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Kienlesberg Bridge of Ulm: “Bravissimo” for the invitation

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In memory of Jack Bouwkamp

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Die russische Siedlung Alexandrowka in Potsdam zählt zum UNESCO-Welterbe. 1826 erbaut, war sie ein Zeichen preußisch-russischer Freundschaft und dem Gedenken des Zars Alexander I. gewidmet. Von Peter Joseph Lenné stammen die sie umgebenden Grünanlagen.
Bei dem wie ein russisches Blockhaus aussehenden Haus handelt es sich tatsächlich um eine ausgemauerte Fachwerk-Konstruktion mit vorgesetzten, längshalbierten Holzstämmen, deren Vollziegel mit einer Rohdichte von 1,6 kg/dm3 heute energetisch deutlich zu wünschen übriglassen. Da vor allem unter dem Dach die kalte Luft fast ungehindert durch die Spalten strömte, erschien eine Innendämmung angeraten. Das mit dem Dämmsystems Udi IN RECO sanierte Blockhaus der Alexandrowka sieht heute von außen so aus, wie man es in Potsdam von alters her gewohnt ist. Doch bietet es von innen nun eine nie dagewesene Behaglichkeit. Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) konnte von 1,10 W/(m2 K) K auf 0,36 W/( m2 K) gesenkt werden. (Foto: UdiDämmsysteme)

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Der Einfluss der Strahlungsasymmetrie auf die thermische Behaglichkeit wird in der Fachwelt in jüngster Zeit wieder kontrovers diskutiert. Die in den Vorschriften wie z. B. der DIN EN ISO 7730 [1] / DIN EN 16798-1 [2] verankerten Grenzwerte lassen sich in ausgewählten Fällen deutlich überschreiten, ohne dass dies von den Nutzern als unbehaglich empfunden wird [3, 4]. In anderen Fällen hingegen ist die tatsächliche Nutzerakzeptanz deutlich geringer als vorhergesagt. Um die grundlegenden Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, dem Menschen aufgeprägten Werten der Strahlungsasymmetrie in Räumen und dem daraus resultierenden thermischen Empfinden der betroffenen Nutzer besser verstehen zu können, wurde von den Autoren eine Kombination von experimentellen Untersuchungen im Combined Energy Lab 2.0 der TU Dresden [5] in Verbindung mit Probandenversuchen und zusätzlichen numerischen Untersuchungen auf Basis dieser Probandenversuche gewählt. Die Versuchskonfigurationen und die Ergebnisse der Probandenversuche wurden hierbei als Basis für die gekoppelten Gebäude-, Anlagen- und Strömungssimulationen genutzt. Somit ist es möglich, ein deutlich breiteres Spektrum an Versuchsanordnungen numerisch abzubilden und zudem die räumlich und zeitlich hoch aufgelöst verfügbaren Feldgrößen der Geschwindigkeiten, der Luft- und Strahlungstemperaturen sowie aller dazugehörigen Kriterien der thermischen Behaglichkeit in die Betrachtungen einzubeziehen.

Experimental and numerical investigation of the influence of radiation asymmetry on thermal comfort using the example of temperature-controlled half-spaces
The influence of radiation asymmetry on thermal comfort is controversially discussed in the recent past among experts. In selected cases, the limit values laid down in current regulations such as DIN EN ISO 7730 [1] / DIN EN 16798-1 [2] can be significantly exceeded without being perceived as uncomfortable by the users, [3, 4]. In other cases, however, the actual user acceptance is significantly lower than predicted. In order to better understand the basic relationships between different values of radiation asymmetry in rooms that are imposed on humans and the resulting thermal sensation of the users concerned, the authors chose a combination of experimental investigations in the Combined Energy Lab 2.0 of the TU Dresden [5] in connection with test person experiments and additional numerical investigations based on these test person experiments. The experimental configurations and the results of the test person experiments were used as a basis for the coupled building, plant and flow simulations. Thus, it is possible to numerically represent a significantly broader spectrum of test configurations and, in addition, to include in the considerations the spatially and temporally highly resolved available field sizes of the velocities, the air and radiation temperatures as well as all associated criteria of thermal comfort.

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Bei der Blower-Door-Messung üblicher Häuser wird der erforderliche Differenzdruck an der Gebäudehülle, anders als oft von Laien erwartet, fast sofort erreicht. Aber bei sehr dichten Gebäuden kann es Minuten dauern, bis sich der Differenzdruck praktisch nicht mehr ändert. Aufgrund von windbedingten Druckschwankungen kann der Messdienstleister nicht ohne weiteres erkennen, wann dieser Zustand erreicht ist. Deshalb wird in diesem Artikel für einen idealisierten Ventilator mit druckunabhängigem, konstantem Volumenstrom hergeleitet, wie sich der Differenzdruck mit der Zeit entwickelt. Die wichtigste Erkenntnis: Den wesentlichsten Einfluss auf die erforderliche Wartezeit hat die Luftwechselrate bei 50 Pa, n50. Die erforderliche Wartezeit ist dazu umgekehrt proportional. Man kann eine einfache Faustformel, die Sieben-Sekunden-Regel, aufstellen: Dividiert man die Zahl 7 durch den Zahlenwert der Luftwechselrate bei 50 Pa (in h-1), erhält man die Wartezeit in Sekunden. Andere Einflussgrößen auf die Wartezeit sind der Strömungsexponent und die Höhe des Ziel-Differenzdrucks.

Duration of the Pressure Build-up for Pressurization Tests of Very Airtight Buildings:
During an airtightness test of a usual house the target indoor-outdoor pressure difference is attained nearly at once. But the behaviour of very airtight buildings is different: it can take some minutes until the pressure difference practically does not vary any more. Because of pressure fluctuations induced by wind the operator is not able to recognise, when this state is achieved. Therefore this article describes the pressure difference as a function of time. An idealised fan with a constant volume flow independent of the pressure difference is assumed. The most important result: the air change rate at 50 Pa, n50, has a major effect on the necessary waiting time. The waiting time is reciprocally proportional to the air change rate at 50 Pa. Divide 7 by the air change rate at 50 Pa (in h-1) to get the necessary waiting time in seconds. Also the air flow exponent and the target pressure difference are affecting the waiting time.

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.

Baumrinde ist ein natürlich hoch optimiertes Material, das als periphere Grenzschicht eines Baumes diesen vor mannigfaltigen Beschädigungen schützt. Daher weist Baumrinde interessante technologische Eigenschaften wie eine geringe Dichte und gute biologische Beständigkeit auf. In der Holzindustrie fallen große Mengen von Baumrinde in Stückform an, welche nur in geringem Ausmaß stofflich höherwertig veredelt werden. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden Dämmplatten aus Lärchenrinde erzeugt und deren innere Struktur mittels Computertomographie untersucht. Der Schallabsorptionskoeffizient von Platten unterschiedlichen Aufbaus wurde mittels Impedanzmessung bestimmt und es wurden die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen untersucht. Es zeigte sich, dass Lärchenrindenplatten als Absorber für Frequenzen über 500 Hz gute Eigenschaften aufweisen und, dass über die Partikelgröße die Frequenz des Schallabsorptionsmaximums beeinflusst werden kann.

Potential of tree bark for the application as sound absorbing material
Tree bark is a highly optimized natural material, which protects a tree from manifold damage at the peripheral layer. Hence, bark has some interesting technological properties, such as a low density and a good biological durability. In the wood-industry, huge amounts of bark in pieces accrue, which are used to a low extend for high-value applications. In this investigation, insulation panels from larch bark were produced and their inner structure was evaluated by means of CT. The sound absorption coefficient of panels with varying composition was investigated using impedance measurement and structure-property relationships were evaluated. It was found that larch insulation panels can be applied as effective sound absorbers for frequencies higher than 500 Hz and that the frequency with the highest sound absorption can be affected changing the particle size of the panels.

Wiederkehrende Belastungen, wie sie beispielsweise an Brücken oder Windenergieanlagen auftreten, können innerhalb der Nutzungsdauer solcher Bauwerke bis zu 109 Lastwechsel erreichen. Um das dadurch eintretende Ermüdungsverhalten von Beton zu untersuchen, werden diese zyklischen Beanspruchungen in mechanischen Versuchen mit Prüfzylindern nachgestellt. Damit Versuche mit solch hohen Lastwechselzahlen in akzeptablen Zeitdauern durchgeführt werden können, wird die Belastungsfrequenz erhöht. Als Folge dieser erhöhten Belastungsfrequenz erwärmen sich allerdings die Betonprobekörper, was zu einem früheren, unrealistischen Versagenszeitpunkt führen kann, weshalb die Erwärmung begrenzt werden muss. Um die Wärmefreisetzung in der Probe zu untersuchen, wurden Versuche und Simulationen durchgeführt. Im Beitrag wird die analytische und messtechnische Analyse des Wärmeübergangs an erwärmten Betonzylindern vorgestellt. Resultierend daraus wird eine Möglichkeit zur Reduktion der Erwärmung an zyklisch beanspruchten Betonzylindern vorgestellt.

Investigation of the heat transfer of cyclic loaded concrete cylinders
Periodic load cycles, such as those that occur on bridges or wind turbines, are of great importance for dynamic long-term considerations of concrete. Within the life span of such structures, up to 109 load changes can be expected. To determine the fatigue strength, the resistance to periodic loads can be determined in a short time in laboratory tests by increasing the load frequency. As a result of this increased load frequency, however, the concrete test specimens heat up, which can lead to an earlier, unrealistic time of failure, which is why the heating must be limited. Therefore, tests and simulations were carried out to investigate the heat release in the sample. In this article, the analytical analysis and measurements of the heat release of heated concrete cylinders are presented. As a conclusion, a possibility of reducing the temperature of dynamically stressed concrete cylinders is introduced.

Das Raumklima wird neben den solaren Wärmeeinträgen wesentlich durch die Wärmeabgabe von Personen, elektrischen Geräten usw. beeinflusst. Insbesondere durch die Verbesserung der thermischen Qualität der Gebäudehülle werden innere Lasten bei gutem Sonnenschutz der Verglasungen zunehmend raumklimabestimmend. Für die Gebäudeplanung stehen zur Beurteilung des sommerlichen Wärmeschutzes die Planungswerkzeuge und Anforderungsgrenzen aus diversen Regelwerken und Richtlinien zur Verfügung. Dieser Bericht zeigt die Grenzen dieser Regelwerke auf.

Influence of modern media usage in classrooms on the indoor climate and summer heat protection
In addition to the solar heat gain, the indoor climate is essentially affected by the heat emission of persons, electrical appliances etc. In particular, by improving the thermal insulation of building envelopes and good sun protection of the glazing, internal loads are becoming increasingly determining the indoor climate. For building design, the planning tools and requirements from various regulations and guidelines are available for the assessment of summer heat protection. This article shows the limits of these rules.

Personalie:
Reinhold Würth 85 Jahre - Unternehmer, Sammler, Weltbürger, Gründer

Aktuell: Wettbewerb Holzbaupreis 2020 Niedersachsen gestartet
Planungsatlas Hochbau mit Update der Module Schallschutz und Wärmeschutz
Architekturpreis Beton 2020
VdS-BrandSchutzTage 2020: Risiko bei großflächig vernetztem Brandschutz
Projekt ArKol: Streifenkollektoren und solarthermische Jalousien
Konvent der Baukultur Mai 2021 in Potsdam

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Holger Maiwald, Jochen Schwarz: Simulative Erdbebenschadensmodellierung auf Grundlage der EMS-98 - Realitätsnähe und Prognosetauglichkeit
Hans Starl: Hangwassermodellierungen und deren Möglichkeit zur Abschätzung von potenziellen Gefährdungen für Gebäude
Dirk Proske: Die globale Gesundheitsbelastung durch Bauwerksversagen
Ammar Al-Jamous, Michael Werner, Martin Kaiser, Roy Thyroff, Bernd Gehrke: Instandsetzung der Verrohrung des Starzenbachs in Feldafing mit Carbonbeton
Jochen Schwarz, Holger Maiwald: Synopse der Naturgefahren für Köln
Emmanuil Golias, Heiko Lindenthal, Franz-Hermann Schlüter, Athanasios I. Karabinis: Ertüchtigung seismisch beschädigter Rahmenknoten aus Stahlbeton mittels FRP-Filamentbündelverbindungen durch den Knotenbereich
Michael Werner: Herleitung eines Teilsicherheitsbeiwerts für hochfeste Vergussmörtel in Offshore-Anwendungen
Jennifer Bednorz, Iris Hindersmann, Klaus Jaeger, Monika Marszalik: Methoden zur Generierung von As-Built-Modellen für Bestandsbrücken
Julian-Niklas Kahn, Marcus Walz: Ein Gruß aus der Vergangenheit

Zum Titelbild:
Eine Montage- und Ausbauzeit von insgesamt 75 Raummodulen in noch nicht einmal vier Monaten - realisiert von ALHO für die SIEMENS AG in Braunschweig. Der weltweit größte Standort für Bahnautomatisierung benötigte für ein Projekt mit ca. 160 Mitarbeitern in der Stellwerks- und Bahnsicherheitstechnik sehr kurzfristig ein angemessenes Gebäude mit optimalen Arbeitsbedingungen - eine Bauaufgabe wie gemacht für ALHO. Da die alle architektonischen Ansprüche erfüllenden Modulgebäude des Herstellers über eine tragende Stahlskelettstruktur aus einzelnen montierten Raummodulen verfügen, sind sie unvergleichlich schnell errichtet und erlauben flexible Grundrisseinteilungen und -änderungen. (Foto: ALHO Holding)

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Digitalisierte Prozesse werden in der Bau- und Immobilienwirtschaft ein immer bedeutenderer Wirtschaftsfaktor und sind eng mit der Building-Information-Modeling-Methode (BIM-Methode) verbunden. Obwohl die Anwendung der BIM-Methode einen Schritt hin zur effizienteren Zusammenarbeit in Bauprojekten darstellt, gehen gleichzeitig auch einige Risiken damit einher. Exemplarisch ist der Diebstahl von sensiblen digitalen Informationen von Bauprojekten Ende des Jahres 2018 in Frankreich zu nennen. Die entwendeten Informationen können auf vielfältige Weise missbraucht werden.
Aufgrund fehlender Erfahrung mit der Thematik sind die Beteiligten meistens mit Sicherheitsrisiken, die aus der Digitalisierung von Projektinformationen und der daraus resultierenden Datenmenge hervorgehen, nicht vertraut. Verstärkt wird dieses Problem durch eine noch in der Entwicklung befindliche Normung bzw. Standardisierung.
In diesem Beitrag werden zunächst die Ausgangssituation und die Problemstellung in Bezug auf die Informationssicherheit in Bauprojekten dargestellt. Darauf aufbauend werden die wesentlichen Risiken in Bezug auf die Informationen eines Bauprojekts auf Grundlage der digitalisierten Prozesse bei der Anwendung der BIM-Methode identifiziert.
In einem zweiten Beitrag werden beispielhafte Maßnahmen vorgestellt, wie die identifizierten Risiken behandelt bzw. verringert werden könnten.

Handling of information security in digitally supported construction projects - part 1: risk potentials in the application of the BIM methodology
Digitalized processes are an increasingly important economic factor in construction and real estate industry and closely related to the Building Information Modeling methodology (BIM methodology). Although the application of the BIM methodology constitutes a step towards a more efficient collaboration in construction projects, it also entails several risks. The theft of sensitive digital information from national construction projects in France at the end of 2018 is to be mentioned exemplarily at this place. This information could be reused improperly in various ways.
Project stakeholders are usually not familiar with the security risks arising from the digitalization of project information and the resulting amount of data. This problem is reinforced e.g. by a lack of corresponding requirements in project tenders and a standardization process which is still under development. The current situation and the main issues regarding information security in construction projects are outlined in this essay. Based on this, significant risks for information of a construction project are identified, by means of the digitalized processes due to the application of the BIM methodology.
In the second essay, there are exemplary measures introduced which could be applied for the mitigation of the identified risks.

Die im ersten Beitrag identifizierten Sicherheitsrisiken haben Auswirkungen auf mehrere Bereiche der digital unterstützten Projektabwicklung. Die dafür erforderlichen personellen und technologischen Ressourcen sind im Sinne eines übergeordneten Prozesses zu koordinieren. Die Implementierung eines ganzheitlichen Informationssicherheitskonzepts bei BIM-gestützten Bauprojekten wird dadurch erschwert, dass das Bewusstsein hinsichtlich der Risikopotenziale für digitalisierte Projektinformationen bei vielen Projektbeteiligten gegenwärtig noch nicht ausgeprägt ist. In diesem Beitrag werden daher beispielhafte Möglichkeiten aufgezeigt, wie den identifizierten Sicherheitsrisiken entgegengewirkt werden kann.
Gemäß der Kategorisierung in prozessuale, personelle und technologische Risikobereiche werden daher zunächst Handlungsempfehlungen für jedes der 16 identifizierten Sicherheitsrisiken vorgestellt. Eine davon abgeleitete Risikoklassifizierung in fünf Klassen (A, B1, B2, B3, C) zeigt auf, welche Bedeutung bzw. Priorität diese bei der Erarbeitung eines Informationssicherheitskonzepts haben können. Darauf aufbauend werden die Ansätze der ISO 19650-5 zu dessen Implementierung auf Projektebene vorgestellt und bewertet. Abschließend wird der aktuelle Entwicklungsstand zusammengefasst und der weitere Handlungsbedarf benannt.

Handling of information security in the digitalization of construction projects - part 2: mitigation of security risks by applying the BIM method
The security risks identified in the first essay have consequences on many areas of the digitally supported project execution. Required personnel and technological resources have to be coordinated in line with a superordinated process. However, the current lack of awareness of many project stakeholders regarding the risk potentials for digitalized project information complicates the implementation of a holistic information security approach in BIM-based projects. Therefore, exemplary measures are introduced in this part of the essay, how the identified security risks areas can be mitigated.
In accordance with the categorization into procedural, personnel and technological risk areas, recommended measures for each of the 16 identified security risks are introduced. A risk classification into five categories (A, B1, B2, B3, C) derived from this indicates the relevance, or priority respectively, of the risks in the development of an information security approach. On this basis, the approaches of ISO 19650-5 regarding its implementation on project level are introduced and evaluated. Concluding, the current state of development is summarized and further need for action is appointed.

Plastic Concrete wird im Spezialtiefbau als hoch verformbarer Dichtwandbeton im Kontraktorverfahren eingebaut, um die Durchsickerung von Dämmen und des Untergrunds zu unterbinden. Die plastischen und niederfesten Materialeigenschaften sowie der hohe Wassergehalt der Mischungen erschweren die experimentellen Untersuchungen des Verformungsverhaltens. Daher wurden verschiedene Möglichkeiten der Verformungsmessung auf deren Anwendbarkeit bei Plastic Concrete untersucht und verglichen. In den experimentellen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass das eingesetzte optische Verformungsmesssystem, welches auf der digitalen Bildkorrelation (engl. DIC - Digital Image Correlation) basiert, eine geeignete Möglichkeit darstellt, die Verformungseigenschaften des Materials zu bestimmen. Somit zeigte sich, dass die flächendeckende Ermittlung lokaler Verschiebungen und Verformungen eine umfangreiche Auswertung ermöglicht, die über die herkömmliche Bestimmung der Dehnungen hinausgeht. Zudem konnten neue Erkenntnisse bzgl. des mechanischen Bruchverhaltens von Plastic Concrete gewonnen werden. Durch einen Vergleich der Messergebnisse aus unterschiedlichen Verformungsmessverfahren (digitale Bildkorrelation bzw. aufgeklebte Dehnmessstreifen) zeigte sich eine gute Übereinstimmung der Messergebnisse, wobei das optische Verformungsmesssystem wegen seiner flächendeckenden Darstellung der Verformungen zu bevorzugen ist.

Investigations into the applicability of optical deformation measurement techniques on plastic concrete
In specialist foundation engineering, cut-off walls to counter dam and underground seepage may be constructed with plastic concrete. The ductile and low strength material properties, as well as the high water content of plastic concrete mixtures, hamper the experimental investigations into the deformation behaviour significantly. Therefore, in the present study a range of possibilities for the unerring measurement of deformation of plastic concrete were tested and compared. The findings show that the optical deformation measurement system used, which is based on digital image correlation technology, can successfully determine the deformation properties of plastic concrete. Furthermore, the research showed that the comprehensive measurement of local deformation on the specimen surface makes an extensive analysis of the material deformation behaviour possible, far exceeding the capabilities of conventional strain measurement techniques. In addition, new insights into the mechanical behaviour of plastic concrete at failure were gained. The comparison of the optical deformation measurement with the affixed strain gauges shows that the results correlate closely, however this study provides solid evidence that the optical deformation measurement should be favoured due to the comprehensive measurement of local deformation.

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