scales.

Traditionelle Gebäude sind durch die Verbindung baulicher Anforderungen und soziokultureller Bedürfnissen einer Gesellschaft gekennzeichnet. Die Nutzung natürlicher Ressourcen, wie Wind zur Kühlung und Lüftung, stellt dabei ein besonderes Merkmal traditioneller Bauweisen dar. In diesem Beitrag werden vorhandene analytische und numerische Methoden zur Untersuchung der natürlichen Lüftung in Gebäuden vorgestellt und diskutiert. Schwächen gängiger analytischer Methoden, wie die Volumenstrommodelle (“Envelope flow models”), für Bauwerke mit großen Öffnungen werden aufgezeigt. Bei komplexen Gebäudestrukturen sind Methoden dieser Art nicht einfach anwendbar. Hierfür sollen andere Methoden, wie die CFD-Simulation, zum Einsatz kommen. Für die Validierung der CFD-Simulation wird im Anschluss auf zwei bereits durchgeführte Experimente zurückgegriffen. Die Ergebnisse können das Strömungsverhalten infolge des Windes sowie den thermischen Auftrieb in den untersuchten Beispielen realitätsnah wiedergeben. Im Anwendungsbeispiel wird für den weiteren Einsatz der CFD-Simulation ein Gebäude mit Windturm dargestellt und diskutiert. Somit sollen Grundlagen für weitere Untersuchungen der natürlichen Lüftung für klima- und kulturgerechte Bauten geschaffen werden.

Investigation of the natural ventilation in traditional buildings:
Traditional buildings are characterised by the integration of construction requirements and socio-cultural needs of one society. The use of natural resources such as wind for cooling and ventilation provides a remarkable example of such building designs. In this paper, existing analytical and numerical methods investigating the natural ventilation in buildings are introduced and discussed. Weaknesses of common analytical methods, such as envelope flow models for buildings with large openings, are demonstrated. These methods are not suitable for complex building structures. As a result, other methods like CFD-Simulation should be applied. Validations are carried out based on existing experimental measurements consequently. It turns out that the CFD-simulation can produce very good results and can predict the wind flow behavior and buoyancy effect very accurately to certain degree in investigated cases. Furthermore, one application example for further use of CFD in building with wind catcher is presented and discussed. This should serve as the basis for further investigations of natural ventilation for climate and culture adapted constructions.

Bei offenen Verdrängungspfählen tritt während des Rammvorganges Boden in das Profil ein. Dabei wird an den inneren Pfahlmantelflächen ein innerer Pfahlmantelwiderstand mobilisiert, der zu einer Verspannung des in das Profil eingedrungenen Bodens führen kann. Dieser verspannte Boden wird als Pfropfen bezeichnet, welcher in Abhängigkeit unterschiedlicher Randbedingungen in der Lage ist, einen möglichen zusätzlichen Pfahlspitzendruck abzuleiten. Der bisherige Kenntnisstand ging von einer monolithischen Betrachtungsweise des Pfropfens aus und das Pfahltragverhalten wurde mit einem geschlossenen Profil gleichgesetzt. Dabei liegen zum bodenmechanischen Verständnis und zum Einfluss unterschiedlicher Randbedingungen nur sehr wenige Erkenntnisse vor.
Der experimentelle Teil des Beitrages beschreibt großmaßstäbliche Modellversuche und PIV (Particle Image Velocimetry)-Versuche, bei denen die einzelnen Widerstandsanteile (innerer Pfahlmantelwiderstand Ris, äußerer Pfahlmantelwiderstand Rs und Widerstand in der Profilaufstandsfläche Ra) messtechnisch erfasst werden konnten. Durch Variation der Randbedingungen konnten die eine Pfropfenbildung maßgeblich beeinflussenden Faktoren (Pfahldurchmesser, Lagerungsdichte, Bodenart) herausgearbeitet werden.
Mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode wurde ein numerisches Modell erstellt und an Ergebnissen von Modell- und Feldversuchen validiert.
Abschließend wird ein Modell zum Lastabtrag des Pfropfens vorgestellt, welches belegt, dass ein festverspannter (monolithischer) Pfropfen i. d. R. nicht eintritt, sondern dass der Lastabtrag über eine innere Pfahlmantelreibung in Abhängigkeit des Pfahldurchmessers und der Lagerungsdichte stattfindet.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurde ein analytisches Berechnungsverfahren abgeleitet, mit dem die jeweiligen Widerstandsanteile rechnerisch erfasst werden können. Darauf aufbauend wurden im statistischen Teil neue Erfahrungswerte für die Tragfähigkeit von offenen Verdrängungspfählen abgeleitet, die die Empfehlungen der EA-Pfähle (2012) ergänzen.

Investigation of the Plugging Effect of open ended piles
The plugging effect of open-ended piles and hence the change in the load bearing behavior has been investigated in this research work. The state of knowledge assumed that the plug can close up the pile base completely and for this reason it was treated monolithically. The load bearing behavior was comparable to a closed-ended pile. But the soil-mechanical processes were mostly unknown.
The experimental part contains model tests and PIV-(Particle Image Velocimetry) tests. The test piles were arranged with equipment for measuring each part of the pile resistance (inner and outer shaft resistance and resistance of the pile toe). Because of variation the boundary conditions the main influence factors of the plugging effect could be analysed.
Furthermore numerical calculations with the FEM were carried out, which show a good agreement between the experimental data and the calculations. The investigations show, that the load transfer in the plug occurs in an inner shaft friction. A fully plugged soil could not be identified and so the classical model representation could be disproved.
Based on this results an analytical calculation method is derived, in which each proportion of the pile resistance could be determined. Finally in the statistical part new values of experience for the pile resistance are suggested for the EA-Pfähle.

Die Untersuchung und Bewertung der Prognosefähigkeit von deterministischen Brandsimulationsmodellen ist im Zusammenhang mit der wachsenden Bedeutung der Ingenieurmethoden im Brandschutz von zentralem Interesse. In diesem Beitrag werden die Auswertemethodik EMVANEMED zur Validierung von Brandsimulationsmodellen beschrieben und Ergebnisse, die auf Grundlage der Methodik gewonnen wurden, an einem Beispiel verdeutlicht. Die Auswertung wurde auf Basis von berechneten Medianwerten der zentralen Bewertungsgrößen PEAK und PEACOCK durchgeführt. Diese Größen lassen die Bewertung sowohl lokaler als auch globaler Kriterien zweier kompletter Zeitreihen zu. Als Beispiel wurden Versuchsdaten zweier Großversuche herangezogen, bei denen ein Brandraum mit einem Zielraum durch kleine Leckagen bzw. über einen geschlossenen Kanal miteinander in Verbindung stand. Da sowohl umfangreiche Messdaten im Brandraum als auch im Zielraum vorlagen, soll eine Bewertung der Simulationsergebnisse für die Übertragung von brandschutztechnisch relevanten Größen von einem zum anderen Raum möglich sein. Zur Validierung wurde das international am weitesten verbreitete CFD-Brandsimulationsmodell Fire Dynamics Simulator (FDS) in der Version 5 eingesetzt. Für die Simulation wurde der Verlauf der Energiefreisetzungsrate auf Grund der Ergebnisse der Versuche vorgegeben. Die Vorgabe der Energiefreisetzungsrate entspricht dem Stand der Technik und lässt daher eine Bewertung der Eignung von Brandsimulationsprogrammen durch Quantifizierung der Abweichung zwischen Versuchs- und Simulationsergebnissen zu. Auffällig gut können die Sauerstoffkonzentration (O2) und die Gastemperaturen außerhalb des Plumes durch die Simulation wiedergegeben werden. Auch die Ergebnisse für die Peakwerte der Temperaturen von Zielobjekten sind vergleichsweise gut. Bei den anderen Gaskonzentrationen (CO und CO2) sind die Medianwerte größer und die Schwankungen deutlich größer. Für den Brandraum werden die Gaskonzentrationen CO und CO2, die radiativen Wärmestromdichten und die Temperaturen im Inneren der Kabel durch die Simulation niedriger, die anderen Größen höher als die Versuchsdaten berechnet. Die Ergebnisse im Brandraum sind insgesamt besser als die im Zielraum. Wird eine Bewertung auf Grundlage von einem lokalen Parametern (Peak-Vergleich) durchgeführt, können wichtige Informationen zum zeitlichen Verlauf der Zeitreihen nicht bewertet werden. Bei der zusätzlichen Auswertung globaler Parameter zeigt sich eine Tendenz, dass der Wärmetransfer in Bauteile in den Submodellen nicht ausreichend gelöst wird.

Investigation of the prognosis ability from deterministic fire simulation models.
The investigation and evaluation of the prognosis ability from deterministic fire simulation models is of central interest in connection with the increasing acceptation of the engineering methods in the field of fire protection. In this report an evaluation methodology for the validation of fire simulation models called EMVANEMED is described and results given on basis of the methodology are clarified by an example. The evaluation was accomplished on basis of computed medians of the central evaluation sizes PEAK and PEACOCK. These values permit the evaluation of both local and global criteria of two complete time series. As an example data of two full-scale fire tests were consulted, in which a fire room was connected with a target room by small leakages and/or over a closed channel. Since both extensive measuring data in the fire room and in the target room were present, an evaluation of the simulation results should be possible for the transmission of fire protection-technically relevant values from one room to another room. For validation, the internationally accepted CFD fire simulation model Fire Dynamics simulator (FDS) in version 5 has been used. For simulation the energy release rate due to the results of the tests were given as an input. The default value of the energy release rate corresponds to the state of the art and permits an evaluation of the suitability of fire simulation codes by quantification of the deviation between experimental and simulation results. Remarkably well is the prediction of the oxygen concentration (O2) and the gas temperatures outside of the plume by simulation. Also the results for the peak values of the temperatures of target objects are comparatively good. With the other gas concentrations (CO and CO2) the medians are more largely and the fluctuations are clearly larger. For the fire room the gas concentrations CO and CO2, the radiative heat flow densities and the temperatures inside the cables are computed lower, the other values higher than the test data. The results in the fire room are altogether better than in the target room. If an evaluation is accomplished on basis of local parameters (PEAK comparison) important information cannot be evaluated for the course of the time series. During the additional evaluation of global parameters, a tendency shows up that the heat transfer into construction units is not sufficiently solved by the sub models.

Es werden eine Auswertemethodik zur Validierung von Brandsimulationsmodellen beschrieben und Ergebnisse anhand eines Beispiels verdeutlicht, die auf Grundlage der Methodik gewonnen wurden. Die Auswertung wurde auf Basis von berechneten Medianwerten der zentralen Bewertungsgrößen PEAK und PEACOCK durchgeführt. Zusätzlich wurden die Ergebnisse einer Analyse im Hinblick auf die Prognosefähigkeit auf Grundlage von bewerteten Unsicherheiten unterzogen, die in einer amerikanischen Untersuchung ermittelt wurden.
Als Beispiel wurden Versuchsdaten dreier Großversuche herangezogen, bei denen ein Brandraum mit einem Zielraum durch eine Tür in Verbindung stand. Die Räume wurden unterschiedlich ventiliert. Als Brandquelle wurde ein Flüssigkeitspool mit einer Leistung zwischen 0,6 und 1,4 MW eingesetzt. Zur Validierung wurde das international am weitesten verbreitete CFD-Brandsimulationsmodell Fire Dynamics Simulator (FDS) in den Versionen 4, 5 und 6 eingesetzt. Für die Simulation wurde der Verlauf der Wärmefreisetzungsrate auf Grundlage der Ergebnisse der Versuche vorgegeben. Die Untersuchung konzentriert sich auf die Unterschiede im Hinblick auf die Versuchsrandbedingungen und auf die eingesetzten Versionen von FDS.
Es ist erkennbar, dass eine deutliche Abhängigkeit der Übereinstimmung der Ergebnisse hinsichtlich der Versuchsrandbedingungen besteht. Die Unterschiede bei den Ergebnissen im Hinblick auf die eingesetzte Version von FDS fielen nicht so deutlich aus.

Investigation about the forecast ability of deterministic fire simulation models - Application: Prisme door.
This report describes an evaluation methodology for the validation of fire simulation. Furthermore, results obtained on basis of this methodology are illustrated by an example. The evaluation was accomplished on basis of computed medians of the central evaluation sizes PEAK and PEACOCK. Additionally the results of an analysis are performed in respect of the forecast ability on the basis of evaluated uncertainties, which have been determined in an American investigation.
As an example data of three full-scale fire tests were consulted, in which a fire room was connected with a target room by a door. The varying ventilation of the rooms depends on the experiments. A pool fire with capacity of 0.6 to 1.4 MW is used as fire-source. The validation is carried out with fire dynamics simulator (FDS, version 4, 5 and 6), the most common CFD-model for fire simulation. For simulation the energy release rate due to the results of the tests were given as an input. Focus of the investigation are the differences of the boundary conditions and the used version of FDS.
With respect to the boundary conditions lower heat release rates and lower air changes are an essential condition for good similarity of the results. The differences between the results in respect to the version of FDS are not as large as in comparison.

Eine bisher wenig publizierte Begleiterscheinung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ist die Bildung von Trona (Na3[H(CO3)2] · 2H2O) und Thermonatrit (Na2CO3 · H2O) aus einem Alkali-Kieselsäure-Gel. Je nach Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) und Natrium-Ionenkonzentration kristallisieren diese Verbindungen in und auf dem glasigen AKR-Gel.
Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ist eine chemische Reaktion, bei der Alkalien mit reaktionsfähiger, amorpher Kieselsäure im Beton reagieren. Die Alkalien können aus dem verwendeten Zement oder der Gesteinskörnung stammen, sie können aber auch von außen in das Bauwerk eingetragen werden. Letzteres findet man häufig bei der Tausalzbeanspruchung von Fahrbahndecken oder bei Bauwerken, die mit Meerwasser in Berührung kommen. Bei AKR-Schäden, die durch die äußere Zufuhr von Alkalien entstanden sind, können als Begleitminerale des Alkali-Kieselsäure-Gels Natriumhydrogencarbonate in verschiedenen Hydratstufen entstehen. Über diese soll im Weiteren berichtet werden.
Im vorliegenden Schadensfall liegt das Bauwerk, ein Versorgungstunnel, unterhalb der Kieler Förde. Der Tunnel wurde im Jahr 1992 fertig gestellt und zeigt einen so gravierenden AKR-Schaden, dass Vorbereitungen getroffen wurden, die gesamte Tunnelröhre zu ersetzen. Ursächlich ist in den Beton eintretendes Ostseewasser, welches u. a. mit den alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen des Betons eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion induziert hat. Außerdem entstanden großflächige Ausblühungen von Trona sowie Stalaktiten aus Halit (NaCl) und Sylvin (KCl).

Die besondere Eignung textilbewehrter Betone zur nachträglichen Verstärkung bestehender Stahlbetonbauteile konnte bereits in zahlreichen Studien eindrucksvoll belegt werden. Bei den dabei durchgeführten Untersuchungen konnte zusätzlich zur Verstärkungswirkung häufig auch ein günstiger Einfluss der textilbewehrten Verstärkungsschicht auf das Rissverhalten der untersuchten Probekörper festgestellt werden. Textilbeton zeigt somit auch in der Funktion als schützende Schicht zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit der bestehenden Bausubstanz großes Potenzial. Tiefgreifende Kenntnisse über den Prozess der Rissbildung und die Entwicklung der Rissbreiten im Textilbeton sind dabei für eine diesbezügliche Anwendung von besonderer Bedeutung. Der vorliegende Beitrag berichtet von experimentellen Untersuchungen zum Rissverhalten von Textilbeton unter einaxialer Zugbelastung sowie die Ableitung eines Berechnungsmodells zur direkten Berechnung der maximalen Rissbreite.

Investigation of crack width in textile reinforced concrete
Several studies have verified the suitability of textile reinforced concrete (TRC) for the strengthening of existing reinforced concrete structures. Furthermore, experiments have also shown that TRC strengthening layers have a positive impact on the crack behavior of tested specimens. This effect indicates a high potential for the use of TRC as a protection layer for increasing the durability of existing structures. In order to use TRC as a protective layer, however, a better understanding of its crack behavior and crack width development is needed. The present study reports on experimental investigations of TRC crack behavior under unidirectional stress and a theoretical model for predicting maximum crack width.

In diesem Aufsatz werden experimentelle und numerische Untersuchungen zur Minderung von Explosionslasten auf Gebäude und Menschen durch verschiedene Konfigurationen einer Schutzwand vorgestellt. Die Wandkonstruktion besteht aus einer Gabionenwand mit einem aufgesetzten Leitblech, das mit unterschiedlichen Neigungswinkeln angeordnet wird. Für jede Testkonfiguration wurden drei Versuche durchgeführt. Numerische Modelle wurden entwickelt und anhand der Versuchsdaten validiert. Aus Kosten- und Platzgründen wurden Schutzwände mit einer geringen Breite von 2 m in den Versuchen untersucht. Hinter der Wand kommt es hierdurch zur Überlagerung der vertikal über die Oberseite der Schutzwand strömenden Schockwelle mit der seitlich um die Wand strömenden Schockwelle. Neben den in den Versuchen eingesetzten kurzen Wänden wurden lange Wände numerisch simuliert, wie sie in der Praxis benötigt werden. Die numerischen Untersuchungen an der langen Umfassungswand zeigten, dass Leitbleche die Intensität der Schockwelle deutlich reduzieren können. Bezüglich der Schutzwirkung erweist sich die Testkonfiguration mit einer Anordnung des Leitblechs von 45° in Richtung des Explosionsursprungs als wirkungsvollste Maßnahme. Im Vergleich zum Freifeldszenario wird in den untersuchten Bereichen eine Überdruckreduktion (Impulsreduktion) von 55, 0 % bis 86, 0 % (von 45, 7 % bis 63, 8 %) erreicht.

Investigations of the blast mitigation effect of blast walls with a canopy on top
This study shows experimental and numerical investigations on the effectiveness of various blast wall configurations in mitigating the blast loads. The blast walls are composed of a gabion wall with a canopy made of metal sheets, which is mounted at the top of the gabion wall with different angles of inclination. Three experiments were conducted for each configuration. Numerical models are developed and validated against the experimental data. For reasons of cost and space, blast walls with a small width (2 m) were tested in the experiments. This leads to the superposition between the vertical air flow over the top of the wall and the horizontal air flow around the sides of the wall behind the wall. This was investigated numerically. Subsequently, long walls, as they are needed in practice, were numerically simulated. Two observations arisen from the studies of blast walls having infinite width. Firstly, the canopies can significantly reduce the intensity of the shock wave behind the blast wall. Secondly, the configuration with a canopy arranged 45° facing the charge shows the best performance in mitigating the blast loads among all three configurations. It offers an overpressure (impulse) reduction ranging from 55.0 % to 86.0 % (from 45.7 % to 63.8 %) at the gauges employed in the experiments, compared to the free field scenario.

Es wird über theoretische und experimentelle Untersuchungen an ungewöhnlichen Seilklemmen des Messeturms München berichtet. Diese Klemmen sind integraler Bestandteil eines Druckringes, sie müssen neben ihrer Funktion als Seilklemme auch Beanspruchungen infolge zweiachsiger Biegung und Normalkraft des Druckrings abtragen. Diese doppelte Funktion der Seilklemmen machte eine völlig neuartige Konstruktion erforderlich. Die Untersuchungen zeigen, daß auch das komplexe Tragverhalten dieser Seilklemme mit Hilfe der FE-Methode gut beschrieben werden kann, wie der Vergleich der theoretisch ermittelten Ergebnisse mit denen von durchgeführten Versuchen zeigt.