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Introducing the C1 Wedge ConnectionStahlbau4/2022252Empfehlungen der Redaktion

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Hahner, BernhardWeiter so - ausgeschlossen - Die Stahlbaufertigung muss klimaneutral werdenStahlbau4/2022253-257Berichte

Kurzfassung

Auch mittelständische Stahlbauunternehmer und Arbeitgeber haben eine persönliche Verantwortung, ihre Unternehmen und ihre Branche im Interesse nachfolgender Generationen nachhaltig aufzustellen. In einem persönlichen Beitrag wird erläutert, wie der Unternehmer Bernhard Hahner innerhalb der für sein Unternehmen herausgearbeiteten sechs Handlungsbereiche agiert, um dem Ziel “Klimaneutraler Stahlbau” kontinuierlich näher zu kommen. Der Beitrag beleuchtet die Einflussmöglichkeiten auf Lieferanten und Dienstleister, stellt die Entwicklung eigener nachhaltiger Stahlbauprodukte vor und erläutert im Bereich Stahlbaufertigung bereits umgesetzte ebenso wie geplante Veränderungen und Verbesserungen an Gebäuden und Anlagen. Thema ist auch die Kooperation mit Kunden, die sowohl nachhaltige Produktion einfordern als auch selbst durch intensive Zusammenarbeit in der Planungsphase Projekte vor Produktionsbeginn optimieren können. Dabei wird auch auf Trends wie Urban Mining oder Building Information Modeling eingegangen. Fazit der gegenwärtigen Situation: Tiefgreifende Veränderungen sind unumgänglich, sie sind aber auch realistisch machbar.

“Keeping it up” is out of the question - steel construction production must become climate-neutral
Owners of Medium-sized steel construction companies and employers also have a personal responsibility to position their companies and their industry in a sustainable manner in the interests of future generations. A personal contribution explains how the entrepreneur Bernhard Hahner acts within the six areas of action worked out for his company in order to continuously come closer to the goal of “climate-neutral steel construction”. The article examines the possibilities of influencing suppliers and service providers, presents the development of own sustainable steel construction products and, in the area of “steel construction production”, explains changes and improvements to buildings and systems that have already been implemented and are planned. Another topic is the cooperation with customers who both demand sustainable production and who can optimize projects before the start of production through intensive cooperation in the planning phase. Trends such as urban mining or building information modeling are also discussed. Conclusion of the current situation: far-reaching changes are unavoidable, but they are also realistically feasible.

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Halaczek, Bartlomiej; Nowak, Jana; Helbig, Thorsten; Riederer, Jochen; van Acken, Ulrich; Neubauer, HendrikRessourcen- und Emissionseffizienz im Brückenbau am Beispiel der Campusbrücke LeverkusenStahlbau4/2022258-267Berichte

Kurzfassung

Das Bauwesen ist weltweit einer der größten Verursacher von klimaschädlichen CO2-Emissionen. Lösungen für den Weg hin zum klimaneutralen Bauen und Betreiben sind nur durch eine ganzheitliche Auseinandersetzung zu finden, die auch den Umgang mit Ressourcen mit einschließt. Dies umfasst Fragen von Notwendigkeit und Ausmaß eines Bauwerks (build less) über eine geplante Wiederverwendung von Bauteilkomponenten und angestrebte Materialreduzierung im Entwurfsprozess (build clever) bis hin zur Auswahl der Materialien basierend auf der Berücksichtigung der baustoffspezifischen grauen Emissionen (build efficiently) in einem möglichst geschlossenen Material-Kreislaufsystem (minimise waste). Eine einheitliche Bewertung der Ressourcen- und Emissionseffizienz von Brückenbauwerken ist aufgrund des Fehlens international abgestimmter Regelungen derzeit noch nicht abbildbar. Am Beispiel der Campusbrücke in Leverkusen-Opladen, einer 2013 erbauten Fußgängerbrücke, werden verschiedene praktische Ansätze vorgestellt, die zu einer Emissionsreduktion und Ressourcenschonung beigetragen haben. Anhand einer Lebenszyklusanalyse (LCA) wird das gewählte Tragwerk einer alternativen Ausführung gegenübergestellt.

Resource and emission efficiency in bridge construction using the example of the Leverkusen campus bridge
The construction industry is a major contributor to the global emissions of climate-affecting CO2. Solutions on the track to carbon-neutral construction and operation can only be achieved through a holistic approach that includes the use of resources. The approach spans from questions about the necessity and size of a building (build less), through a planned re-use of components and the reduction of material in the design process (build clever), to the selection of materials based on their specific grey emissions (build efficiently) in a tight circulation system (minimise waste). A uniform assessment of the efficiency of resources and emissions for bridge structures is currently not possible due to the lack of internationally coordinated regulations. Using the example of the Campusbrücke in Opladen, Leverkusen, a footbridge built in 2013, the paper explores the different practical approaches that have contributed to a reduction of emissions and used resources. Using a Life Cycle Analysis method (LCA), the selected structure is compared to an alternative design.

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Fivet, CorentinSteel, a material to reuse - Swiss steelweek+ 2021Stahlbau4/2022268-273Berichte

Kurzfassung

The destructive impact of the construction industry on the planet and its inhabitants is no longer in question. Global warming, waste management, depletion of natural resources, air and soil pollution are all issues that must be urgently addressed. They are also challenging the current economy, whose growth is directly correlated to the extraction of raw materials, the manufacture of new products and, ultimately, to their increased consumption. Besides, the constant transformation of the built environment and infrastructure of a territory is a necessary lever for sustainable development and for guaranteeing the well-being of all. Faced with this situation, an emerging circular strategy could be salutary: component reuse, which makes it possible to build new assemblies without manufacturing new materials. Steel, if assembled with reversible means, is a particularly well-suited material for reuse. But are the stakeholders ready to adopt new business models?

Stahl, ein wiederverwendbarer Werkstoff
Die zerstörerischen Auswirkungen der Bauindustrie auf den Planeten und seine Bewohner sind inzwischen unbestritten. Der Klimawandel, die Abfallwirtschaft, die Verknappung der Bodenschätze, die Luft- und Bodenverschmutzung - all dies sind Themen, die dringend angegangen werden müssen. Sie stellen zudem eine Herausforderung für die derzeitige Wirtschaft dar, deren Wachstum in direktem Zusammenhang mit der Gewinnung von Rohstoffen, der Herstellung neuer Produkte und letztlich mit deren steigendem Verbrauch steht. Eine kontinuierliche Umgestaltung der bebauten Flächen und der städtischen Infrastrukturen ist ein unerlässlicher Hebel für eine nachhaltige Entwicklung und für die Wahrung des Wohlergehens aller Menschen. Angesichts dieser Situation könnte eine sich derzeit entwickelnde Strategie der Kreislaufwirtschaft von Nutzen sein: die Wiederverwendung von Bauteilen, die es ermöglicht, neue Gebäude zu errichten, ohne neue Baustoffe herzustellen. Stahl ist ein besonders gut geeigneter Werkstoff für die Wiederverwendung, sofern Bauteile reversibel montiert werden. Doch sind die Akteure bereit, neue Geschäftsmodelle zu übernehmen?

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Schartner, Maria; Sanio, David; Klinge, Jan; Schmitz, Andreas; Herzberg, Theres; Störmer, ManuelaMonitoring der Theodor-Heuss-Brücke - Teil 2 - Modellbildung und -verbesserung für messwertgestützte ErmüdungsnachweiseStahlbau4/2022274-284Aufsätze

Kurzfassung

Aufgrund rechnerischer Defizite in der Ermüdungstragfähigkeit der orthotropen Fahrbahnplatte wurde an der Theodor-Heuss-Brücke ein Monitoringsystem installiert, um Dehnungen an maßgebenden Stellen für ein Jahr zu messen. In Teil 1 dieses Beitrags wurden das Monitoringsystem und Erkenntnisse zum Tragverhalten anhand der Messdaten beschrieben. Dieser zweite Teil schließt mit messwertgestützten Ermüdungsnachweisen und der Lebensdauerprognose an. Grundlage der Auswertungen ist ein numerisches Berechnungsmodell, welches anhand von zwei Probebelastungen in Sommer und Winter kalibriert wird. Unter Berücksichtigung verschiedener Laststellungen werden Übertragungsfaktoren abgeleitet, die die Differenz zwischen Messstelle und maßgebender Nachweisstelle kompensieren. Damit werden die gemessenen Schwingbreitenhistogramme in maßgebende Belastungsspektren transformiert, mit denen schließlich die Lebensdauerprognose erfolgt. Die Auswertungen zeigen, dass für die meisten Bauteile weitere Tragreserven vorhanden sind und eine deutliche Verbesserung gegenüber der Nachrechnung erreicht wird. Einzig die Ecken der Querträgerausnehmungen (Querträgerstegzähne) weisen deutliche Defizite auf, die sich auch im vorhandenen Rissbild widerspiegeln. Über die Zukunft der Theodor-Heuss-Brücke, die von weiteren Faktoren abhängt, wird derzeit entschieden.

Monitoring of the Theodor Heuss bridge in Düsseldorf - part 2: modelling and model improvements for a measurement-based fatigue analysis
Due to calculated deficits in the fatigue bearing capacity of the orthotropic deck, a monitoring system was installed at the Theodor Heuss bridge to measure strains at significant locations for one year. Part 1 of this paper describes the monitoring system and findings on the load-bearing behavior resulting from the measured data. This second part follows with data-based fatigue evaluations and the lifetime prediction. The basis of the evaluations is a structural model, which is calibrated based on two load tests in summer and winter. From this, transfer factors are derived, taking into account different load positions, which compensate the distance of the measuring points to the decisive design points. In this way, the measured stress range histograms are transformed into representative load spectra, which are finally used for the lifetime prediction. The evaluations show that further load reserves are available for most components and that a significant improvement is achieved compared to the recalculation. Only the corners of the floor beam cut-out (cross girder tooth) still show significant deficits, which are also confirmed by the existing cracks. A decision on the future of the Theodor Heuss bridge, which depends on further factors, is currently pending.

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Stahlbau aktuell 4/2022Stahlbau4/2022286-289Stahlbau aktuell

Kurzfassung

Aktuelles:
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Persönliches:
Univ.-Prof. DI Dr. Gerhard Lener (1955-2022)

Tagungen & Veranstaltungen:
Rückblick 23. DAST-Kolloquium an der TU Dortmund
Münchener Stahlbautage 2022

SZS steel news:
Kurs Brandschutz im Stahlbau: Grundlagen & praktische Bemessungsübungen

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau4/2022289-290Veranstaltungskalender

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Cover Picture: Steel Construction 4/2022Steel Construction4/2022Cover Pictures

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The European Steel Bridge Awards are given by ECCS every two years to encourage the creative and outstanding use of steel in construction of bridges. Among 23 projects received from all over Europe, three winning projects were awarded during the 2022 ESBA Ceremony, which took place on 21st September 2022 in Istanbul. The winning project in the category “Cycle and Pedestrian Bridges” was the “Bridge De Lille Langebro” in Denmark (Foto: Rasmus Hjortshøj - COAST). S. the complete news on p. 270.

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Content: Steel Construction 4/2022Steel Construction4/2022Contents

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Stroetmann, Richard; Knobloch, MarkusScience and engineering practice prosper from personal exchange - SDSS 2022 and the special session of ECCS-TC8 in AveiroSteel Construction4/2022201Editorials

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Bureau, Alain; Snijder, H.H. (Bert); Knobloch, Markus; Kuhlmann, Ulrike; Gardner, Leroy; Taras, Andreas; da Silva, Luís SimõesRevision of EN 1993-1-1 - Design rules for structural analysis, cross-sectional resistance and member bucklingSteel Construction4/2022202-212Articles

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In the framework of the revision of Eurocode 3, Part 1-1, several amendments have been proposed and accepted in order to improve the rules for the resistance to member buckling. For clarification, a flow chart connecting the global analysis (first or second order), the imperfections and the type of verification has been implemented for ease of use. Since the publication of the standard in 2005, many research projects have been conducted across Europe on this topic and their results have contributed to provide appropriate answers to problems identified in practice. Therefore, the revised code provides new design rules for stability. Important works of calibration have been performed in these different projects to derive appropriate values of the partial factor on the resistance side. For example, a new formulation for lateral-torsional buckling has been introduced for the calculation of the reduction factor. The consequence is a reduction of the discrepancy between the results obtained by these new methods and those from experimental or numerical tests. In order to extend the scope of Eurocode 3, Part 1-1, additional methods have been implemented in an annex to cover the stability of members with mono-symmetric cross-section under compression axial force, biaxial bending, with or without torsion. The format of the resistance criteria remains similar to the format of the current interaction formulae so that the designers can easily identify the evolution of the rules. This article presents in a systematic way the new implementations in the formal vote version FprEN 1993-1-1 of the code.

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Stroetmann, Richard; Fominow, SergeiEquivalent geometric imperfections for the LTB-design of members with I-sectionsSteel Construction4/2022213-227Articles

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For the stability assessment of members and structures according to EN 1993-1-1, the equivalent member method, the geometrical non-linear calculation with equivalent geometrical imperfections or the GMNIA analysis with geometrical imperfections and residual stresses can be used alternatively. The second possibility requires a corresponding model for the cross-section resistance. For the verification of lateral torsional buckling, bow imperfections e0 out-of-plane are defined, which lead in combination with the given loading in-plane and the geometrical non-linear analysis to bending moments Mz and torsion of the members. The amplitudes of the imperfections are highly dependent on the nature of the approach (e.g., scaling of the buckling shape, assumption of bow imperfections) and the verification method for the members. Within the framework of the scientific work supervised by the TU Dresden and TU Darmstadt, extensive parametric studies were conducted to calibrate imperfections for lateral torsional buckling based on the GMNIA. After determining the nature of imperfections and the design models for section resistance, this article presents results of these parametric studies and shows the calibration of imperfections for a standardisation proposal based on EN1993-1-1. The evaluation of the data in combination with the necessary simplifications for the design practice leads to appropriate definitions of imperfection values e0, LT and the necessary differentiations.

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Effective design concepts for welded mixed connections in steel structuresSteel Construction4/2022228Editor's Recommendations

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Pourostad, Vahid; Kuhlmann, UlrikeBuckling resistance of longitudinally stiffened panels with closed stiffeners under direct longitudinal stressesSteel Construction4/2022229-243Articles

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The buckling behaviour of panels may be determined according to EN 1993-1-5 [1]. Most of the design rules relating to stiffened panels in EN 1993-1-5 were derived on the basis of open-section stiffeners. Several recent investigations have shown that the application of the design rules according to EN 1993-1-5 considering the torsional stiffness of the stiffeners may overestimate the resistance of the panels. Therefore, the recent Amendment A2 to EN 1993-1-5 states that the torsional stiffness of stiffeners should generally be neglected in determining critical plate buckling stresses. In addition, prEN 1993-1-5 [2] provides rules for considering the torsional stiffness of stiffeners. However, in this article it is shown that even the rules of prEN 1993-1-5 are not sufficient to overcome the safety deficiencies. The article focuses on the investigation of the buckling behaviour of stiffened panels with closed-section stiffeners subjected to constant longitudinal compression stresses. Improved rules have been developed that allow to consider the torsional stiffness of the stiffeners. Based on an extensive numerical parametric study, a new interpolation equation between column- and plate-like behaviour is proposed. In comparison to [3], the investigations have been extended to the effective width method. They show that the proposal provides a safe and economic solution for the reduced stress method and the effective width method when considering the torsional stiffness of stiffeners by calculating the critical plate buckling stresses.

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Schaper, Lukas; Tankova, Trayana; da Silva, Luís Simões; Knobloch, MarkusEffects of state-of-the-art residual stress models on the member and local stability behaviourSteel Construction4/2022244-254Articles

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Residual stresses have considerable effect on both the local and the member stability behaviour of steel structures. Previous studies have shown that the structural stability behaviour depends on both the distribution and the amplitude of the residual stresses. The residual stress distribution is affected by the cross-section geometry, the steel grade and the manufacturing process, e.g. flame cutting and the welding procedure. A realistic consideration of residual stresses is necessary for an efficient and safe design of steel structures.
This article presents an experimental and numerical study on the influence of residual stresses on the stability behaviour of structural members, i.e. steel columns and beams considering a variety of cross-sectional slenderness, i.e. plastic, compact and slender cross-sections are taken into account. A novel residual stress model for welded I-shaped sections was developed and evaluated using test data. This model takes into account the main influencing parameters, i.e. the cross-sections geometry, the steel grade as well as manufacturing process with thermal cuts or non-thermal cuts of the steel plates. The novel residual stress model is then used to investigate the stability behaviour in terms of a numerical simulation study. The result of the study allows to propose an improvement of the buckling curve selection for welded high strength steel columns and beams.

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Unterweger, Harald; Kettler, Markus; Zauchner, PaulCalibrated design model for the compression capacity of angle members - Consideration of welded or bolted joint configurationsSteel Construction4/2022255-267Articles

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Due to the commonly eccentric connection on only one angle leg (bolted or welded), additional bending moments are acting on the angle member under compression axial force, leading to a complex load-carrying behaviour with flexural and/or flexural torsional buckling phenomena. Furthermore, type and size of rotational restraints at the member's ends (provided by the adjacent structure) significantly influence the compression capacity of these members. In this article, a recently developed design model for angle members in compression with welded or bolted end connection is presented. The design model considers the accurate rotational spring stiffness of three common joint types. The presented procedure allows for calculating the internal forces based on elastic second-order theory for an individual member with eccentricities, equivalent geometric imperfection and rotational spring stiffness at both ends. The detailed analytical equations for the rotational spring stiffness of all studied joint configurations are summed up. In addition, calibration factors fDi are presented, to get accurate compression capacities with the design model. Finally, the accuracy of the design model for all three studied joint types of angle members with welded connections is shown through comparison with sophisticated finite element calculations, code provisions (EN 1993-1-1, AISC) and experimental tests from the literature.

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Practice-oriented design of tubular bracings in steel and composite bridgesSteel Construction4/2022267Editor's Recommendations

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Steel Construction News 4/2022Steel Construction4/2022268-272news

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ECCS News:
Technical Committee TC8 Stability of Steel Structures of the ECCS
ECCS Annual Meetings, 22nd September 2022 in Istanbul
European Steel Bridge Awards 2022 Laureates
Save the date: ECCS Annual Meetings 2023
Failnomore and Freedam+: Manuals available

News:
2023 Registration for the Dutch Open Students Steel Award

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Events: Steel Construction 4/2022Steel Construction4/2022272Events

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Ernst & Sohn (Hrsg.)UBB 4/2022 - GesamtausgabeUnternehmerBrief Bauwirtschaft4/20221-40Gesamtausgabe

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Titelbild: Bauphysik 3/2022Bauphysik3/2022Titelbild

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Zum Titelbild:
Im Rahmen des internationalen Wettbewerbs Solar Decathlon 21/22, der im Juni 2022 in Wuppertal ausgetragen wird, hat sich das Team levelup der TH Rosenheim das Ziel gesetzt, mittels Aufstockung den urbanen Raum nachzuverdichten. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Schaffung neuen Wohnraums in Kombination mit einer energetischen Sanierung zum Plusenergiegebäude. Erreicht wird dies durch ein Energiekonzept mit PV- und PVT-Kollektoren, Absorptionswärmepumpe und einer Fassadenheizung. Das Titelbild zeigt ein Rendering des saniertes Bestandsgebäudes mit Aufstockung in Nürnberg (Quelle: Team levelup).

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Inhalt: Bauphysik 3/2022Bauphysik3/2022Inhalt

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Häupl, PeterRaumklimauntersuchung im "schweren" Goldenen Saal in Nürnberg und in der "leichten" Glaseinhausung der Busmannkapelle in DresdenBauphysik3/2022113-125Aufsätze

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Auf der Basis einer vereinfachten Energie- und Feuchtebilanz für den bauklimatisch kritischen Raum eines Gebäudes ist ein Modell und Programm CLIMT für die Berechnung der Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte entwickelt worden. Außerdem ermöglicht das nutzerfreundliche Programm GLIG die Generierung der Außenklimadaten (Stundenwerte der Temperatur, der Luftfeuchte, der kurzwelligen Direkt- und Diffusstrahlung usw.). Die Rechenergebnisse sind mit Messwerten in zwei aktuellen Gebäuden in Deutschland verglichen worden: der Goldene Saal unter der Zeppelintribüne, der vom Hochbauamt Nürnberg seit 2015 renoviert wird und die Glaseinhausung der Busmannkapellenreplik in Dresden. Die Übereinstimmung zwischen den stündlichen Rechenwerten für die Raumlufttemperaturen und Raumluftfeuchten in den Jahren 2015 bzw. 2018 und den Messwerten in beiden Gebäuden ist beinahe perfekt. Das ist von großer Bedeutung für die Planung aller Sanierungsmaßnahmen und die museale Nutzung beider Gebäude.

Indoor climate study in the “heavy” Golden Hall in Nuremberg and in the “light” glass enclosure of the Busmann Chapel in Dresden
On the basis of the simplified energy and moisture balance of a building the model and program CLIMT (Climate-Indoor-Moisture-Temperature) for the practicable calculation of the indoor air temperature and relative humidity has been developed. Moreover the climatic generator CLIG is an userfriendly program in order to generate binary climatic dates (hourly values of temperature, relative humidity, shortwave direct radiation on chosen freely surfaces etc.) The results have been validated with hourly values of measurements in actual buildings in Germany: The “Golden hall” below the “Zeppelin terrace” in renovation since 2015 by the city building department Nuremberg and the glass housing around the Busmann chapel replica in Dresden. The correlation between calculation and measurement of temperature and humidity is nearly perfect. That is important for the planning of rehabilitation measures and the using of both buildings as museal spaces.

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Knissel, Jens; Ehlert, MariusIntracting als Finanzierungsinstrument für Energiesparmaßnahmen bei HochschulgebäudenBauphysik3/2022126-135Aufsätze

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Das Finanzierungsinstrument Intracting schafft beim hochschulinternen Energiemanagement positive finanzielle und organisatorische Rahmenbedingungen für die kontinuierliche Verbesserung der Energieeffizienz der Hochschulgebäude. So werden die vorhandenen oft hochwirtschaftlichen Energieeinsparpotenziale aktiv erschlossen. Beim Intracting werden mit einer einmaligen Anschubfinanzierung erste Energiesparmaßnahmen umgesetzt. Die erzielten Energiekosteneinsparungen werden einer sogenannten Intracting-Kostenstelle gutgeschrieben und in neue Energieeffizienzmaßnahmen reinvestiert. So ergeben sich weitere Energiekosteneinsparungen, die wiederum gutgeschrieben und reinvestiert werden usw. Dieser Intracting-Kreislauf führt bei richtiger Ausgestaltung zu einem exponentiellen Anstieg der verfügbaren Finanzmittel. In den ersten 15 Jahren können so Investitionen in Energieeffizienzmaßnahmen umgesetzt werden, die etwa dem 20-fachen der Anschubfinanzierung entsprechen, wodurch die CO2-Emissionen der Gebäude substanziell gesenkt werden.
Das Forschungsprojekt “Intracting an Hochschulen - IntrHo” untersucht die Ausgestaltung, Einführung und Anwendung von Intracting an Hochschulen und entwickelt benötigte Planungs- und Umsetzungshilfsmittel. Zentrale Ergebnisse werden hier vorgestellt. Sie sind weitestgehend auf Kommunen übertragbar.

Intracting as a financing instrument for energy saving measures in university buildings
Intracting creates positive conditions for the energy management to continuously improve the energy efficiency of university buildings. To start Intracting first energy saving measures implemented are financed by a given start up financing. The energy cost savings achieved are credited to an intracting-account and reinvested in further energy saving measures. This leads to more cost savings which are reinvested again and so on. If properly designed, this “Intracting cycle” creates an exponential increase of the available finances. The energy saving investments within 15 years can reach up to 20 times the start up financing. Therefore, energy consumption and CO2-emissions can be reduced substantially.
The research project “intracting at universities - IntrHo” examines the implementation of Intracting at universities and develops the tools necessary for planning and application. Fundamental results are presented in this paper. They are largely transferrable to municipalities.

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Förderung für Schullüftung muss neu aufgelegt werdenBauphysik3/2022135Aktuell

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