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Bending response of sandwich panels with steel skins and aluminium foam coreStahlbau6/2022396Empfehlungen der Redaktion

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Seyfried, Benjamin; Möller, Benjamin; Ummenhofer, Thomas; Baumgartner, Jörg; Melz, TobiasLaserstrahl- und Laserhybridschweißverbindungen aus ultrahochfesten Feinkornbaustählen - Teil 1: Verfahren und SchweißnahtcharakterisierungStahlbau6/2022397-408Aufsätze

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Bei Feinkornbaustählen mit den aktuell höchsten nominellen Streckgrenzen von bis zu 1300 MPa stellt die Ausführung hochwertiger Schweißverbindungen eine besondere Herausforderung dar. Innovative Schweißverfahren, wie Laserstrahl- und Laserhybridschweißverfahren, bieten ein hohes Einsatzpotenzial, werden aber aufgrund mangelnder Erfahrungswerte bisher nur selten eingesetzt. Im Beitrag wird deshalb eine an vier verschiedenen Werkstoffen (S960MC, S1100M, S1100QL, S1300QL) und zwei Schweißverfahrensvarianten (Laserstrahlschweißen ohne Zusatzwerkstoff, Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen) durchgeführte Schweißnahtcharakterisierung vorgestellt. Die Untersuchungen der Stumpfnähte umfassen u. a. Sicht-, Farbeindring- und Röntgenprüfungen sowie Querzugversuche und Härtefeldmessungen. Die Schweißzonen zeigen auffallend geringe Abmessungen und nur eine moderate Entfestigung, die sich insbesondere auf die Anlasszone konzentriert. Eine Ausnahme stellen die Verbindungen des S1100M dar, bei welchem keine Entfestigung in der Anlasszone festgestellt wird.

Laser beam and laser-GMAW-hybrid welded joints made of high-strength fine-grained structural steels - part 1: procedure and weld characterisation
In the case of fine-grained structural steels with the currently highest nominal yield strengths of up to 1300 MPa, the execution of high-quality welded joints represents a particular challenge. Innovative welding processes, such as laser beam and laser hybrid welding, show high application potential, but have only rarely been used due to a lack of experience so far. This article, therefore, presents a weld characterisation carried out on four different materials (S960MC, S1100M, S1100QL, S1300QL) and two welding process variants (laser beam welding without filler metal, laser-GMAW-hybrid welding). The investigations of butt welds include visual, dye penetration and X-ray tests as well as transverse tensile tests and hardness field measurements. The weld zones show remarkably small dimensions and only moderate softening, which is particularly concentrated in the tempering zone. Exceptions are the joints of the S1100M, where no softening is observed in the tempering zone.

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Seyfried, Benjamin; Möller, Benjamin; Ummenhofer, Thomas; Baumgartner, Jörg; Melz, TobiasRevitalisierung und Umbau einer denkmalgeschützten Scheune in Gerswalde, UckermarkStahlbau6/2022409-413Berichte

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Der ländliche Raum außerhalb größerer Städte mit ihren Speckgürteln erlebt derzeit eine Renaissance. Die Potenziale an Bausubstanz und örtlichen Strukturen des Gemeinwesens bleiben hierbei in Teilen oft ungenutzt - bieten sie doch einen Mehrwert abseits der üblichen architektonischen Lösungen für Wohn- oder Gewerbenutzungen. Das nachfolgend vorgestellte Praxisbeispiel beschreibt Prozess und konstruktive Maßnahmen der Wiedernutzbarmachung einer denkmalgeschützten und stark baufälligen Scheune. Mittels einer, hinsichtlich des minimalen zusätzlichen (Raum-)Volumenverbrauchs, hocheffizienten Stahlkonstruktion konnte das Gebäude stabilisiert und durch Rückbau der Innenwände die Nutzungsflexibilität erhöht werden. Das Planungsteam setzte sich hierbei erfolgreich mit den gegenwärtig relevanten Themen des Baugeschehens und der Baukultur auseinander: Revitalisierung sowohl auf Gebäudeebene durch die Wiedernutzbarmachung einer Ruine als auch in dörflichem Maßstab durch die Ergänzung durch attraktives und v. a. aktives Gewerbe in der Gemeinde; re-use von vorhandener grauer Energie; kreislaufgerechtes Bauen durch entsprechende Materialwahl und Fügungen; Reduzierung auf wesentliche bauliche Intervention zur Nutzbarmachung des Bestands; regionale Partizipation durch Einbindung lokaler Handwerksbetriebe in Workshops und in die bauliche Umsetzung; interdisziplinäre Zusammenarbeit bei gewerkeübergreifender und ganzheitlich simultaner Planung von Konzept, Detail und Bauzuständen.

Revitalization and conversion of a heritage-protected barn in Gerswalde, Uckermark
Rural areas outside of larger cities with their suburbs are currently experiencing a renaissance. Unfortunately, the potential of existing buildings and local structures of the community often remains untapped. Thereby they offer added value beyond the usual architectural solutions for residential or commercial use. The practical example presented below describes the process and constructive measures for making a dilapidated historic barn usable again. The building was stabilized by means of a highly efficient steel structure in terms of minimum additional (space) volume consumption. The flexibility of use was increased by dismantling the inner walls. The planning team successfully dealt with the currently relevant topics of building activity and building culture: revitalization both at building level by making a ruin usable again, and on a village scale by adding attractive and, above all, active businesses in the community; reuse of existing grey energy; circular construction through appropriate material selection and joints; reduction to essential structural intervention to make the existing building usable; regional participation by involving local craft businesses in workshops and in the structural implementation; interdisciplinary collaboration in cross-trade and holistic-simultaneous planning of concept, detail and states of construction.

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Schmachtenberg, RichardErsatzneubau der Schwebefähre an der Eisenbahnhochbrücke RendsburgStahlbau6/2022414-422Berichte

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Die Schwebefähre an der Eisenbahnhochbrücke Rendsburg versah von Dezember 1913 bis zur Kollision mit einem Frachtschiff im Januar 2016 ihren täglichen Dienst. Die Fähre musste wegen der Kollision neu gebaut werden. Am 4. März 2022 wurde der Ersatzneubau für den Verkehr freigegeben. Die Schwebefähre ist mit der Eisenbahnhochbrücke Rendsburg ein historisches Wahrzeichen und ein Zeugnis deutscher Ingenieurkunst.

Rebuilding a new suspension ferry under the railway high bridge at Rendsburg
The construction of a new suspension ferry under the railway high bridge was in daily service from December 1913 until its collision with a freighter in January 2016. Because of this collision a new ferry had to be built. On 4th of March 2022 the new suspension ferry is brought into service. This ferry is together with the railway high bridge a historic landmark and an evidence of German engineering.

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Stahlbau aktuell 6/2022Stahlbau6/2022423-427Stahlbau aktuell

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Aktuelles:
Ernst & Sohn Ingenieurbaupreis 2022: Übergabe der Siegerplakette & Veröffentlichung der Dokumentation
Erzeugerpreisindex Stahl (2015 = 100)
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlschrottsorten in Deutschland

Wettbewerbe:
Stahlarchitekturpreis 2020 für adidas Arena von Behnisch Architekten

Tagungen & Veranstaltungen:
Münchener Kranbahntag am 21. September 2022

IFBS news:
Neuer Leitfaden - Brandschutzanforderungen im Metallleichtbau
Aktualisierung - Katalog zertifizierter Produkte der IFBS-Mitgliedsunternehmen
10. KlempnerTreff digital

ÖSTV news:
1. Österreichische Metallschutztage 2022

SZS steel news:
steelacademie 03/22 Brückenbautagung in Zürich

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenStahlbau6/2022428Veranstaltungskalender

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Ernst & Sohn (Hrsg.)UBB 6/2022 - GesamtausgabeUnternehmerBrief Bauwirtschaft6/20221-40Gesamtausgabe

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Titelbild: Bauphysik 5/2022Bauphysik5/2022Titelbild

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Zum Titelbild:
Flachdächer sicher dämmen und schützen - Das Prinzip Umkehrdach ermöglicht den optimalen Aufbau für bekieste, begrünte, begeh- und befahrbare Flachdächer. Die Besonderheit: Die Dämmschicht liegt hier über der Abdichtung und schützt diese so vor Witterungseinflüssen. Dadurch entstehen Freiräume für vielfältige architektonische Gestaltungskonzepte. JACKODUR® Wärmedämmplatten aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) sind ideal für Umkehrdächer geeignet - feuchtigkeitsunempfindlich, formstabil und äußerst druckfest. Durch die innovative Multilayertechnologie lassen sie sich in Dicken bis 320 mm einlagig verlegen. In Verbindung mit dem diffusionsoffenen Dachvlies bildet dies die Basis für verschiedenste Aufbaukonstruktionen. (Foto: Jackodur)

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Inhalt: Bauphysik 5/2022Bauphysik5/2022Inhalt

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Vega-Garcia, Pablo; Schwerd, Regina; Helmreich, BrigitteEntwicklung eines Modells zur Bewertung der Umwelteigenschaften üblicher Putze und MörtelBauphysik5/2022247-254Aufsätze

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Gemäß der Bauproduktenverordnung der Europäischen Union (EU-BauPVO) müssen Baustoffe und Bauwerke derart gestaltet sein, dass sie während ihres gesamten Lebenszyklus keine übermäßig hohen negativen Auswirkungen auf die Umwelt haben. Ziel der hier vorgestellten Arbeit war es daher, ein Modell zu entwickeln, mit dem eine Bewertung der Umwelteigenschaften von mineralischen Außenputzen und -mörteln vorgenommen werden kann. Als Grundlage bzw. zur Validierung wurde eine umfangreiche Datenbasis verwendet, die in 10 Jahren Feld- und Laborexperimenten am Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP aufgebaut wurde. Das Ergebnis ist ein dreistufiges Modell. In “Level 1” werden die Wassermengen berechnet, die von einer Fassade mit einem bestimmten mineralischen Putz oder Mörtel ablaufen. In “Level 2” werden dann ausgelaugte anorganische Stoffe und deren Konzentrationen im Abflusswasser identifiziert. Als letzter Schritt erfolgt in “Level 3” die Bewertung des Umweltrisikos mittels einer Sickerwasserprognose. Es konnte gezeigt werden, dass von den Stoffen, die bei Regenereignissen aus den untersuchten Putzen und Mörteln ausgewaschen werden, v. a. Vanadium, Chrom und Blei in relevanten Konzentrationen im Fassadenablauf auftreten können. Die Auswertung der Sickerwasserprognose ergab jedoch, dass unter üblichen Anwendungsszenarien nicht mit Grenzwertüberschreitungen am Ort der Beurteilung im Grundwasser zu rechnen ist.

Development of a model to evaluate the environmental properties of common outdoor plasters and mortars
A requirement of the Construction Products Regulation (CPR) in the European Union states that construction materials and works must be designed in a way that throughout their entire life cycle, they have no exceedingly high negative impact on the environment. The objective of the current work was to develop a model capable to evaluate the environmental properties of outdoor plasters and mortars. Therefore, the extensive database recollected during 10 years of field and laboratory experiments by Fraunhofer IBP for these products was used as a basis and for validation, respectively. A three-stage model was set up. In “Level 1”, runoff volumes are calculated for a specific façade. In “Level 2”, leached inorganic substances and their concentrations in runoff water are identified. As a final step, the evaluation of the environmental risk of stormwater runoff from façades covered with plasters and mortars takes place in “Level 3” using a groundwater risk assessment including leachate prognosis. It could be shown that vanadium, chromium and lead can be leached from mineral plasters and mortars during rain events in relevant concentrations. However, the evaluation showed that within usual application scenarios threshold values at a defined point of compliance are not expected to be exceeded.

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4. Symposium Ingenieurbaukunst - Bauen mit und im BestandBauphysik5/2022254Aktuell

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Bachlechner, Daniel; Rader, Michael; van Karsbergen, Vincent; Pfluger, RainerDatenbasiert Energieverbrauch und Raumklima öffentlicher Gebäude verbessern - Literaturstudie mit Fokus auf den Erfolg von AnsätzenBauphysik5/2022255-263Aufsätze

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Für das Erreichen der Klimaziele ist die Reduktion des Energiebedarfs von öffentlichen Gebäuden aufgrund ihrer Vorbildwirkung von besonderer Bedeutung. Gleichzeitig sind ein angenehmes Raumklima und unbelastete Innenraumruft für die Behaglichkeit und die Gesundheit der Gebäudenutzer von entscheidender Bedeutung. Rasante Entwicklungen bei Sensoren sowie in den Bereichen Datenanalyse und Simulation haben dazu geführt, dass zunehmend versucht wird, mithilfe von datenbasierten Ansätzen Verbesserungen bei Energieverbrauch und Raumklima zu erzielen. Auch wenn öffentliche Gebäude im Vergleich zu Wohngebäuden im wissenschaftlichen Diskurs eine untergeordnete Rolle spielen, hat die Dynamik zuletzt so stark zugenommen, dass es immer schwieriger wird, den Überblick darüber zu behalten, welche Ansätze in welchen Situationen mit welchem Erfolg angewendet werden. Im vorliegenden Beitrag wird eine Literaturstudie vorgestellt, die sich mit dieser Problematik befasst. Für die Studie wurden 91 von Experten begutachtete Artikel untersucht, die zwischen 2014 und 2022 in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht worden sind. Festgestellt wurde, dass die Bedeutung des Raumklimas bei datenbasierten Ansätzen im Vergleich zu der des Energieverbrauchs zunimmt, gebäudemodellbasierte Simulationen mit zunehmender Häufigkeit eingesetzt werden, sich Artikel mit sehr spezifischen Fragestellungen beschäftigen und eine Ende-zu-Ende-Betrachtung, die auch die Gebäudenutzer berücksichtigt, meist ausbleibt.

Data-based improvement of energy consumption and indoor climate in public buildings - Literature study with focus on the success of approaches
Reducing the energy consumption of public buildings is particularly important for achieving climate targets because of the exemplary role they play. A comfortable indoor climate and clean indoor air are crucial for the well-being and health of building users. Rapid developments in sensors as well as in the fields of data analysis and simulation have led to increasing attempts to achieve improvements in energy consumption and indoor climate using data-based approaches. The momentum has increased so much that it is becoming increasingly difficult to keep track of which approaches are applied in which situations and with what success. This paper presents a literature study that addresses this issue. For the study, 91 peer-reviewed articles published between 2014 and 2022 were examined. It was found that the importance of indoor climate in data-based approaches is increasing compared to that of energy consumption, building-model-based simulations are used with increasing frequency, articles deal with very specific issues, and an end-to-end consideration that also takes building users into account is usually omitted.

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VBI-Leitfaden Erneuerbare Energien aktualisiertBauphysik5/2022263Aktuell

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Al-Atrash, Farah Z.; Hellwig, Runa T.; Wagner, AndreasIndoor environment in office buildings - Perception of personal control and use of adaptive opportunities at workplacesBauphysik5/2022264-281Aufsätze

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Personal control has a considerable impact on individual perception of the indoor climate. This paper's objective is to shed more light on the perception of personal control at office workplaces by analysing: 1) the impact of perceived control on perception of indoor climate, 2) the effect of office type and season on level of control perceived, 3) objectively available adaptive opportunities; 4) subjective perception of their availability; 5) occupants' desire for certain adaptive opportunities; 6) how often and which controls were exercised; and 7) reasons for not exercising available adaptive opportunities. New variables were introduced: i) consistency of perception of controls and ii) conformity to expectation of controls, and their correlation with the level of personal control perceived hypothesised. A longitudinal survey was carried out in three office buildings (two mixed-mode, one free-running) in the hot-summer Mediterranean climate of Amman, Jordan during four seasons. Indoor climate perception correlates positively with perceived control. Office type affects level of perceived control but not season. Most frequent stated reason for not exercising available adaptive opportunities was 'no need to change'. In this study, perceived control is not correlated with consistency of perception of controls but correlated with conformity to expectation of controls.

Raumklima in Bürogebäuden - Wahrnehmung der individuellen Kontrolle und Nutzung von Anpassungsmöglichkeiten am Arbeitsplatz
Die individuelle Kontroll- und Anpassungsmöglichkeit des Raumklimas hat einen erheblichen Einfluss auf die individuelle Wahrnehmung des Raumklimas. Ziel dieses Beitrages ist es, die wahrgenommene Kontrolle an Büroarbeitsplätzen durch eine Analyse der folgenden Faktoren näher zu beleuchten: 1) Auswirkung der wahrgenommenen Kontrolle auf die Wahrnehmung des Innenraumklimas, 2) Auswirkung des Bürotyps und der Jahreszeit auf den Grad der wahrgenommenen Kontrolle, 3) objektiv verfügbare Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten, 4) subjektive Wahrnehmung von deren Verfügbarkeit, 5) Nutzerwunsch nach bestimmten Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten, 6) welche Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten wurden wie oft benutzt, und 7) Gründe für die Nichtbenutzung verfügbarer Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten. Für die Analyse wurden die neuen Variablen i) Konsistenz der Wahrnehmung von Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten und ii) Konformität mit den Erwartungen an Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten eingeführt sowie deren Korrelation mit dem Grad der wahrgenommenen individuellen Kontrolle angenommen. In drei Bürogebäuden (davon zwei mit öffenbaren Fenstern und maschineller Lüftung sowie dezentraler Kühlung/Beheizung; und eines weder gekühlt noch beheizt) wurde in Amman's (Jordanien) Mittelmeerklima mit heißen Sommern während vier Jahreszeiten eine Längsschnittstudie durchgeführt. Die Wahrnehmung des Raumklimas korreliert positiv mit der wahrgenommenen Kontrolle. Der Bürotyp beeinflusst das Niveau der wahrgenommenen Kontrolle, die Jahreszeit nicht. Der am häufigsten angegebene Grund für die Nichtbenutzung verfügbarer Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten war “keine Notwendigkeit zur Veränderung”. In dieser Studie korreliert die wahrgenommene Kontrolle nicht mit der Konsistenz der Wahrnehmung von Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten, jedoch mit der Konformität der Erwartung an Kontroll- und Anpassungsmöglichkeiten.

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Hoffmann, SabineE-Learning-Kurs "Building Simulation in Design and Operation" - Serie: Gebäudesimulation und Berechnungstools in der LehreBauphysik5/2022282-284Berichte

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Diese Artikelserie stellt den Einsatz von Computerprogrammen in der Hochschullehre der Bauphysik und Gebäudetechnik für Architekten und Bauingenieure vor.
An der TU Kaiserslautern wird der E-Learning-Kurs “Building Simulation in Design and Operation” für die Master-Studierenden im Studiengang “Immobilien und Facilities - Management und Technik” angeboten und ist dort im Pflicht-Curriculum verankert. Darüber hinaus können Studierende des Bauingenieurwesens und des Umweltingenieurwesens den Kurs als Wahlpflichtfach belegen. Der Fokus wird auf das Durchführen von Parametervariationen auf Basis von fertigen Modellen gelegt.

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Hopfe, Christina Johanna; McLeod, Robert Scot; Gustin, Matej; Brembilla, Eleonora; McElroy, LoriTeaching data analysis for building performance simulation - Series: Building simulation and calculation tools in teachingBauphysik5/2022285-290Berichte

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The Erasmus+ project, entitled 'Digital Erasmus - a roadmap to using building performance simulation to achieve resilient design' (DesRes), seeks to transform the learning experience of students in built environment disciplines using a continuous digital learning cycle. Three universities play a part in this project: Graz University of Technology (TU Graz), Delft University of Technology (TU Delft) and the University of Strathclyde (UoS), each developing and delivering a module to complete the learning experience in building simulation. This paper describes the aims and learning objectives associated with the workshops taught at TU Graz as part of the module dedicated to energy monitoring. These workshops tackle the complexity of working with large data sets, which commonly arise from energy monitoring research. In particular, the workshops aim to provide a practical understanding of how to identify, handle, reshape, clean up and evaluate important summary statistics from incomplete data sets. These are fundamental skills in building simulation where model validation and calibration are increasingly commonplace.

Datenanalyse für die Gebäudesimulation in der Lehre - Serie: Gebäudesimulation und Berechnungstools in der Lehre
Das Erasmus+ Projekt mit dem Titel “Digital Erasmus - a roadmap to using building performance simulation to achieve resilient design” (DesRes) zielt darauf ab, die Lernerfahrungen von Studierenden in Fachbereichen der gebauten Umwelt durch einen kontinuierlichen digitalen Lernzyklus zu verändern. Drei Universitäten sind an diesem Projekt beteiligt: die Technische Universität Graz (TU Graz), die Technische Universität Delft (TU Delft) und die University of Strathclyde (UoS), Glasgow, die jeweils ein Modul entwickeln und anbieten, um die Lernerfahrung in der Gebäudesimulation zu vervollständigen. In diesem Beitrag werden die Ziele und Lerninhalte der Workshops beschrieben, die an der TU Graz als Teil des Moduls zum Energiemonitoring angeboten werden. Diese Workshops befassen sich mit der Komplexität der Arbeit mit großen Datenmengen, die üblicherweise in der Forschung zum Energieverbrauch anfallen. Insbesondere zielen die Workshops darauf ab, ein praktisches Verständnis dafür zu vermitteln, wie man wichtige zusammenfassende Statistiken aus unvollständigen Datensätzen identifiziert, handhabt, umformt, bereinigt und auswertet. Dies sind grundlegende Fähigkeiten in der Gebäudesimulation, wo die Validierung und Kalibrierung von Modellen immer wichtiger werden.

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Bauphysik Aktuell 5/2022Bauphysik5/2022291-307Bauphysik Aktuell

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Persönliches:
Zum Tod von Michael Gierga
Konrad-Zuse-Medaille an Dr.-Ing. Gerald Faschingbauer

Aktuell:
100 Jahre Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des KIT
10. Deutscher Nachhaltigkeitspreis Architektur mit vier Finalisten
DGNB setzt Anreize für mehr Klimaschutz bei laufenden Bauprojekten
Deutscher Fassadenpreis 2022 für VHF
Raumtemperaturen während der Hitzewelle Im Juli 2022
Hitzewellen und Starkregen: Bundesingenieurkammer fordert schnelles Umdenken
QNG (BNK)-Gütesiegel für nachhaltig gebaute Häuser erstmals vergeben
Gütegemeinschaft Fertigkeller führt Kellerakte ein
Neue Umweltproduktdeklarationen für EPS-Dämmung nach alter und neuer Norm
Bundesingenieurkammer: Kurzfristige Änderung der Förderung für effiziente Gebäude (BEG) ist nicht zielführend
Fortbildung mit Architekturbezug gesucht?
TU Kaiserslautern entwickelt Verfahren, um Buchenholz niedriger Qualität künftig für Tragstrukturen nutzbar zu machen
SIMULIEREN statt PROBIEREN - Offener Brief der IBPSA Germany für Simulation als Planungshilfe zur Umsetzung des EBPD-Entwurfs
DBV-Heft 49 Lean Construction - Empfehlungen zu Standards für Planung und Bauausführung
Neues bvfa-Positionspapier zur Abschottung brennbarer Rohre
Wettbewerb 2023 “Auf IT gebaut - Bauberufe mit Zukunft”
Bundesstiftung Bauakademie - Thinktank “Wettbewerb”
3. Deutscher Holzbau Kongress Berlin (DHK 2022)
15. DEGA-Symposium im November 2022: Erneuerbare Energien und Lärmschutz

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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBauphysik5/2022308Veranstaltungen

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Titelbild: Bautechnik 5/2022Bautechnik5/2022Titelbild

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Zum Titelbild:
Die Wehranlage Geesthacht befindet sich etwa 140 km oberhalb der Elbmündung und wurde in den Jahren 1957-1960 als Bestandteil der Staustufe Geesthacht errichtet. Die Wehranlage staut den Mittellauf der Elbe auf das für die Schifffahrt erforderliche Niveau und bildet die Grenze der Tideelbe. Aufgrund der festgestellten erheblichen Defizite wurde entschieden, die erforderliche Erneuerung der Uferwände und den Neubau des Hauptzulaufs im Vorwege der Grundinstandsetzung der Wehrfelder durchzuführen. Weitere Informationen lesen Sie im Bericht von Ulrich Jäppelt et al., S. 367 ff. (Quelle: T. Jann)

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Inhalt: Bautechnik 5/2022Bautechnik5/2022Inhalt

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Heinzelmann, ChristophDie Bauforschung stärkenBautechnik5/2022329Editorials

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Weber, Lukas Alexander; Schenk, DanielaAutomatische Zusammenführung zertrennter Konstruktionspläne von WasserbauwerkenBautechnik5/2022330-340Aufsätze

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Beim Planen, Bauen und Betreiben von Verkehrswasserbauwerken sind Bestandspläne von großer Bedeutung. Gerade für Instandsetzungen oder Ersatzneubauten, die im Wasserbau einen Großteil der Baumaßnahmen darstellen, beinhalten sie zentrale Informationen u. a. zur Konstruktion der bestehenden Bauwerke. Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) hat Anfang des Jahrtausends daher alle Pläne mit hohem Aufwand digitalisiert. In dem Digitalisierungsprozess wurden aus technischen Gründen etwa 35.000 Dokumente in Teilaufnahmen (TA) zerstückelt, was deren Übergabe und Nutzung erheblich stört. Diese, im Rahmen eines FuE-Projekts der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) entstandene, Arbeit zeigt, dass mit Image Stitching, einer Methode aus dem Bereich des computerbasierten Sehens (Computer Vision), die Pläne zum Großteil automatisiert zusammengeführt werden können. Mit einem merkmalsbasierten Ansatz werden dafür die Zusammenhänge zwischen den einzelnen TA modelliert und diese in einer gemeinsamen Bildebene aneinander ausgerichtet. Beim Zusammenfügen zu einem Gesamtplan wird mit einer nahtbasierten Methode sichergestellt, dass die Elemente im Plan möglichst am Stück erhalten bleiben. Es wird gezeigt, wie mit innovativen Methoden die Gesamtqualität des Baubestandswerks der WSV automatisiert verbessert werden kann und diskutiert, wie weitere Techniken aus dem Bereich der Computer Vision eingesetzt werden können, um die Ergebnisse noch weiter zu verbessern.

Automatic stitching of fragmented construction plans of hydraulic structures
Inventory plans are of great importance during planning, construction and operation of hydraulic structures. Particularly for repairs or replacements, which represent a large part of the construction measures in hydraulic engineering, they contain central information on the construction of the existing structures. At the beginning of the millennium, the German Federal Waterways and Shipping Administration (WSV) therefore digitized all plans at great expense. In the digitization process, about 35,000 documents were fragmented into partial images for technical reasons, which significantly disturb their transfer and use. This work, which is a result of a R&D-project of the Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW), shows that with image stitching, a method from the field of computer vision, the plans can be stitched automatically for the most part. Using a feature-based approach, the relationships between the individual fragments are modeled and aligned in a common image plane. When merging to an overall plan, a seam-based method ensures that the elements in the plan are preserved. It is shown how innovative methods can be used to improve the overall quality of the WSV's inventory documents in an automated manner, and it is discussed how further techniques from the field of computer vision can be used to improve the results even further.

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Panenka, AndreasTraglastermittlung für die Robustheitsbewertung von StahlwasserbauwerkenBautechnik5/2022341-349Aufsätze

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Im Zusammenhang mit der Planung von Instandhaltungsmaßnahmen an Bauwerken der Bundeswasserstraßen stellt das BAWMerkblatt “Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Verschlüsse im Stahlwasserbau (TbVS)” ein Verfahren zur Verfügung, das anhand einer Robustheitsbewertung Informationen über die Tragsicherheit und das Tragverhalten von beschädigten Stahlwasserbauten liefert. Kennzahl der Robustheitsbewertung ist die Traglast des Tragwerks. Der Beitrag stellt den Analyseablauf vor, mit dem im Rahmen der Robustheitsbewertung die Traglast für die gängigen Tragsysteme von stählernen Wehrverschlüssen mittels numerischer Verfahren berechnet wird. Nach einer Einführung zur Notwendigkeit von Robustheitsbewertungen für die bestehenden stählernen Verschlussorgane der Bundeswasserstraßen und der Erläuterung des zugrunde liegenden Sicherheitskonzepts folgt die Beschreibung des Analyseablaufs für die numerische Ermittlung der Traglast und ihrer Plausibilisierung. Zur Quantifizierung der Robustheitsbewertung wird der Schädigungsgrad D eingeführt. Drei Beispiele an jeweils unterschiedlichen Tragsystemen verdeutlichen anschließend das schrittweise Vorgehen bei der Traglastanalyse und der Berechnung des Schädigungsgrads. Die abschließende Zusammenfassung zeigt die Bedeutung des Verfahrens für die bauwerksübergreifende Instandhaltungsplanung auf.

Ultimate load analyses in the framework of a robustness assessment of existing hydraulic steel structures
In context with the planning of maintenance measures on structures of the Federal Waterways, the publication BAWMerkblatt “Bewertung der Tragfähigkeit bestehender Verschlüsse im Stahlwasserbau (TbVS)” offers a procedure that uses a robustness assessment to provide information on the structural safety and the load-bearing behaviour of damaged hydraulic steel structures. The key figure of the robustness assessment is the ultimate load of the structure. The article presents the numerical analysis procedure within the framework of the robustness assessment that is used to calculate the ultimate load for the common structural systems of steel weir gates. After an introduction about the necessity of robustness assessments for the existing closing devices used in the German federal waterways and the explanation of the underlying safety concept, the analysis procedure for the numerical determination of the ultimate load is described. The degree of damage D is introduced to quantify the outcome of the robustness assessment. Three examples of different structural systems then illustrate the step-by-step procedure for the determination of the ultimate load and the calculation of the degree of damage. The final summary shows the importance of the procedure for maintenance planning across multiple structures.

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Malárics-Pfaff, Viktória; Höffgen, Jan P.; Stephan, ChristophSchertragverhalten in Arbeitsfugen: Stand der BAW-Forschung und erste AnwendungsbeispieleBautechnik5/2022350-357Aufsätze

Kurzfassung

Wasserbauwerke erfahren hohe Beanspruchungen im Wesentlichen infolge Horizontallasten aus Erd- sowie Wasserdruck. Folglich kommt dem Nachweis gegenüber “Gleiten in der Arbeitsfuge” gemäß DIN EN 1992-1-1:2011-01 bei der Bewertung der Standsicherheit v. a. unbewehrter Beton- und Mauerwerkskonstruktionen eine besondere Rolle zu. In den gültigen Berechnungsformeln hierzu bleiben jedoch, insbesondere bei der Annahme der Reibungskoeffizienten, die speziellen Verhältnisse im Verkehrswasserbau unberücksichtigt. Daher befasst sich die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) seit einigen Jahren mit der Sicherstellung versuchstechnischer Grundlagen sowie der Festlegung erforderlicher Randbedingungen zur Bestimmung belastbarer, wasserbauspezifischer Reibungsbeiwerte zum Führen statischer Sicherheitsnachweise. Gleichzeitig fokussieren gezielte Forschungstätigkeiten auf die Herleitung geeigneter Modellmäßigkeiten zur Beschreibung des realitätsnahen Scherwiderstands unbewehrter Wasserbauwerke. Der Beitrag resümiert den aktuellen Erkenntnisstand zum Schertragverhalten in Betonier- bzw. Arbeitsfugen unbewehrter Beton- sowie in Mauerwerksbauten der Bundeswasserstraßen und gibt einen Ausblick auf anvisierte Untersuchungsaspekte. Sowohl Vorgehensweise als auch erarbeitete Auswertungsmethodik der Rahmenscherversuche lassen sich auf verkehrsträger- sowie fachbereichsübergreifende Anwendungen für Neu- und Bestandsbauten sowie für Instandsetzung von Bauwerken übertragen.

Shear-friction behavior in construction joints: status quo of BAW research and first applications to concrete buildings
Hydraulic structures are subjected to high stresses mainly from horizontal loads from earth and water pressure. Consequently, the verification against “sliding in the construction joint” according to DIN EN 1992-1-1:2011-01 plays a special role in the assessment of the stability of plain concrete and masonry structures. However, currently valid constitutive laws disregard the special conditions in hydraulic engineering, specifically for assuming the coefficients of friction. For this reason, the Federal Waterways Engineering and Research Institute (Bundesanstalt für Wasserbau, BAW) has been working for the past few years on the development of experimental methods and on the definition of the necessary boundary conditions to determine reliable, dependable specific friction coefficients for hydraulic engineering constructions with the aim of performance stability structure analyses. At the same time, targeted research activities are focused on the derivation of suitable constitutive laws for the description of the realistic shear-friction resistance of plain concrete hydraulic structures. The article summarizes the current state of knowledge on the shear-friction behavior in cold and construction joints of plain concrete and masonry structures of federal waterways and gives an outlook on planned research aspects. Both the approach and the developed evaluation methodology of the shear tests can be transferred to applications for new and existing structures as well as for the repair of structures across all transport modes and disciplines.

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Kiesel, Annika; Stein, Ronald; Borschnek, Ferdinand; Stephan, ChristophBautechnische Untersuchungen an der historischen Kanalbrücke MindenBautechnik5/2022358-366Berichte

Kurzfassung

An der historischen Kanalbrücke Minden wurden im Rahmen planmäßiger Zustandsuntersuchungen stellenweise Korrosionserscheinungen an den über 100 Jahre alten, schwer zugänglichen Gelenken der tragenden Bogenkonstruktionen festgestellt. Um einordnen zu können, welchen Einfluss eine eventuelle Schädigung der Gelenke auf das Trag- und Verformungsverhalten des Bauwerks hat, werden parallel zu einer Zustandserfassung sowohl numerische als auch messtechnische Untersuchungen der Kanalbrücke durchgeführt. In einem numerischen Modell wird das planmäßige Trag- und Verformungsverhalten analysiert und qualitativ erfasst. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit im Rahmen der Bauwerksinspektion erhobenen Messdaten sowie mit 3D-Laserscanmessungen verglichen und validiert. Die durchgeführten und geplanten Untersuchungen werden im Beitrag erläutert und der aktuelle Sachstand sowie bisherige Erkenntnisse vorgestellt.

Structural investigations on the historic Minden canal bridge
This article summarizes the structural investigations necessitated by a routine condition inspection of the historic canal bridge in Minden. The load-bearing arches of the bridge are over 100 years old and difficult to access, and some of their joints show signs of corrosion. The influence of possible joint damage on the load-bearing and deformation behavior of the bridge will be determined via numerical and metrological investigations and a condition survey. The numerical models will be calibrated using data from the inspection and from additional three-dimensional laser scan measurements. The investigations carried out and planned are explained in the report and the current state of affairs and previous findings are presented.

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