Effekte der Luftströmung auf das hygrothermische Verhalten von leichten Umfassungskonstruktionen

Air flow effects on the hygrothermal behaviour of lightweight wall assemblies. The paper presents the governing equations and assumptions of a newly developed model for Coupled Heat, Air Moisture and Pollutant Simulation (CHAMPS). An approach for considering three‐dimensional air flow effects is introduced. The capabilities of the numerical model are demonstrated by application to a lightweight wall assembly and a roof construction used in moderate climate zones.     

Untersuchungen zum Verhalten von mit Nanopartikeln imprägniertem Holz bei Freibewitterung

Es wurde die Witterungsbeständigkeit von Fichtenholz und Buchen holz nach Beschichtung mit verschiedenen nanoskaligen Hydrophobierungsmitteln und vergleichsweise dazu mit einem üblichen Lack getestet. Die Imprägnierung des Holzes erfolgte über Streich‐ oder Druckimprägnierung. Erfasst wurden Änderungen der Farbkennwerte, der Benetzungswinkel, der Holzfeuchte sowie der visuelle Gesamteindruck. Bei allen Materialien und Beschichtungs arten trat bereits nach kurzer Zeit eine Vergrauung auf. Diese war beim Standardlack am geringsten. Diese Tendenz spiegeln auch die Farbmessungen wieder. Der Benetzungsrandwinkel reduzierte sich zunehmend, das zeigt, dass der Hydrophobierungseffekt nach lässt. Beim Standardlack war der Effekt deutlich geringer ausgeprägt. Insgesamt zeigt sich, dass es weder mit Streich‐ noch mit Druckimprägnierung gelang, das Imprägnierungsmittel ausreichend tief in das Holz einzubringen und zu fixieren. Dies deckt sich mit den Ergebnissen der Flüssigkeitsaufnahmekoeffizienten, über die in vorangegangenen Arbeiten berichtet wurde. Investigation regarding the behaviour of wood impregnated with nano‐particles and exposed to the open weather. The weather resistance of Norway spruce and beech wood has been tested following coating with various nano‐scale hydrophobising compounds, and has been compared with reference samples that were coated with a standard varnish. The impregnation of the timber was carried out by brush coating or a pressure process. The test results focused on changes in colorimetric values, wetting angle, timber moisture and the overall appearance. All materials and types of coating were subject to a greying of colour after a short while. The standard varnish showed the least discoloration. This tendency was also reflected in the colorimetric measurements. The wetting edge angle increasingly reduced, indicating that the hydrophobising effect was also reducing. With the standard varnish, this effect was clearly less pronounced. Overall, the tests showed that it had not been possible to inject the timber sufficiently deeply with the impregnation compound, and fix it, with either the brush or pressure impregnation method. This confirms the findings obtained in fluid retention co‐efficient tests which were reported in previous articles.     

Ausstattung von Klassenräumen mit Einrichtungen zum Temperieren,Lüften und Belichten

Fast alle Schulräume werden in Deutschland ausschließlich über Fenster mit Außenluft versorgt. Messungen haben gezeigt, dass die Belüftung der Schulräume vor allem in der kalten Jahreszeit unzureichend ist. Hybride Lüftungssysteme mit einer automatischen Unterstützung der Fensterlüftung könnten eine Möglichkeit bieten, die Häufigkeit schlechter Innenluftqualität in Schulen zu minimieren. Hierbei ist die Anordnung der dezentralen Zuluftöffnungen in den Fassaden eine der kritischsten Systemkomponenten, und es besteht gerade bei Schulgebäuden weiterer Untersuchungs‐ und Optimierungsbedarf. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Verbund‐ projektes “Heizenergieeinsparung, thermische Behaglichkeit und gute Luftqualität in Schulgebäuden durch hybride Lüftungstechnik” werden die Eigenschaften von Klassenräumen im Landkreis Miesbach bezüglich der Temperierung, Belüftung und Belichtung aufgenommen. Die Begehung von 22 Schulen im Landkreis Miesbach ermöglicht für einen gesamten Landkreis die Bewertung der baulichen Gegebenheiten, welche die raumklimatischen Verhältnisse entscheidend beeinflussen. Die Belegungsdichte der Klassenräume im Landkreis Miesbach ist eher als normal bis gering einzustufen, da in ca. 80 % der Räume der Mindestwert von 2 m² je Schüler eingehalten wird. 88 % der untersuchten Räume weisen eine mittlere bis hohe thermische Masse auf. Die meisten Klassenräume im Landkreis haben einen Fensterflächenanteil von 30 bis 60 %. Etwa 50 % der Räume besitzen keinen Sonnenschutz. Der bauliche sommerliche Wärmeschutz muss überwiegend als unzureichend bewertet werden. Etwa zwei Drittel der Klassenräume weisen eine gute bis mittlere Tageslichtversorgung auf. Die Klassenräume werden über Fenster belüftet. Die Fassaden besitzen vielfältige Öffnungsmöglichkeiten, wobei Drehkippflügel und Schwingflügel am häufigsten angetroffen werden. Equipment of classrooms with systems for maintaining temperature, for ventilation and for illumination. Most German classrooms are not equipped with mechanical ventilation systems. Natural ventilation controlled by the occupants opening the windows is the main way to provide fresh air. Measurements in real classrooms showed that the ventilation especially in cold season is insufficient. Hydrid ventilation systems with automatically controlled windows might reduce the prevalence of high carbon dioxide concentration inside the classrooms. The position of the air supply opening in the façade is the most sensible design task. There is still a big potential for optimization. In the frame of the project “Energy saving, thermal comfort and good indoor air quality in schools using hybrid ventilation” supported by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Technology the properties of classrooms in the county Miesbach/Germany regarding thermal comfort, ventilation and illumination were collected. In sum data of 106 classrooms in 22 schools were collected. The density of persons is normal to low. Approximately 80% of the rooms offer at least 2 or more square meter per pupil. 88% of the investigated classrooms are built with medium or high thermal mass. The glazed facade area is between 30 and 60% for most of the classrooms. 50% of the classrooms do not have any sun shading device. The summer overheating protection by passive means is insufficient. Two thirds of the classrooms offer a good to acceptable daylight condition. The classrooms are ventilated by opening the windows. There are different opening types of the windows and several combinations of the types in the façades. Tilt and turn windows and the horizontally pivot‐hung type are the most prevalent types.     

Überlegungen zum hygrothermischen Verhalten von Außenwänden im Holztafel‐/Holzrahmenbau mit direkt beschichteten Beplankungen

Im vorliegenden Artikel wird gezeigt, dass es möglich ist, im Versuch erhaltene hygrothermische Messwerte aus Bewitterungsversuchen an Außenwänden im Holztafel‐/Holzrahmenbau mit direkt beschichteten Beplankungen mit dem Programm WUFI 4.0 nachzurechnen. Anschließend erfolgte die hygrothermische Berechnung der Wandkonstruktionen mit dem in WUFI 4.0 enthaltenen Klimadatensatz von Holzkirchen. Die erhaltenen Zeitkurven der relativen Luftfeuchte und Lufttemperatur dienten als Eingabewerte in WUFI‐BIO 2.0 zur Berechnung des Risikos eines Schimmelpilzwachstums in der Konstruktion. Das Risiko eines Schimmelpilzwachstums in der Konstruktion konnte mit den Berechnungen nicht generell ausgeschlossen werden. Es wird empfohlen, innere Dampfbremsfolien mit s_d ⩾ 25 m zu verwenden. Weiterführende Untersuchungen sollten an realen Bauobjekten erfolgen. To observe the hygrothermal behavior of exterior walls in timber frame construction with direct rendered sheathings. The presented paper shows that it is possible to calculate with the program WUFI 4.0 the hygrothermal measurement data of weathering tests in the climate chamber on exterior walls in timber frame construction with direct rendered sheathings. Afterwards, hygrothermal calculations of walls under the use of climate data from Holzkirchen/Germany were conducted. The obtained relative humidity time diagrams and temperature time diagrams were used as input values in WUFI‐BIO 2.0 to calculate the risk of mould growth in the construction. In general, the risk of mould growth in the construction could not be excluded with the calculations. Therefore, the use of interior vapor barrier sheets with s_d ⩾ 25 m is recommended. Further research should take place on real buildings.     

Experimentelle Untersuchungen zum dynamischen Verhalten von Eisenbahnbrücken mit Schotteroberbau

Im Zuge der Erhöhung der Reisegeschwindigkeit der Westbahnstrecke auf bis zu 250 km/h wurden in den letzten Jahren von Seiten der ÖBB zahlreiche dynamische Brückenmessungen in Auftrag gegeben. Dabei konnte festgestellt werden, dass Berechnung und Realität meist sehr stark differieren können. Dies liegt einerseits im Umstand, dass für Berechnungsmodelle im Zuge der Aufwandsminimierung immer gewisse Vereinfachungen in der Modellbildung vorgenommen werden müssen und somit die realen Verhältnisse nur bedingt abgebildet werden können, zum anderen ergeben sich durch konservative Annahmen der Normung stark auf der sicheren Seite liegende Eingangsgrößen. Gerade im Hinblick auf dynamische Berechnungen gibt die Norm für die anzusetzende Dämpfung des Systems sehr stark auf der sicheren Seite liegende Werte vor, welche gerade für Eisenbahnbrücken mit Schotteroberbau die realen Verhältnisse nicht abbilden. Um diesem Umstand Folge zu leisten, wurden in Zusammenarbeit mit der ÖBB Versuche an einer realen Brückenstruktur durchgeführt. Die folgenden Seiten beinhalten die Ergebnisse und Auswertungen der dynamischen Schwingungsmessungen einer Eisenbahnbrücke aus Stahl auf der Strecke der Donauuferbahn zwischen St. Valentin und Krems. Dynamic behaviour of a railway bridge with ballast superstructure — field trials and modal identification. The technical progress in the construction of railway bridges enables the realisation of more and more slender and lightweight structures. Also, the axle loads and travelling speeds of the operating trains were constantly increased over the past. Caused by these developments, the dynamic behaviour of railway bridges is getting more and more important for the design and construction of new structures or refurbishment purposes. To investigate the dynamic interaction between the ballast superstructure and the structure of the bridge, an experimental bridge has been built and tested with an innovative system of two eccentric weight vibration generators based on the methods of experimental modal analysis using the resonance method. The experiments show that the ballast superstructure affects the damping and the dynamic behaviour of the bridge in a nonlinear way. The following paper deals with the verification of the results achieved in the laboratory by carrying out field trails on existing railway bridges.     

Biegedrillknicken von Trägern mit einfach‐symmetrischen Profilen

Lateral torsional buckling of girders with monosymmetric cross‐sections. The determination of the critical moment for lateral torsional buckling constitutes a main design issue for steel girders subjected to bending moments. This paper presents simple formulae for the estimation of the critical moment for simply supported girders subjected to end moments and transverse loading. The formulae cover a wide range of practical applications. They are derived by formulation of the relevant energy potential and solution by means of the Ritz method. For the angle of twisting one series terms are considered. The accuracy in comparison with more elaborated solutions by means of more series terms is examined. The comparison shows the adequacy of the proposed method.     

Verhalten von EPS‐Hartschaumstoffen unter langzeitiger Druckbeanspruchung

Long term compressive creep behaviour of expanded polystyrene foam EPS. Increased requirements on the thermal protection of buildings are the reason that thermal insulation in long term load bearing applications is necessary. In connection with this, there was the necessity to determine long term creep behavior of EPS foam materials. These examinations show that the long term creep behavior of EPS foam can be described very well and extrapolated for far over 50 years with the Findley approach according to EN 1606.