Der Wunsch nach einem vermehrten Einsatz von hochfesten, besonders dünnwandigen und/oder speziell geformten Hohlprofilen führte in den letzten Jahren zur Überprüfung und Revision bestehender, traditioneller Bemessungsregeln, u. a. für den Querschnitts- und Bauteilnachweis. Für die - nun deutlich häufiger auftretenden - schlanken Querschnitte der Klassen 3 und 4 stellen die als konservativ erkannten Bemessungsregeln teilweise ein Hindernis für die weitere Verbreitung der neuen Bauweisen dar. Das EU-RFCS-geförderte Projekt HOLLOSSTAB (2016-2019) setzte sich das Ziel, durch den spezifischen Einsatz der Kombination von einfachen numerischen Berechnungsroutinen mit experimentell validierten, analytischen Bemessungsformeln eine deutliche Verbesserung der Bemessungsverfahren zu erzielen. Das Ergebnis dieser Arbeiten ist die Generalised Slenderness-based Resistance Method für die Bemessung von Hohlprofilen unter allgemeiner Druck- und Biegebeanspruchung; sie wird in diesem Übersichtsaufsatz zum Projekt vorgestellt und diskutiert.

New design method for hollow section strength and buckling resistances - the generalised slenderness-based resistance method
The desire for an increase of the use of high-strength, very slender and/or specially formed steel hollow sections has led to the need for a review and revision of common, traditional design rules for these types of members, among them the rules for the cross-sectional and buckling resistances. Due to the more frequent use of slender (classes 3 and 4) cross-sections, the excess conservatism known to exist for this range of sections currently represents an obstacle for the wider use of more innovative structural typologies involving hollow sections. The EU-RFSC project HOLLOSSTAB (2016-2019) set out to develop new design rules with significantly improved results, thereby using a combination of bespoke numerical calculation tools and experimentally validated analytical formulae. The resulting design method, the generalised slenderness-based resistance method for the design of hollow sections under general compression and bending loading, is the subject of this review paper.

In contrast to the Swiss load model used for new bridge structures (SIA 261), which has roots in a Europe-wide weigh-in-motion (WIM) study and considers the full design life of new structures, the model for existing structures (SIA 269) from 2005 is derived from load effects produced by traffic measured by country-specific WIM observations and considers a reduced return period. With growing concerns regarding the scarcity of resources, efforts should be made to ensure safety by increasing the knowledge of loads and load-carrying mechanisms, rather than through overdesign. This paper presents the methodology employed to use WIM data for generating maximum expected load effects on bridges and thus give engineers a tool with which bridge load effects can be accurately derived from real traffic. A re-evaluation using the methodology outlined here began this year. It is planned to use the results of this for the next revision of the Swiss National Annexes to the Eurocodes and SIA 269.

Ein systematischer Ansatz zur Abschätzung der Auswirkungen der Verkehrslast auf Brücken unter Verwendung von Weigh-in-Motion-Daten
Im Gegensatz zum Lastmodell für neue Bauwerke (SIA 261), das auf einer europaweiten WIM-Studie beruht und die volle Bemessungslebensdauer neuer Bauwerke berücksichtigt, wird das Modell für bestehende Bauwerke (SIA 269) aus dem Jahr 2005 aus Lasteffekten des Verkehrs abgeleitet, die durch länderspezifische WIM-Beobachtungen gemessen wurden, und berücksichtigt eine verkürzte Wiederkehrperiode.
Angesichts der wachsenden Besorgnis über die Ressourcenknappheit sollten Anstrengungen unternommen werden, um die Sicherheit durch eine Erweiterung der Kenntnisse über Lasten und Tragfähigkeitsmechanismen und nicht durch eine Überkonstruktion zu gewährleisten. In diesem Aufsatz wird die Methodik vorgestellt, die zur Verwendung von WIM-Daten zur Erzeugung der maximal zu erwartenden Lasteffekte auf Brücken verwendet wird, um den Ingenieuren ein Werkzeug an die Hand zu geben, mit dem die Lasteffekte auf Brücken genau aus dem realen Verkehr abgeleitet werden können. Eine Neubewertung unter Verwendung der skizzierten Methodik begann dieses Jahr, deren Ergebnisse für die nächste Revision der Schweizerischen Nationalanhänge zu den Eurocodes und zur SIA 269 verwendet werden sollen.

Die Verbundbauweise ermöglicht sichere, wirtschaftliche und ökologische Tragwerke. Der Einsatz von Verbundträgern im Verkehrslastverbund erlaubt besonders schnellen Baufortschritt. Für solche Anwendungen kommen im Hochbau meist Verbundträger im Teilverbund zur Anwendung. Im Teilverbund begrenzt die Verbundfuge den Biegewiderstand des Verbundträgers. Nebst den Festigkeitsanforderungen an die Verbundfuge begrenzt auch der Mindestverdübelungsgrad die dabei mögliche Einsparung an Verbundmitteln. Die bisherige Regelung in Eurocode 4 zur Ermittlung des Mindestverdübelungsgrads wird in der Fachliteratur als sicher, aber in vielen Fällen stark unwirtschaftlich beurteilt. In diesem Aufsatz wird die verformungsbasierte Endschlupfmethode als ergänzendes Verfahren zur sicheren und wirtschaftlichen Ermittlung des Mindestverdübelungsgrads vorgestellt. Die Endschlupfmethode stellt ein auf zuverlässigen physikalischen Modellen basierendes Verfahren dar, welches den Einsatz eines weiten Spektrums von Verbundmitteln im für das jeweilige System optimalen Bereich ermöglicht. Für Forschungs- und Entwicklungsschritte, welche eine weiter optimierte Anwendung der Endschlupfmethode ermöglichen, werden zudem Vorschläge formuliert.

On the minimum degree of partial shear connection of composite beams
Composite construction allows for safe, economic and ecological structures. Using composite beams with unpropped construction facilitates a quick construction process. For such applications, composite beams in partial shear connection are common. In partial shear connection the shear connectors limit the bending resistance of the composite beam. Along with strength criteria the minimum degree of partial shear connection limits the potential reduction of shear connectors. The present regulations in Eurocode 4 are reported as safe, yet strongly uneconomical in many cases. This article introduces the deformation-based end slip method as a complementary technique for the safe and economic determination of the minimum degree of partial shear connection. The end slip method is based on reliable physical models and allows the application of a broad range of shear connectors, each in its optimum range. Further, suggestions for further research and development in order to optimise the potential of the end slip method are formulated.

Der folgende Beitrag befasst sich mit der Tragwerkskonzeption sowie mit der Ausführung des Stahldachs der BCF-Arena im schweizerischen Fribourg. Das Tragwerk überspannt eine Gesamtfläche von etwa 8 500 m2 und wird aus einem Netz sich kreuzender, unterspannter Stahlträger mit veränderlicher Höhe gebildet. Diese verlaufen tangential um den ovalen Zentralring. Ihre geometrische Anordnung folgt dem Prinzip der Spannungstrajektorien. Zur Optimierung der Spanngliedgeometrie kam ein Formfindungsprozess unter Ansatz der dynamischen Relaxation zum Einsatz. Aufgrund der vielen verschiedenen Einflussparameter und in Anbetracht der komplexen Geometrie wurde das Dachtragwerk komplett parametrisch modelliert. Dies ermöglichte die schnelle Studie verschiedener Varianten sowie einen äußerst effizienten Austausch zwischen Geometrie- und Rechenmodellen bis hin zur Fabrikation der Einzelkomponenten. Mithilfe dieses Werkzeugs war es möglich, den sehr ambitiösen Terminplan einzuhalten.

The steel roof of the BCF-Arena in Fribourg, Switzerland
The following article is dealing with the structural concept and the execution of a steel roof spanning a total area of about 8 500 m2. The structural part is made up of a network of intersecting, underspanned steel beams with variable height, running tangentially around the oval shaped central ring. Their geometrical layout follows the principle of the stress trajectories. In order to optimise tendon geometry, a form-finding process based on dynamic relaxation was applied. In consideration of the multiple influencing parameters and in the view of the complex geometry, the bearing structure was completely modelled by means of parametrical tools. This enabled a quick study of variants and a very efficient exchange between geometry and computational models. With the help of this tool we were able to meet the very ambitious time schedule.

Der knapp 120 Jahre alte Saaneviadukt der Eisenbahnstrecke Bern-Neuenburg, ein schweizerisches Baudenkmal von nationaler Bedeutung, wird erneuert und auf Doppelspur ausgebaut. Mit dem Ausbau auf Doppelspur werden, nebst der Instandsetzung der Natursteinviadukte, die Schottertröge auf den Viadukten erneuert und das historische und filigrane Eisenfachwerk der 64 m langen Hauptöffnung über die Saane ersetzt. Wie das historische Vorbild überbrückt die neue Saanequerung die Hauptöffnung zwischen den Flusspfeilern der Natursteinviadukte mit einem Stahlfachwerk, welches neu interpretiert und in Stahl-Betonverbundbauweise erstellt wird. Für den Ersatz der Saanequerung sowie die Erneuerung und den Ausbau auf Doppelspur des gesamten Viadukts darf der Bahnbetrieb während einer fünfwöchigen Totalsperre unterbrochen werden. Deshalb wird die neue Saanequerung vor der Totalsperre in provisorischer Lage auf einem Lehrgerüst erstellt und während der Totalsperre quer eingeschoben.

The new bridge over the Saane: modern steel girder for the historic railway viaduct
The almost 120-year-old Saanen viaduct on the Berne-Neuchâtel railway line, a Swiss monument of national importance, is being renovated and extended to double track. The extension to double track will involve the repair of the masonry, the renewal of the deck plates on the viaducts and the replacement of the historic thin iron girder of the 64 m long main opening over the Saane. Like the historical bridge, the main opening between the river piers of the masonry viaducts is crossed with a steel girder with modern design and built in steel-concrete composite construction. For the replacement of the bridge over the Saane and the renewal and extension to double track of the entire viaduct, railway traffic may be totally interrupted during five weeks. For this reason, the new bridge over the Saane will be entirely constructed beside the railway viaduct before the total closure and will be transversely moved during the total closure.

Auf dem ehemaligen Fabrikareal der Stamm Bau AG, dem Schorenareal in Arlesheim, entwickelt und realisiert die uptown Basel AG in unmittelbarer Nähe zum Wirtschaftszentrum Basel einen modernen Campus. Das Ziel ist, auf dem neuen Campus einen führenden Standort der Schweiz für die Industrie 4.0 zu etablieren. Der erste Bau von mehreren Gebäuden steht aktuell kurz vor Fertigstellung der Rohbauarbeiten. Das zukunftsfähige Gebäude soll für Mieter mit automatisierten Arbeits- und Produktionsprozessen zur Verfügung stehen und dafür möglichst flexibel und modular ausbaubar sein. Das Erdgeschoss ist weitgehend stützenfrei - die darüberliegenden drei Geschosse werden mithilfe von Fachwerkträgern abgefangen. Die über alle Seiten überstehenden Teile der zwei oberen Geschosse werden über außen liegende Fachwerke getragen. Ohne den Einsatz von Stahl als maßgeblichen Gestaltungsfaktor des Tragwerks wäre dies alles nicht in der vorliegenden Form möglich.

The first building of the new campus in Arlesheim - a competence centre for industry 4.0
On the former site of Stamm Bau AG, the Schorenareal in Arlesheim, uptown Basel AG is developing and realising a modern campus in the immediate vicinity of the economic centre Basel. The aim is to establish a leading swiss location for industry 4.0 on the new campus. The first construction of several buildings is currently nearing completion. The sustainable building is to be available for tenants with automated work and production processes and should be as flexible and modular as possible. The ground floor is almost column-free - the three floors above are supported by truss girders. The parts of the two upper floors that overhang on all sides are supported by external trusses. Without the use of steel as the decisive structural design factor, none of this would be possible in its present form.

Die Personenüberführung Rotkreuz Ost verbindet die Bahnsteige des Bahnhofs Rotkreuz mit den angrenzenden Quartieren und wurde im September 2019 nach neun Monaten Bauzeit eröffnet. Das ausgeführte Stahlbrückenprojekt ging in einem Wettbewerb mit Präqualifikation als Sieger hervor. Die knapp 100 m lange Fußgängerpasserelle mit vier Liften und Treppenabgängen überbrückt das Gleisfeld als Zweifeldträger. Das Tragwerk besteht aus einem Hohlkasten mit auskragender Fahrbahn und ist mittels dreier Stützen im Baugrund eingespannt.
Gestalterisch wurde ein schlichtes, modernes Erscheinungsbild angestrebt. Der Stahlhohlkasten auf der Rückseite der Brücke erzeugt eine geschlossene Fläche, während der gegenüberliegende Rand mit einem transparenten Metallgeflecht abgeschlossen ist. Das gestalterische Konzept mit einer geschlossenen Seite und transparenter Gegenseite ist auf den Treppenabgängen am Brückenrand nahtlos fortgeführt und erzeugt so ein einheitliches Gesamtbild.

Rotkreuz pedestrian bridge
The presented pedestrian bridge in Rotkreuz, Switzerland, connects the station platforms with the neighboring districts and opened in September 2019, after nine months of construction. The steel bridge project was selected as the winning submission in a competition with prequalification entrance requirements. The almost 100 m long steel construction with four elevators and four stairways crosses the railway tracks as a two-span girder. The structure consists of a hollow box girder with a cantilevered rib slab and rests on three robust columns that are rigidly fixed in the foundation.
The design concept focused on a simple, modern appearance. The steel box girder at the rear of the bridge creates a closed surface, while the opposing side ends in a transparent metal mesh. The design concept with a closed side and transparent opposite side is continued on the stairways at the end of the bridge, thus creating a convincing, uniform overall appearance.

Wir gratulieren von ganzem Herzen Stefan Polónyi zu seinem 90. Geburtstag und würdigen einen außergewöhnlichen Menschen.

Im Gespräch:
Im Gespräch mit Lamia Messari-Becker zu Umwelt- und Klimaschutz

Stahlbau in der DDR:
100. Geburtstag von Prof. Werner Gilde

Aktuelles:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt und Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Planen und Bauen kooperieren bei Schutz von Umwelt und Kulturgütern
Bundesverband Deutscher Stahlhandel - Research: Guter Start in ein Jahr voller Ungewissheit
Durchschnittliche BDSV-Lagerverkaufspreise für Stahlsorten in Deutschland

Persönliches:
Stefan Polónyi und der Stahlbau
Lucio Blandini folgt auf Werner Sobek als Leiter des ILEK

Wettbewerbe:
Balthasar-Neumann-Preis 2021 ausgelobt

Tagungen & Veranstaltungen:
2. Symposium Ingenieurbaukunst - Design for Construction am 24. November in Berlin
Neue Abstracts für Eurosteel 2021 bis 31. Oktober 2020 möglich

Einen Besuch wert:
Zentrum Paul Klee Bern

Rezension

ÖSTV News:
Save the Date: 33. Österreichischer Stahlbautag im Mai 2021 in Graz

SZS steelnews:
Corona electronica

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Zum Titelbild:
Das neue Bürogebäude der SV SparkassenVersicherung ist Teil des Glückstein-Quartiers, des wichtigsten Stadtentwicklungsgebietes von Mannheim. Bei der Klimaschutz-Planung für das Dach des neuen Gebäudekomplexes fiel die Wahl sehr schnell auf den Hochleistungsdämmstoff von JACKON Insulation: JACKODUR® Plus. Dank seiner hervorragenden Dämmeigenschaften mit einem Lambdawert von nur &lgr;D = 0,027 W/(m·K) stellt JACKODUR® Plus im Bauprojekt die ideale Lösung für einen nachhaltigen und schlanken Wärmeschutz des Dachs dar, die sich der ambitionierten Gebäudeplanung anpasst. (Foto: Kai Wolf, Firma Lange)

Keine Kurzfassung verfügbar.

Dynamic façade systems can play an important role in the overall performance of the building by adjusting the amount of transmitted solar radiation into the room and responding to environmental conditions. This paper evaluates two types of dynamic facade systems under various control strategies and shows their influences on energy, visual comfort, and thermal comfort in an office building.
This study looks into the simulated hourly/annual results of venetian blinds versus electrochromic glazing (EC) for an open office room with south-facing window shaded/operated by different control strategies such as manual, radiation-based, illuminance-based, and optimal control scenario, to indicate the overall capabilities and limitations of each shading system.
Finally, results show that a well-engineered automatic control strategy can ensure visual and thermal comfort as well as total site energy savings up to 38 % for an EC glazing and up to 49 % for external venetian blinds.

Untersuchung des Potenzials von dynamischen Fassadensystemen: außenliegender Sonnenschutz im Vergleich mit schaltbarer Verglasung
Dynamische Fassadensysteme spielen eine wichtige Rolle in der Leistungsfähigkeit eines Gebäudes, indem sie die Menge der in den Raum durchgelassenen Sonnenstrahlung anpassen und auf die Umgebungsbedingungen reagieren. Dieser Beitrag bewertet zwei Arten dynamischer Fassadensysteme mit verschiedenen Steuerungsstrategien und deren Einwirkungen auf die Energie, die visuelle und die thermische Behaglichkeit in einem Bürogebäude.
Dieser Aufsatz untersucht die simulierten stündlichen/jährlichen Ergebnisse von außenliegenden Jalousien im Vergleich zu elektrochromer Verglasung (EC) für einen Großraumbüro mit nach Süden ausgerichteten Fenstern, die durch verschiedene Steuerungsstrategien wie manuelle, strahlungsbasierte, beleuchtungsstärkenbasierte und optimale Steuerungsszenarien beschattet werden, um die allgemeinen Fähigkeiten und Grenzen beider Verschattungssysteme aufzuzeigen.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine ausgereifte automatische Steuerungsstrategie die visuelle und thermische Behaglichkeit sowie eine standortabhängige Gesamtenergieeinsparung von bis zu 38 % für eine EC-Verglasung und bis zu 49 % für Außenjalousien gewährleisten kann.

Trotz stetig steigender Rechenleistung moderner Computerhardware kann eine instationäre, dreidimensionale, hygrothermische Simulation immer noch ein langwieriger Vorgang sein. Um die Dauer einer Simulation zu reduzieren, stehen Nutzern verschiedene Einflussmöglichkeiten offen, deren Auswirkungen jedoch nur schwer bzw. aufwändig abzuschätzen sind. Der Artikel analysiert anhand zweier Fallbeispiele verschiedene Möglichkeiten, die Simulationszeiten zu reduzieren. Beginnend mit einer Gittersensitivitätsstudie wird die Skalierung des Aufwandes für verschiedene direkte und iterative Gleichungssystemlöser diskutiert. Weiterhin werden numerische Parameter wie Konvergenzfaktoren und Iterationsgrenzen untersucht. Basierend auf integrierten Laufzeitmessungen und Statistiken für verschiedenen Komponenten des Rechenkerns werden die iterativen Lösungsverfahren GMRES und BiCGStab in Kombination mit einem ILU-Vorkonditionierer betrachtet. Die Untersuchungen werden anhand der Software DELPHIN 6 durchgeführt. Der Artikel schließt mit einer Empfehlung für eine günstige Ausgangswahl an Algorithmen und Parametern in Abhängigkeit der Systemgröße und einer kompakten Methodik, diese anhand der Solverstatistiken weiter zu optimieren.

Performance optimization of hygrothermal simulations - Parameter optimization of iterative solvers
Despite continuously enhanced computer hardware, running dynamic 3D hygrothermal simulations may still be a time-consuming process. The duration of simulations may be reduced by user-selected numeric parameters. However, the actual impact of parameters like maximum Krylov subspace, convergence coefficients etc. proves difficult to estimate. In the article different methods of reducing simulation speed are applied to two example cases. Starting with a grid sensitivity study the scaling of effort for different direct and iterative linear equation system solvers is discussed. Further, we investigate parameters influencing the iterative equation system solvers GMRES and BiCGStab in combination with ILU preconditioners. The tests are done with the software DELPHIN 6. The article concludes with recommendation for suitable initial parameter selection based on system size and a short methodology on how to optimize parameters based on collected solver metrics.

Keine Kurzfassung verfügbar.

This paper details parts of the work within the Energie.Digital project which aims at developing an integrated representation of building service systems consisting of technical characteristics, physical and functional semantics as well as operating states and state diagrams. This information needs to be machine- readable and linkable using a global identification key.
The focus of this paper is set on the extraction and aggregation of the semantics of service systems from an Industry Foundation Classes (IFC) file and the development of an ontology based on Semantic Web principles within the environment of the Linked Building Data Community Group of the W3C.

Integrale TGA-Beschreibung: Topologie-Extraktion und TUBES-Ontologie.
In diesem Beitrag werden die aktuellen Ergebnisse des Forschungsprojekts Energie.Digital vorgestellt. Ziel des Projekts ist eine integrale digitale Beschreibung der technischen Gebäudeausstattung. Dies umfasst Informationen zu den physikalischen und funktionalen Verknüpfungen, den technischen Eigenschaften der Komponenten sowie zu Betriebsmodi und Ablaufdiagrammen. Diese Informationen müssen maschinenlesbar und über einen Anlagenkennzeichenschlüssel verlinkbar sein.
Im Folgenden wird zum einen die Extraktion und Vereinfachung der topologischen Beschreibung der Systeme der technischen Gebäudeausrüstung aus einem IFC-Modell, anderseits die Entwicklung einer Ontologie beschrieben. Diese basiert auf den Prinzipien des Semantic Web und integriert sich in die Umgebung innerhalb der Linked Building Data Community Group des W3C.

In this paper, a hierarchical Modelica-based Model Predictive Control (MPC) is presented in order to control complex building energy systems with different dynamics. The hierarchical MPC concept tackles the problem of controlling buildings with both slow dynamics such as in thermally activated building systems (TABS) and fast dynamics such as in air handling units (AHUs). It addresses prediction errors of system disturbances (e.g. weather, occupancy) and ensures anticipation, reactivity and real-time capability. Further, the concept allows for considering both thermal and visual comfort by integrating a norm-based Venetian blind model. It calculates the transmission of total energy and light for direct and diffuse solar radiation based on the controlled inclination angle and vertical position of the slats. The benefits compared to single MPC, Rule-Based-Control (RBC) and Proportional-Integrative-Derivative (PID) strategies are demonstrated in simulations on a nonlinear Modelica model.

Hierarchische modellprädiktive Regelung für komplexe Gebäudeenergiesysteme
In diesem Beitrag wird eine hierarchische Modelica-basierte modellprädiktive Regelung (MPC) vorgestellt, um komplexe Gebäudeenergiesysteme mit unterschiedlichen Dynamiken zu regeln. Das hierarchische MPC-Konzept adressiert die Herausforderung in Gebäudeenergiesystemen, in denen gleichzeitig sowohl langsame Dynamiken wie in thermisch aktivierten Bauteilsystemen (TABS) als auch schnelle Dynamiken wie in Lüftungsgeräten geregelt werden. Der Ansatz berücksichtigt mögliche Vorhersage-Fehler von System-Störgrößen (z. B. Wetter, Belegung) und stellt Antizipation, Reaktivität und Echtzeitfähigkeit sicher. Darüber hinaus ermöglicht die Modellierung die Berücksichtigung sowohl des thermischen als auch des visuellen Komforts durch Integration eines Norm-basierten Modells für Jalousien. Es berechnet die Transmission von Gesamtenergie und Licht für direkte und diffuse solare Strahlung basierend auf der Steuerung des Neigungswinkels und der vertikalen Stellung der Lamellen. Die Vorteile gegenüber einer einzelnen MPC, regelbasiertem Ansatz (RBC) und PID-Reglern werden in Simulationen an einem nichtlinearen Modelica Raum-Modell demonstriert.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz beschrieben, bei dem der Modellierungs- und Simulationsprozess für das Innenraumklima von Gebäuden vollständig in einer Virtual Reality (VR)-Umgebung stattfindet. Auf diese Weise wird der Simulationsexperte bezüglich des Raumdesigns, der räumlichen Wahrnehmung und der Interaktion mit dem Raummodell immersiv eingebunden. Das durch die Interaktionen sich ergebende simulierte Innenraumklima und weitere Größen wie z. B. Energiebedarfe werden dem Nutzer in der VR-Umgebung als Feedback visualisiert.
Zur softwaretechnischen Realisierung des beschriebenen Ansatzes wurde das Modelica-Werkzeug Dymola mit der Spiele-Engine Unity zu einem Gesamtsystem integriert, wobei zwischen beiden Programmen ein bidirektionaler Datenaustausch erfolgt. Die Basis der Berechnungen in Dymola bilden hierbei das thermische Gebäudemodell der Modelica-Bibliothek BuildingSystems. In Unity wurde zur Realisierung der VR-Simulationsumgebung ein Head-Mounted Display eingebunden und die zwei Modi “Modelling” und “Simulation” prototypisch implementiert und in einem Simulationsszenario evaluiert.

Development of a virtual reality environment for interactive thermal room simulation
This article describes an approach in which the modeling and simulation process for the indoor climate of buildings takes place entirely in a virtual reality (VR) environment. In this way, the simulation expert is immersively involved with regard to the spatial design, spatial perception and interaction with the spatial model. The simulated indoor climate resulting from the interactions and other variables such as energy demands are visualized in the VR environment as a feedback to the user.
To implement the described approach in terms of software, the Modelica tool Dymola was integrated with the game engine Unity to form a complete system, with bidirectional data exchange taking place between the two programs. The building model of the Modelica library BuildingSystems forms the basis of the building physics calculations in Dymola. In Unity, a head-mounted display was integrated to implement the VR simulation environment, and the two modes “modeling” and “simulation” were prototypically implemented and evaluated in a simulation scenario.

Ceiling fans allow an increase of the local air velocity on the human body. The associated heat transfer increases user's temperature tolerance in warm environments.
In the presented study, the differences in the application of statistical turbulence models (RANS) for modelling the air flow induced by a ceiling integrated fan is outlined with particular focus on comparing steady and transient simulations. Results of a CFD simulation (Fluent) are shown and compared with measured data of the horizontal velocity distribution.
The study shows that especially the transient simulation using the Realizable k-&egr; model shows a stable convergence behaviour regarding the residuals as well as target values. But at 1.1 m above the floor, the mean absolute error of the transient simulation is larger compared to the stationary model using the Multiple Reference Frame (MRF) approach. Despite the stationary model produces an unrealistic velocity distribution in the immediate vicinity of the fan, if the moving zone needs to be small due to obstacles. For a freely suspended ceiling fan, the moving zone can be adjusted accordingly and the flow pattern can be improved. But modelling a ceiling integrated fan with a fan housing and obstacles in the near region, transient simulations using rigid body motion are required for accurate results.

Vergleich stationärer und transienter RANS-Modellierung zur Analyse der räumlichen Geschwindigkeitsverteilung unter Anwendung deckenintegrierter Ventilatoren
Deckenventilatoren ermöglichen eine Erhöhung der lokalen Luftgeschwindigkeit am menschlichen Körper. Durch die damit verbundene Wärmeabfuhr steigt die Nutzertoleranz gegenüber warmen Umgebungen.
In dieser Studie wird die Anwendung statistischer Turbulenzmodelle (RANS) zur Modellierung der durch deckenintegrierte Ventilatoren induzierten Luftströmung dargestellt. Ein besonderer Fokus wird hierbei auf den Vergleich zwischen stationärer und transienter Simulation gesetzt. Die Ergebnisse der CFD-Simulation (mittels Fluent) werden mit Messergebnissen der horizontalen Geschwindigkeitsverteilung verglichen.
Die Studie zeigt, dass die transiente Simulation mittels Realizable k-&egr; Modell zwar ein stabiles Konvergenzverhalten sowohl seitens der Residuen, als auch der Zielwerte aufzeigt, im Vergleich zur stationären Berechnung jedoch der mittlere absolute Fehler in 1,4 m Entfernung zum Ventilator größer ist, obwohl die stationäre Modellierung mittels des Multiple Reference Frame (MRF)-Verfahrens ein nicht physikalisch begründbares Geschwindigkeitsfeld in der unmittelbaren Umgebung des Ventilators hervorruft. Die Ursache dafür, dass die stationäre Lösung mittels MRF nicht konvergiert, ist auf die räumliche Begrenzung der rotierenden Zone zurückzuführen, so wie es bei deckenintegrierten Ventilatoren durch das Ventilatorgehäuse der Fall ist. Demgegenüber bei frei im Raum hängenden Ventilatoren die rotierende Zone entsprechend adaptiert und das Konvergenzverhalten verbessert werden kann.

Keine Kurzfassung verfügbar.

Eine neue Methode und Prozesskette zur Evaluierung des thermischen Komforts bzw. der Wärmebelastung in urbanem Gebiet wird formuliert und anhand einer Fallstudie in einem städtischen Quartier erprobt. Die Methode berücksichtigt insbesondere die Signifikanz aller relevanten Strahlungseinflüsse in Bezug auf das Hitzeempfinden. Zur möglichst exakten Bestimmung derselben werden anhand von Drohnenbefliegungen radiometrische Messungen vorgenommen. Die ermittelten Daten werden in ein detailliertes 3D-Stadtmodell übertragen und auf Basis eines Monte-Carlo Samplingalgorithmus unter Berücksichtigung der humanen Topologie ausgewertet. Die so errechneten lokalen mittleren Strahlungstemperaturen werden für die Erstellung von hochaufgelösten thermischen Komfortkarten und zur Identifizierung und Beurteilung lokaler Hotspots und relevanter Einflussgrößen herangezogen.

Urban thermal comfort maps based on a three-dimensional sampling algorithm and UAV-based radiometric measurements
A new methodology and workflow to assess outdoor thermal comfort and thermal stress in urban areas is developed. The new methodology is applied to a case of an urban quarter in the city of Graz. The method recognizes the significance of detailed and accurate spatially resolved determination of mean radiant temperatures taking into account all relevant radiative components. The method relies on 3D-data acquired from drone (unmanned aerial vehicles UAV) flights, pre-existing city models and a Monte-Carlo ray-tracing algorithm using directional sampling curves based on a 3D-model with human topology. The detailed three-dimensionally determined mean radiation temperatures are used to calculate thermal comfort level maps using UTCI and PMV calculation.

The use of Building Information Modeling (BIM) is becoming more and more state-of-the-art in the construction and real estate industries. Mechanical, electrical, and plumbing (MEP) has a major part in this field. The quality of MEP in the planning and the construction phase of a building is crucial for energy consumption and human comfort within the building. To benefit from the advantages of the BIM methodology, a high-quality data model is needed to ensure the availability of necessary information of a complete life cycle of a building. The Austrian research project metaTGA provides solutions for high-quality data models. The paper will provide information about: how do MEP openBIM data models need to look like? What are the major development steps of these models? How are they applied in a BIM project including first practical feedback? How does the process support quality measures for BIM projects?

Das Forschungsprojekt metaTGA: eine Chance für BIM im Bereich der Technischen Gebäudeausrüstung
Der Einsatz von Building Information Modeling (BIM) wird in der Bau- und Immobilienbranche immer mehr zum State-of-the-Art. Heizung, Klimatechnik, Lüftung und Sanitär (HKLS), vor allem die Qualität der Planung, spielen dabei eine immer größere Rolle, sowohl für den Energieverbrauch als auch für den Komfort eines Gebäudes. Um dabei die Vorteile von BIM nutzen zu können, ist ein qualitativ hochwertiges Datenmodell erforderlich um sicherzustellen, dass alle notwendigen Informationen eines Gebäudes über den gesamten Lebenszyklus für die weitere Verwendung zur Verfügung stehen. Dahingehend bietet das österreichische Forschungsprojekt metaTGA Lösungen für hochqualitative Datenmodelle an und untersucht im vorliegenden Aufsatz folgende Themen bzw. Fragestellungen: Wie müssen leistungsstarke openBIM-Modelle aussehen? Wie schauen die wichtigsten Entwicklungsschritte der Modellierung aus? Wie wird erstes Feedback aus BIM Demo-Projekten berücksichtigt? Wie unterstützt metaTGA hinsichtlich Qualitätssteigerung in BIM Projekten?