Static tests on road bridge made from steel corrugated plates

Statische Versuche an Straßenbrücken aus Stahlwellblechen. Der Beitrag behandelt eine neue Bogenbrücke aus Stahlwellblechen, die Straßenbrücke über den Plawna‐Fluß zwischen Bystrzyca Klodzka und Ladek Zdroj in Stary Waliszow, Polen. Die Brücke ersetzt eine alte Steinbogenbrücke, die infolge der Flut im Jahre 1997 zerstört wurde. Die Stahlbrücke ist auf zwei Einzelfundamenten aus Stahlbeton gegründet. Ihre effektive Stützweite beträgt 10,00 m und ihre lichte Höhe 4,02 m. Es werden Versuchsergebnisse vorgestellt, die sich aus drei statischen Lastfällen nach vier Jahren Betriebsdauer ergaben. Die Mittelwerte der gemessenen Verschiebungen und Verformungen in ausgewählten Punkten und Elementen der Stahl‐Schalenkonstruktion lagen deutlich unter den für dieselbe Last errechneten Werten. Seit diese Art von Brückenentwürfen mehr und mehr für kleine und mittelgroße Brücken übernommen wird, können die aus den vorgestellten Versuchen gezogenen Schlußfolgerungen für die gesamte Klasse solcher Brückenkonstruktionen verallgemeinert werden.     

Design rules for lateral torsional buckling of channel sections subject to web loading

Bemessungsregeln für das Biegedrillknicken von U‐Querschnitten unter Belastung in Stegebene. In der Praxis kommen häufig U‐Querschnitte zum Einsatz. Eurocode 3 enthält jedoch keine Bemessungsregeln für exzentrisch, d.h. nicht im Schubmittelpunkt, belastete Träger mit U‐Querschnitt. In diesem Beitrag werden fünf Bemessungsvorschläge vorgestellt, erläutert und ihre Anwendbarkeit mit Hilfe von Finite‐Element‐Berechnungen überprüft. Die berechneten Tragfähigkeiten der Bemessungsmodelle werden mit Traglasten verglichen, die auf Grundlage von geometrisch und materiell nichtlinearen Berechnungen an Trägern mit Imperfektionen (GMNIA) ermittelt wurden. In der numerischen Parameterstudie werden die Querschnittsabmessungen, das Verhältnis von Spannweite zur Trägerhöhe, der Lasttyp und der Lastangriffspunkt variiert. Die Belastung wirkt jedoch lediglich in Stegebene. Basierend auf einem der bisherigen Bemessungsvorschläge wird im Rahmen dieser Untersuchung ein neuer Bemessungsvorschlag formuliert, der die Regelungen des Eurocode 3 widerspruchsfrei ergänzt.     

Berücksichtigung der Fließgeschwindigkeit bei Hochwasser‐Schadensmodellen

Die Quantifizierung der Schadenspotentiale infolge Hochwasser setzt realistische Zusammenhänge zwischen Einwirkungs‐ und Verlustkenngrößen voraus. Da sich herkömmliche Schadensfunktionen auf den Zusammenhag zwischen Fluthöhe und den versicherungsseitig nachvollziehbaren Kosten für eine bestimmte Nutzungsklasse (wie. z. B. private Wohngebäude) beschränken, fehlt zum einen die notwendige Differenzierung nach den für die Widerstandsseite relevanten Merkmalen, zum anderen bleiben weitere Einwirkungsgrößen wie die Fließgeschwindigkeit unberücksichtigt. Auf der Grundlage einer einheitlichen Datenerhebung wurde ein System entwickelt, mit dem die strukturelle Schädigung eines Bauwerks oder eines betroffenen Bauwerksbestands für konkrete Hochwasserszenarien bestimmt werden kann. Dieses Instrumentarium wird erweitert, so dass der Zusammenhang zwischen den Einwirkungskenngrößen Überflutungshöhe und Fließgeschwindigkeit und dem strukturellen Schaden hergestellt werden kann. Die Studie stützt sich auf dabei zwei Datensätze, die nach dem Hochwasser 2002 erhoben wurden: – Datensatz 1 bezieht sich auf eine schriftliche Befragung, welche zwischen 2002 und 2004 in Sachsen durchgeführt wurde. – Datensatz 2 stellt dabei das Ergebnis einer Auswertung von Schadensgutachten im Auftrag der Landestalsperrenverwaltung Sachsen dar. Im Ergebnis kann ein neuartiger Typ von Verletzbarkeitsfunktionen bereitgestellt werden, der den Zusammenhang zwischen Überflutungshöhe, Fließgeschwindigkeit und den Schadensgraden D_i in Abhängigkeit von der konkreten Bauwerksverletzbarkeit beschreibt. Mit Hilfe ebenfalls neu entwickelter Schadensfunktionen werden die so berechneten Schadensgrade in konkrete Verlustaussagen überführt. Wie an drei Testgebieten im Freistaat Sachsen nachgewiesen werden kann, gelingt es mit diesen Funktionen, die gemeldeten Verluste infolge des Hochwassers 2002 in guter Übereinstimmung nachzuvollziehen. Im Weiteren werden erste Untersuchungen zum Einfluss der städtebaulichen Einbindung und der Anströmrichtung auf die strukturellen Schäden vorgestellt. Consideration of flow velocity in flood damage models. Reliable prognoses of building damage caused by flood impact require realistic relationships between action and damage or loss describing parameters. Due to the fact that commonly applied damage functions are related to the different usage classes (i.e. private housing), the required differentiation according to the parameters on the resistance side is still missing and further impact parameters like flow velocity remain unconsidered. On the basis of the August 2002 Saxony flood data base, a method to determine the structural damage for any given flood scenario was developed. This method is improved to consider the correlation between inundation level and flow velocity and structural damage. The study is based on two different datasets collected after the flood 2002 in Saxony: – Dataset 1 is related to the outcome of a questionnaire survey performed by the authors between 2002 and 2004. – Dataset 2 is the outcome of an evaluation of damage expertises by order of the “Landestalsperrenverwaltung Sachsen”. A set of new Specific Vulnerability Functions (SVF) for calculation of damage grades is derived considering the inundation level and the flow velocity depending on the vulnerability of the predominant building types. Based on new developed Specific Damage Functions (SDF) the calculated damage grades are transferred into loss estimates. The developed tools are applied to the reinterpretation of the August 2002 flood damage. Results of the approach are presented for three different study areas in the free state of Saxony. In all cases a remarkable good agreement between the predicted and the reported loss can be stated. First investigations with respect to the location of buildings, the direction of inflow and the structural damage are represented.     

Retrofitting of the Slovene Ethnographic Museum

Sanierung des Slowenischen Ethnographischen Museums. Dieser Artikel beschreibt den technischen Teil der im Rahmen des Museumsprojektes durchgeführten Maßnahmen. Bei den erstaunlich guten Ergebnissen handelt es sich sozusagen um die Spitze eines Eisberges. Der FuE‐Teil dieses Projektes erwies sich als sehr positiv, während es erhebliche Probleme im Zusammenhang mit Bürokratie, technischer Leitung, mangelnder Vertrautheit mit neuen Methoden und ausführenden Firmen gab. Die Sanierung umfasste im Wesentlichen zwei Bereiche: neue Gebäudehülle, neues Klimawandtafelsystem als Ersatz für die ursprünglich vorgesehene Klimaanlage, Lüftung für physiologische und Kühlzwecke, sowie ein Gebäudemanagementsystem zur automatischen Koordinierung der Anforderungen bezüglich Temperatur, Luftfeuchte und Luftqualität, in Verbindung mit einem permanenten Überwachungssystem. Es gilt zu betonen, dass der Erfolg solcher Projekte von der umfassenden Zusammenarbeit aller Beteiligten von Beginn an abhängt.     

Auswirkungen von Vereinfachungen bei der Flächenerfassung für Mehrzonenbilanzen auf die Energiebedarfsermittlung

Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude erforderlich, was auch eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen mit sich bringt. Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehüllfläche im Ein‐Zonen‐Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehrzonenmodell nach DIN V 18599 stattfindet [1]. In diesem Artikel wurden zwei Methoden diskutiert. Beim einfachen Verfahren erfolgt die Verteilung der Hüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung. In Teil 1 wurde der Einfluss auf den flächenbezogenen Fehler aufgezeigt [1]. Der vorliegende Teil 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf den Energiebedarf und führt beide Analysen zusammen. Ziel der Untersuchungen war die Bewertung, ob für die Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs im Rahmen der Erstellung eines Energieausweises die Flächen und Stoffwerte der Gebäudehülle auf Gebäudeebene definiert und dann nach einem vorgegebenen Schlüssel (einfaches und erweitertes Verfahren) auf die Zonen aufgeteilt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fehler im Energiebedarf gering und für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Das Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudemodell im Rahmen der Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen. Die vorgestellten Vereinfachungen finden Anwendung in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden. The effects on energy demand analysis of the simplified surface area calculation and zoning model. The energy performance assessment of non‐residential buildings generally requires a detailed zoning procedure, which in turn leads to a time‐consuming allocation of the envelope surface areas to the individual zones. The first part of the study, in [1], describes a simplified procedure, whereby the building is analysed according to a single‐zone model whereas the energy balance in the multi‐zone model is calculated according to DIN V 18599. In this paper two methods are discussed. The simplified procedure uses an algorithm to allocate the building envelope surface area automatically to the zones. The extended procedure enables precise allocations starting from the zone level. In part 1 the influence on error relating to allocation based on envelope surface area is revealed. The following part 2 of the report examines the effects on energy demand, combining the two analyses. The results show that the errors in energy consumption for heating, cooling and lighting are minor and sufficiently precise for the scope of the pre‐assessment required for a building permit. The procedure is designed to enable the building model to be made more detailed and precise during the planning phases of the project without losing the underlying data. The simplifications presented will be implemented in the new Luxembourg EnEV for the energy performance assessment of non‐residential buildings.     

Schweißnahtnachbehandlung mit höherfrequenten Hämmerverfahren – Ermüdungsfestigkeit,Qualitätssicherung,Bemessung

Im Rahmen des Forschungsprojekts REFRESH wurden umfangreiche systematische Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit mit höherfrequenten Hämmerverfahren nachbehandelter Schweißnähte durchgeführt. Die statistisch abgesicherten Ergebnisse belegen die hohe ermüdungsfestigkeitssteigernde Wirksamkeit der Verfahren und ermöglichten die Entwicklung eines experimentell abgesicherten Bemessungskonzeptes. Um die Anwendung überwachen zu können und die Behandlungsqualität sicherzustellen, wurde ein Qualitätssicherungssystem und ein Anforderungskatalog an das Fachpersonal erarbeitet. Die Zertifizierung der Verfahren erfolgt auf Basis eines gemeinsam von der Bundesanstalt für Materialforschung und ‐prüfung und der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität Karlsruhe erarbeiteten Zertifizierungssystems. Postweld treatment by high frequency hammer peening methods – fatigue resistance, quality control, design. In the range of the research project REFRESH comprehensive, systematic investigations regarding the fatigue resistance of welds treated with high frequency peening methods have been conducted. The statistically confirmed results prove the high beneficial effect of the methods and allowed to develop an experimentally verified design concept. In order to control the application quality and to ensure the desired effects a quality assurance system and a catalogue of requirements for specialists has been worked out. The certification of the methods is performed on the base of a common certification system, developed by the German Federal Institute for Material Research and Testing (BAM) and the Research Centre for Steel, Timber and Masonry, University of Karlsruhe.     

Entwicklung allgemeiner Entwurfsgrundsätze für Hängernetze von Netzwerkbogenbrücken

Um die statischen Vorteile von Netzwerkbogenbrücken effizient nutzen zu können, ist die Anordnung der Hänger von großer Bedeutung. Der Tragwerksentwurf wird deshalb wesentlich von der Wahl des Hängernetzes bestimmt. Hängerneigung, Hängeranzahl und die Lage der Hängeranschlusspunkte beeinflussen die Spannungszustände sowohl in Bogen und Versteifungsträger als auch in den Hängern in erheblichem Maße. So wird zum Beispiel die Größe der Biegemomente in Bogen und Untergurt durch die Anzahl der Hänger und die damit verbundenen Abstände der Anschlüsse bestimmt. Des Weiteren ist die Hängerneigung ein entscheidender Faktor für die Anzahl der Ausfälle der druckschlaffen Hänger oder die Größe der Spannungsamplituden der Hänger. Nicht minder wichtig ist jedoch auch das ästhetische Erscheinungsbild des Tragwerkes, welches erheblich durch die Art und Weise der Hängeranordnung geprägt wird. Um das effizienteste Hängernetz zu ermitteln, werden fünf mögliche Hängernetze mit variierenden Hängerneigungsparametern, Stützweiten und Bogenhöhen (f/l‐Verhältnisse) hinsichtlich gezielt ausgewählter statischer Kriterien untersucht und bewertet. Daraus resultierend werden Empfehlungen formuliert, die dem Ingenieur die Wahl eines für entsprechende Rahmenbedingungen geeigneten Hängernetzes erleichtern. Abschließend erfolgt ein Vergleich zwischen einer Brücke mit einem nach den erhaltenen Erkenntnissen konstruierten Hängernetz und einem Tragwerk, bei dem die Hänger ähnlich zu bereits ausgeführten Netzwerkbogenbrücken angeordnet sind. Development of general design principles for the hanger arrangements of network arch bridges. To use the static advantages of network arch bridges efficiently, the arrangement of the hangers is very important. The stress conditions in the arch and lower chord are strongly affected by the slope of the hangers, the number of the hangers and the position of the hanger connection points. For example, the size of the bending moments in the arch and lower chord depends on the number of hangers and the associated distances between the connection points. Furthermore, the slope of the hangers is a decisive factor for the number of relaxed hangers and the size of the stress amplitudes. Not less important is the aesthetic view of the structure, which is influenced by the kind of hanger arrangement. To optimize the hanger‐network, different kinds of hanger arrangement methods have been investigated, considering different hanger slopes for each hanger. Five different and possible hanger arrangements with varying parameters (slope of the hangers, number of the hangers, span of the bridge, arch rise) have been analysed in respect to systematic selected static criterions. On the basis of these investigations, recommendations are given for engineering applications how to choose an optimized hanger arrangement according to different geometrical bridge parameters. Finally, a comparison between a network arch, based on the results of the analyses, and a structure with a hanger slope similar to existing network arch bridges is shown to clarify the advantages of the developed hanger arrangement.     

Vereinfachtes Flächenerfassungsmodell für Mehrzonenbilanzen

Bei der energetischen Bilanzierung nach DIN V 18599 müssen Gebäude aufgrund unterschiedlicher Nutzungseigenschaften zoniert werden. Auch die Gebäudehüllfläche wird nach diesen Kriterien aufgeteilt und den Zonen zur weiteren Berechnung zugewiesen. In der Praxis ist die Aufteilung der inneren Zonenumschließungs‐ und der äußeren Gebäudehüllfläche mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Etwa 50 % der Zeit wird für die Zonierung und die Ermittlung dieser Flächen‐ und Bauteileigenschaften benötigt. Zur Verringerung des Zeitaufwandes wurde eine Methode entwickelt, mit welcher die Gebäudehülle ähnlich dem 1‐Zonen‐Modell erfasst werden kann. Die Hüllfläche wird den Zonen vereinfacht zugeordnet, sodass die eigentliche Berechnung in der Mehrzonenbilanz erfolgen kann. Dies bringt wesentliche Vorteile bei der Auslegung und Optimierung nachgeschalteter Anlagentechnik mit sich. Die Verteilung der thermischen Hüllflächen erfolgt bei diesem vereinfachten Verfahren in Abhängigkeit von der Zonengröße und kann über ein Wichtungsverfahren beeinflusst bzw. korrigiert werden. Untersuchungen an mehreren Gebäuden haben gezeigt, dass die Flächenverteilung mit einer guten Genauigkeit eingesetzt werden kann, wobei eine “intelligente” Zuteilung über ein Wichtungsverfahren erforderlich ist. Die Zeitersparnis bei Anwendung der Vereinfachungen beträgt etwa 30 %. Bei komplexeren, vielzonigen Gebäuden ist die Einsparung tendenziell höher einzuschätzen. Das Verfahren erlaubt, alle Bauteilflächen detailliert auf Zonenebene nachzueditieren und somit die Möglichkeit, das Gebäudemodell planungsbegleitend zu konkretisieren. So kann die Berechnung im Laufe der Projektbearbeitung immer weiter präzisiert werden, wodurch die Berechnungsgenauigkeit und die Optimierungsmöglichkeiten gesteigert werden. Diese Vereinfachungen sollen zukünftig in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden nach DIN V 18599 Anwendung finden. A simplified surface area calculation and zoning model for energy performance assessment of buildings. According to the DIN V 18599 energy performance assessment, buildings have to be divided into zones depending on their utilisation. The same zoning applies to the building envelope where the segments are being allocated to the individual zones. In engineering practice about 50% of the work is required for zoning, calculating surface areas and evaluating the properties of building envelope components. In order to reduce the time needed for these efforts a methodology similar to the single zone model has been developed. To carry out the multiple zone calculation the building envelope is being split and allocated to the individual zones in a simplified way. This as well provides a significant advantage for the dimensioning and optimisation of the related HVAC and lighting systems. Within the simplified calculation, the allocation of the building envelope is carried out in dependence of the zone size and corrected with a weighting factor if needed. The analysis of several buildings has shown that the simplified method can be applied with sufficient accuracy. The weighting factors are however necessary. By implementing this simplification the time expenditure to calculate a building is reduced by more or less 30%. This reduction tends to be even more important when dealing with complex buildings which have a high number of zones. The methodology enables building components to be edited by zones and hereby gives the opportunity to easily modify the design during the course of the planning. As the project develops, the calculations can be more detailed thereby increasing the precision of the calculation. In the near future this methodology will be implemented in the Luxembourg energy saving ordinance (EnEV) for the energy performance assessment of non residential buildings.     

Modell und Programm CLIMT zur einfachen Ermittlung der Raumlufttemperatur und Raumluftfeuchte bei freier Klimatisierung

In der Planungspraxis besteht Bedarf nach einem vergleichsweise (siehe TRNSYS, ENERGY PLUS) einfachen und zuverlässigen Handwerkszeug zur Quantifizierung des Raumklimas. In diesem Beitrag wird ein praktikables Modell zur Ermittlung der Stundenwerte für die Raumlufttemperatur, die Empfindungstemperatur (Mitteltemperatur aus Raumluft‐ und Umschließungsflächentemperatur) und die Raumluftfeuchte in Abhängigkeit vom Außenklima (Außenlufttemperatur, Wärmestrahlung und relative Luftfeuchtigkeit der Außenluft), von den Gebäudeparametern (Geometrie, Wärmetransportwiderstände der Hüllkonstruktion, Wärme‐ und Feuchteabsorptionsvermögen der Bauteile), von der Lüftung und der Raumnutzung (innere Wärmequellen, innere Feuchtequellen und raumluftregulierte Heizung) bei freier Klimatisierung vorgestellt. Die Ergebnisse bilden den Quelltext für das nutzerfreundliche Windows‐Programm CLIMT (CLimate‐Indoor‐Moisture‐Temperature). Modell und Programm CLIMT werden durch einen Vergleich mit Rechenwerten nach TRNSYS und Messwerten in einem Testhaus validiert. Die Ergebnisse stimmen sehr gut überein. Das Programm CLIMT ist anwenderfreundlich und praxistauglich. Model and program CLIMT for a simplified determination of room temperature and relative humidity under arbitrary climate conditions. In planning practice there is a need for a comparably simple (cf. TRNSYS, ENERGY PLUS), reliable tool for quantifying an indoor climate. In this article a practicable model is put forward for determining the hourly values for natural conditioning of indoor air temperature, the perceived temperature (average of air and enclosing surface temperatures) and the interior air humidity in relation to the external climate (external air temperature, radiant heat and relative humidity of the outside air), the building parameters (geometry, heat transfer resistance of the shell structure, heat and moisture absorption properties of the components), the ventilation and the use of the space (interior heat sources, interior moisture sources and interior air‐regulated heating). The results form the source text for the user‐friendly Windows program CLIMT (CLimate‐Indoor‐Moisture‐Temperature). The CLIMT model and program are validated in a test house by comparing values calculated using TRNSYS with measured values. The results agree very well. The CLIMT program is user‐friendly and practically‐oriented.     

Auswirkungen der Matrixzusammensetzung auf die Dauerhaftigkeit von Betonen mit textilen Bewehrungen aus AR‐Glas

Verbundmaterialien aus Feinbetonen mit textiler Bewehrung aus alkaliresistentem Glas (AR‐Glas) können ausgeprägten zeitabhängigen Veränderungen hinsichtlich des mechanischen Leistungsvermögens unterliegen. Für eine zielsichere Anwendung solcher Werkstoffe im Bauwesen sind genaue Kenntnisse über die Höhe und die Ursachen dieser Leistungsverluste unabdingbar. In diesem Artikel werden anhand von Ergebnissen aktueller Untersuchungen entscheidende Mechanismen für die Alterungsprozesse dargestellt, die aus der Zusammensetzung der Feinbetone resultieren. Dazu wurden aus verschiedenen Betonzusammensetzungen, die sich maßgeblich in ihrer Hydratationskinetik und Alkalität unterschieden, textilbewehrte Dehnkörper hergestellt und nach beschleunigter Alterung geprüft. Dehnkörper aus Feinbeton mit hoher Alkalität (das Bindemittel bestand nur aus CEM I) zeigten dramatische Einbußen bei Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Das Leistungsvermögen von Proben aus Feinbetonen mit puzzolanisch abgepufferter Bindemittelzusammensetzung und gleichzeitig reduziertem Portlandzementklinkeranteil zeigte sich dagegen weitgehend unbeeinflusst von Alterungsprozessen. Mit Hilfe von beidseitigen Garnauszugversuchen an beschleunigt gealterten Feinbetonproben wurden die für das unterschiedliche Materialverhalten verantwortlichen Degradationsmechanismen aufgeklärt. Neben der mechanischen Prüfung wurde dazu auch die Interphase zwischen Fasern und umgebendem Feinbeton mit bildgebenden und analytischen Verfahren charakterisiert. Die festgestellten Einbußen im Leistungsvermögen des Garn‐Matrix‐Verbundes konnten überwiegend auf die Neubildung von ungünstig strukturierten Hydratationsprodukten in der Interphase Filament‐Matrix bzw. in Filamentzwischenräumen zurückgeführt werden. Die Morphologie dieser Phase wird maßgeblich von der Bindemittelzusammensetzung bestimmt. Korrosion des AR‐Glases als Schadensursache kann unter ungünstigen Umständen auch eine große Rolle spielen, ist aber bei geeigneter Matrixformulierung von untergeordneter Bedeutung. Effect of Matrix Composition on the Durability of Concretes Reinforced with Glass Fibre Fabric The mechanical performance of composites made of finegrained concrete and textile reinforcement can worsen markedly with increasing age if alkali‐resistant glass (AR‐glass) is used as the reinforcing material. For reliable practical applications of textile‐reinforced concrete, precise knowledge as to the extent and causes of such degradation is indispensable. This paper discusses important aging mechanisms resulting from the composition of fine‐grained concrete. Tensile tests on composites made of different concrete compositions distinguished from one another by their hydration kinetics and alkalinity were performed before and after accelerated aging. Composites made of concrete with high alkalinity showed dramatic losses of tensile strength and strain capacity. In contrast the mechanical performance of composites whose binders had reduced Portland cement clinker content plus added puzzolana was hardly affected by the accelerated aging. To clarify the mechanisms of degradation, yarn pullout tests were performed on specimens of equal matrix composition and age. Additionally, the morphology of the interphase between matrix and fibre was characterised using direct microscopic examination and analytical methods. The new formation of unfavourably structured products of hydration in the filament‐matrix interphase and/or in the empty spaces between filaments was found to be the main reason for the performance losses observed. The morphology of these hydration products is determined to a great extent by the binder composition. Under unfavourable conditions corrosion of AR‐glass can occur as well and lead to distinct composite damage. However, if the formulation of the binder is proper, bulk glass corrosion is of minor importance.     

Der Aufschweißbiegeversuch oder: Nichts ist beständiger als ein Provisorium?

Der vorliegende Beitrag gibt einen historischen Rückblick auf die Entwicklung des Aufschweißbiegeversuchs nach SEP 1390:1996‐07, der seit den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts als empirischer Versuch zur Gewährleistung ausreichender Duktilität der verwendeten Stahlgüte bei auf Zug oder Biegezug beanspruchten geschweißten Stahlblechen mit Dicken größer 30 mm angewendet wird. Der Aufschweißbiegeversuch wurde nach den Schadensfällen 1936 an der Zoo‐Brücke in Berlin und 1938 an der Reichsautobahnbrücke Rüdersdorf als Versuch zur Beurteilung der Dehnfähigkeit eines geschweißten Blechs von Otto Kommerell entwickelt und zunächst als best geeignetes Hilfsmittel angesehen. Korrelationsuntersuchungen zum Kerbschlagbiegeversuch wurden seinerzeit und heutzutage mit dem Ergebnis durchgeführt, dass es keine gute Korrelation gibt. Im Zuge der europäischen Harmonisierung wurde der Aufschweißbiegeversuch durch ein Äquivalenzkriterium ersetzt, so dass seine Funktion – die Erzielung einer bestimmten Lieferqualität – erhalten bleibt. The AUBI‐test or: nothing is more constant than a provisionary solution? The present contribution is a review on the development of the German AUBI‐test (Aufschweißbiegeversuch) according to SEP 1390:1996‐07. In the forties of the last century the AUBI‐test was developed by Otto Kommerell after brittle fractures occurred 1936 at the Zoo‐bridge in Berlin and at the highway bridge at Rüdersorf 1938. The AUBI‐test should provide a possibility for testing and ensuring sufficient ductility of welded steel plates loaded in tension with a thickness greater than 30 mm. Initially the AUBI‐test was treated just as an auxiliary possibility. Investigations regarding a possible correlation between impact bending tests and AUBI‐tests at that time and nowadays showed that a good correlation is not available. In the frame of the European harmonisation the AUBI‐test was replaced by an equivalent criterion, which still obtains the function of the test: achieving a special quality of delivery.     

Entwicklung von Planungs‐ und Sanierungskonzepten für den russischen Wohnungsbau

Für russische Wohnhäuser der ersten Periode des industriellen Bauens, so genannte “Chruschtschowki”, besteht ein hoher Sanierungsbedarf. Im Rahmen der nachfolgenden Betrachtungen werden mögliche energetische Sanierungsmaßnahmen für diese typischen russischen Wohngebäude vorgestellt. Das Ziel ist eine Angleichung an das europäische Wärmeschutzniveau und die Erstellung eines einheitlichen Berechnungsansatzes. Als Grundlage für die durchgeführten Berechnungen dienten die deutschen Vorschriften der aktuellen Energieeinsparverordnung in Kombination mit der Berechnungsnorm DIN 4108‐6 sowie DIN 4701‐10. Hierzu wurden die klimatischen Bedingungen Russlands am Beispiel der russischen Metropole Sankt Petersburg in die Berechnungen integriert. Die Datenanalyse des Bestandsgebäudes eröffnet eine große Bandbreite an Möglichkeiten zur Erhöhung der Energieeffizienz. So wird unter anderem im Zuge der Berechnungen festgestellt, dass durch relativ kostengünstige Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeschutzes eine bedeutende Verringerung des Endenergiebedarfs erreicht werden kann. Es werden weiterhin mögliche Sanierungsvarianten unter Einbeziehung verschiedener Materialien und Heizungsanlagen vorgestellt. Die Ergebnisse machen deutlich, dass die Zukunft russischer Wohnhäuser wie der hier dargestellten Typenserie 1‐507 alles andere als aussichtslos ist, wie oft vermutet wird. Sie können im Gegenteil durchaus als komfortabler und funktionaler Wohnraum dienen. Auch die Verwendung regenerativer Energiequellen wie der Solarenergie ist unter den Bedingungen einer nördlich gelegenen Stadt wie Sankt Petersburg realisierbar. Die durchgeführten Berechnungen zeigen, dass eine Sanierung der russischen Wohnbauten der ersten Periode des industriellen Bauens durchaus lohnenswert sein kann, insbesondere wenn man die Entwicklung der Energiepreise betrachtet. In seiner energieeffizientesten Form (“Passivhaus”) bringt eine Sanierung eine Reduzierung des Endenergiebedarfs von bis zu 90 % im Vergleich zum Bestandsgebäude mit sich. Development of plans for retrofitting Russian housing, taking into account European competences for increasing its energy efficiency. There are various options for retrofitting Russian prefabricated concrete‐slab buildings of the first period of industrial construction, so‐called khrushchevki, with the object of bringing them up to European standards of thermal insulation technology. In the given case the basis of calculations was the German EnEV 2007 (Building Energy Conservation Ordinance). The analysis of sample building data opened up a large range of possibilities for increasing its energy efficiency. For instance, calculations ascertained that relatively inexpensive methods of enhancing a building’s thermal insulation can achieve a significant decrease in energy consumption for heating. In addition, this thesis analyzes possible variations of retrofitting and reconstruction using different types of materials and heating systems. The results clearly illustrate that residential houses e.g. type series 1‐507 have a future as comfortable and functional housing space. In fact, and in contrast to common prejudices, their “fate” is far from hopeless. Even the climatic circumstances of a northern city such as St. Petersburg do not preclude the use of alternative energy sources such as solar energy. On the contrary, it is a conceivable method of support for heating systems. In summary, the investigations show that the retrofitting of prefabricated concrete‐slab buildings of the first construction period is a sensible project, especially when taking into account the further development of fossil energy prices. In its most sophisticated form (the passive house), retrofitting will result in energy savings of up to 90 %.     

A numerical model for roof detailing of cold‐formed purlin‐sheeting systems

Ein numerisches Modell zur Detailausbildung von Dachsystemen aus kaltgeformten Pfetten mit Blecheindeckung. In den aktuellen Regelwerken werden unterschiedliche Methoden vorgeschlagen, wie die Details von geschraubten Dachsystemen ausgeführt werden können, die aus kaltgeformten Pfetten mit einer Blecheindeckung bestehen. Die gesamte Verankerungskraft des Daches und die lokalen Kräfte in den Verbindungsmitteln werden mit dem Ziel ermittelt, die Detailausbildung der Auflagerung und der Verbindung zwischen Pfette und Dachblech zu bemessen. Hierfür werden die Faktoren “R” und “r” eingeführt, um die Stabilisierungskräfte zu beschreiben, die an den Auflagern und den Halterungen im Feld erforderlich sind. Die beiden Faktoren sind bereits in einigen Regelwerken des Stahlbaus enthalten. Hier soll dargestellt werden, dass diese Faktoren aber auch mit Hilfe eines vereinfachten Finite‐Element‐Modells des gesamten Dachsystems direkt berechnet werden können. Ein Vergleich mit anderen vorhandenen Näherungslösungen wird durchgeführt, um zu zeigen, dass das vorgeschlagene Modell ein äußerst hilfreiches Werkzeug für den Entwurf und den Nachweis der tragenden Bauteile ist. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass das beschriebene Vorgehen der Berechnung allgemein gültig ist und an neuartige Dachsysteme, die in den aktuellen Regelwerken noch nicht berücksichtigt sind, einfach angepasst werden kann. Damit kann zum Beispiel die Lücke in Eurocode 3, Teil 1‐3, Abschnitt 10, ausgefüllt werden, da das Vorgehen im Gegensatz zu den Annahmen des Eurocode, der eine volle seitliche Halterung voraussetzt, eine elastische seitliche Halterung berücksichtigen kann.     

Energy efficiency of double skin façades: an approach to Brazilian climates

The heat gains and daylight transmitted through windows directly influence the building's energy demand. High performance façades, when correctly specified, produce a great potential of energy savings by using daylight efficiently and controlling heat gains and/or losses. In Brazil, the lack of natural ventilation associated with large glass areas in office buildings exhibits substandard results concerning energy efficiency. This article demonstrates an approach to highly ventilated double skin façades in Brazil, investigating the potential of natural ventilation in accordance with the local climate. Applying the Light Design and Ideal Window Area methodologies, window areas as a function of different types of high performance glass are thermally simulated in the program EnergyPlus. The simulations are run for 10 cities in Brazil, in one of those cities, Curitiba (–25° 25′ 40′′), the annual results of hourly simulations demonstrate the building energy demand as a function of window area, glass type, room ratio and size. The results concerning the energy efficiency perspective only illustrated that double skin façades could be applied for southern regions in Brazil and under certain criteria. Energieeffizienz von doppelschaligen Fassaden: eine Annäherung an brasilianische Klimabedingungen. Die ansteigende Temperatur und das Tageslicht, das ungehindert durch die Fenster tritt, beeinflussen den Energiehaushalt eines Gebäudes. Moderne Hochleistungsfassaden bieten bei korrekter Auslegung ein großes Potential zur Energieeinsparung, indem sie Tageslichtnutzung zulassen und solare Gewinne kontrollieren. Das Fehlen von natürlichen Belüftungsmöglichkeiten und der hohe Anteil großflächiger Glasfassaden in Bürogebäuden führen in Brasilien zu unterdurchschnittlicher Energieeffizienz. Der Beitrag beschäftigt sich mit belüfteten doppelschaligen Fassaden in Brasilien, indem das Potential von natürlicher Belüftung unter den lokalen Klimabedingungen geprüft wird. In Anlehnung an Regeln der Kunstlichtplanung und zur Ermittlung der idealen Fensterfläche werden unterschiedliche Fensterflächenanteile unter Variation der Glasqualitäten in dem Programm EnergyPlus thermisch simuliert. Die Simulationen wurden für 10 brasilianische Städte durchgeführt. Die Jahresergebnisse der stündlichen Simulationen für Curitiba (–25° 25′ 40′′) zeigen, dass der Energiebedarf des Gebäudes von der Größe der Fensterflächen, der Art der Glasscheiben sowie der Raumproportion und ‐größe abhängt. Die Ergebnisse bezüglich der Einschätzung der Energieeffizienz weisen ferner darauf hin, dass doppelschalige Fassaden in südlichen Regionen von Brasilien und vergleichbaren Klimaten unter bestimmten Bedingungen angewendet werden können.     

Die neue Ruhrbrücke in Wetter – Eine Stahlverbundbrücke mit luftdicht verschweißten Kästen

Von Mai 2008 bis Dezember 2010 wurde in Wetter eine neue Ruhrbrücke gebaut. Die exponierte Lage des Bauwerkes im Ruhrtal mit der Nähe zur Stadt Wetter begründete entsprechende Ansprüche an eine ausgewogene Gestaltung. Im Rahmen der Vorplanung wurden unter Beteiligung eines Architekturbüros zunächst umfangreiche Studien zur Auswahl eines geeigneten Brückensystems entwickelt. Der weiteren Planung und der Bauausführung zugrunde gelegt wurde eine etwa 361 m lange Deckbrücke in Stahlverbundbauweise mit luftdicht verschweißten Stahlkästen, mit einer maximalen Stützweite von fast 84 m und einer etwa 9 m hohen Voute über dem Pfeiler am Ruhrufer. Die Voute wurde durch Druckstreben aufgelöst und die Konstruktion dadurch gegliedert. Im Bereich der durch eine senkrechte Strukturschalung gestalteten Pfeiler wurde der Brückenüberbau parallelgurtig ausgebildet. The new Ruhr Bridge in Wetter, Germany – An air‐proof welded steel box girders. From May 2008 to December 2010 a new bridge over the Ruhr River was built in Wetter in Germany. The exposed location of the bridge over the Ruhr valley close to the city of Wetter requires a deliberate designed structure. Within the preliminary plannings, comprehensive studies about reasonable bridge construction systems were carried out, supported by an architecture office. Planned and realised has been a 361 m long bridge with air‐proof welded steel box girders and a concrete deck. The maximum span is nearly 84 m and the inclined haunch above the pier is about 9 m high. The inclined haunch has been formed with two diagonal struts to dissolve the construction. In the area of the vertical structured piers outside the Ruhr the bridge superstructure has been constructed with parallel chords.     

Brücken mit Fahrbahnen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) – Neue Straßenbrücke in Friedberg (Hessen)

In Friedberg (Hessen) wurde im Juli 2008 erstmals in Deutschland eine Straßenbrücke unter Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) fertig gestellt. Das Bauwerk überspannt mit 27 m die Bundesstraße B 3a bei der Stadt Friedberg (Hessen) und wurde in Stahl‐GFK‐Verbundbauweise realisiert. Die hohe Dauerhaftigkeit des neuen Werkstoffs und die zügige Montage der Brücke waren die entscheidenden Gründe pro GFK. In den letzten Jahren wurden in den USA, Japan und auch in Europa einige Leichtbaubrücken mit faserverstärkten Kunststoffen realisiert. Dabei konnten wertvolle Erfahrungen zum Bau und Betrieb gesammelt und die Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen unter Beweis gestellt werden. Die Brücke in Friedberg geht über diese Vorbilder hinaus, indem hier erstmals die Verbundwirkung zwischen der GFK‐Fahrbahn und dem Haupttragwerk aus Stahl berücksichtigt wird. Außerdem wurde konsequent der Ansatz eines wartungsarmen und langlebigen Bauwerks verfolgt, indem auf Lager und Fahrbahnübergänge verzichtet wurde. Bridges with Glass Fibre Reinforced Polymers (GFRP) decks – The new Road Bridge in Friedberg (Hessen, Germany). In July 2008 the first road bridge in Germany using glass fibre reinforced polymers (GFRP) was finished in Friedberg (Hessen). The structure has a span of 27 m and acts as overfly of the federal road B 3 near Friedberg (Hessen). The high durability of the new construction material and the fast assembly of the bridge were decisive factors in favour of GFRP. Within the last years several light weight bridges using FRP were realised in USA, Japan and also in Europe. Through this valuable experiences could be gathered regarding construction, the use and performance of composites could be demonstrated. The bridge in Friedberg extends this experience with the approach of considering the composite action of the FRP deck and the steel girders. It also follows consequently the approach of durable bridge construction by omitting any bearings or expansion joints.     

Balkon zum Meer – Die Seebrücke in Saßnitz

Im Jahr 2007 wurde in Saßnitz der 250 m lange “Balkon zum Meer” fertiggestellt. Die Besonderheit dieser Fußgängerbrücke ist, dass sie über eine freie Spannweite von 120 m als einseitig aufgehängte, im Grundriss gekrümmte Hängebrücke mit exzentrisch angeschlossenen Hängerseilen ausgebildet ist. Die Brücke, die eine seit langem benötigte Verbindung zwischen der Stadt Saßnitz und dem 25 m tiefer liegenden Stadthafen herstellt, wurde 2010 mit dem Deutschen Brückenbaupreis ausgezeichnet. Der vorliegende Artikel beschreibt den Entwurf, die konstruktive Durchbildung und die Bauausführung dieser einzigartigen Konstruktion. alcony overlooking the sea – The Sea Bridge Saßnitz, Germany. In July 2007, a 250 m long suspension bridge for pedestrians was inaugurated in the city of Saßnitz on Rügen Island in the German part of the Baltic Sea. The curved part of the deck of 120 m length is supported by cables on one side only. The bridge, one of the longest of its kind, is part of an urban renewal project. It reconnects Saßnitz Harbour to the city, being separated from each other during the cold war. The most interesting feature of this bridge is the cantilevering support girders that protrude from the deck to connect to the hangers so that their axes aim towards the centre of gravity of the pertinent deck section. This structural solution allows for one‐sided hanger supports without causing bending or torsion in the curved girder due to distributed dead load or live loads. The paper describes the structural concept of the Saßnitz Bridge. It also elaborates on structural design and erection issues.     

Europäische Ansätze für Energieeffizienz‐Monitoring auf der Basis von Energieausweis‐Daten

Das DATAMINE‐Projekt wurde angesichts des Bedarfs nach konkreten Daten über den tatsächlichen energetischen Zustand des europäischen Gebäudebestands und die bestehenden Potentiale zur Energieeinsparung und CO2‐Emissionsminderung ins Leben gerufen. Diese Daten sollen längerfristig helfen, das politische Instrumentenbündel (ordnungsrechtliche, steuerliche, Förder‐Maßnahmen, Informationsvermittlung) so zu gestalten, dass es wirkungsvoll und kosteneffizient ist. Entsprechend dem DATAMINE‐Konzept basieren die Informationen auf Energieausweisen, die gemäß EU‐Gebäuderichtlinie ausgestellt werden, sobald ein Gebäude gebaut, verkauft oder vermietet wird. Im Rahmen des DATAMINE‐Projekts wurden in zwölf Ländern Feldversuche mit größeren Gebäudedaten‐Sammlungen durchgeführt, jeder mit unterschiedlichen Analysezielen. Dabei nutzte jedes Land die gleiche Datenstruktur für die Sammlung seiner Energieausweis‐Daten, die im Vorfeld gemeinsam entwickelt worden war. Diese lässt sich auf die verschiedenen Zertifizierungssysteme anwenden, die die europäischen Länder auf Grund der Unterschiede in Informationsbedürfnissen, Gebäudearten und Klima entwickelt haben. Rund 19.000 Datensätze wurden im gemeinsamen DATAMINE‐Format gesammelt. In einem Ländervergleich konnten verschiedene Energieeffizienz‐Indikatoren gegenübergestellt werden. Das Ergebnis der Analysen ergibt einen genaueren Einblick in den aktuellen Stand der energetischen Modernisierung spezifischer Gebäudegruppen in den beteiligten Ländern. Schließlich wurden Schlussfolgerungen in Bezug auf die Entwicklung von Monitoringsystemen in jedem Land und auf EU‐Ebene gezogen. European attempt at energy performance monitoring based on data collections and certification schemes. The launch of the DATAMINE project has been driven by the need for concrete data on the actual energy performance of the European building stock as well as the potential energy savings and CO₂ reductions. In the longer term data can help develop tailored, cost‐efficient complementary measures to energy performance legislation, such as soft loans and tax incentives. DATAMINE aims to construct a knowledge base using the information on the energy performance certificates issued when buildings are constructed, sold or rented. In the framework of DATAMINE test projects were carried out on large samples of buildings in 12 countries, each with individual monitoring targets. In each country the same data structure was used for data collection which had been developed at the forefront. Full allowance is made for the Europe‐wide differences in certification schemes, since each country has a scheme tailored to its specific needs, building stock and climate. Around 19,000 datasets have been collected in the common DATAMINE format. Cross‐country analysis of the collected data was performed comparing different energy performance indicators. The result of the evaluation activities gives a clearer insight into the current state of refurbishment of specific building subsets in each country. Finally conclusions were drawn regarding the development of monitoring systems in each country and on EU level.     

Two case studies on user interactions with buildings' environmental systems

Zwei Fallstudien zur Interaktion von Gebäudenutzern mit Kontrollsystemen. Auslegung und Betrieb von energieeffizienten Systemen zur Steuerung der Bedingungen in Innenräumen (Heizung, Kühlung, Belüftung, Beleuchtung) lassen sich durch zuverlässige Informationen zur Einflußnahme der Gebäudebenutzer auf Gebäudekontrollsysteme verbessern. Durch empirische Informationen über das Benutzerverhalten läßt sich insbesondere die Modellierung von Benutzereinwirkungen in Gebäudesimulationsprogrammen verbessern. Dieser Artikel befaßt sich mit der Art und Häufigkeit der Einflußnahme von Gebäudebenutzern in zwei Bürogebäuden in Wien, Österreich.