Gebäude und Infrastruktur
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The Building Speaks
(2020)
The available skid resistance, or friction, in a pavement surface is a vital parameter for functional evaluations of roads due to its relation with crashes. Therefore, highway administrations must collect friction data on their road network to provide safe roads to users. Additionally, a prediction model that can forecast the available skid resistance in each road segment is necessary for an efficient pavement management system (PMS). The aim of this paper is to develop a skid resistance prediction model for the bituminous pavements of the motorway network of federal state of Bavaria, in Germany, with information that is typically available in a PMS: the Annual Average Daily Traffic , the Annual Average Daily Heavy Traffic , and the number of lanes in each segment. Despite its simplicity, with 6410 road segments of 2 and 3 lanes of the Bavarian motorway network, the model achieves a determination coefficient (R2) of 0.405. If information about the surface layer material is added, R2 increases to 0.480. Consequently, apart from predicting the minimum available friction in each lane in a motorway, the study underlines the necessity that a PMS should contain the recommended elements and additional surface layer material, because the quality of the prediction improves.
Fire Safety in Road Tunnels
(2022)
Modern industrial societies need efficient and safe transportation systems for their existence and progress. Tunnels form an important component of road transportation systems in many countries. However, significant fire incidents within them have highlighted human safety as a major concern, resulting in considerable changes to the safety requirements to be satisfied during the design and assessment of new and existing tunnels, respectively. This chapter discusses state-of-practice related to the implementation of risk analysis methods in road tunnel projects. It reviews relevant safety criteria in standards and describes basic aspects on risk acceptance and decision-making with respect to the choice of the safety measures to be implemented. This contribution presents the determination of human safety consequences for use in risk analysis by considering design fires, the development and spread of effects of such fires and emergency evacuation of people. The methodology is illustrated via a case study that deals with the re-qualification of an existing road tunnel in Wales.
After a short overview on the institutional situation and current tendencies in German building archaeology, this paper will focus on the recent discussion about how Bauforschung can tackle Germany’s modern built heritage. Buildings from the 20th century, which in their majority step away from craftsmanship towards a more industrialized building process, demand different research approaches than the building heritage from the 19th century and before. What has Bauforschung to offer in this field? Are we knowledge-wise and technically enough equipped for this task? Should we, on the contrary, leave the 20th century to other disciplines like architectural history? How can we gear up with yet again new tools and methods in order to add valuable insights in a built heritage that is about to vanish quicker than perhaps any other before? And, finally, which didactic challenges are we facing when teaching the Bauforschung of 20th-century-buildings? These questions will be discussed on the basis of selected projects on local industrial and public buildings from the 1910s to the 1980s.
0131 Antivilla
(2020)
Im Zuständigkeitsbereich der hier vorgestellten „Sozialstudie“ des Instituts für Sozialforschung und Technikfolgenabschätzung (IST) der OTH Regensburg liegen die Ziele in der Erfassung des Nutzerverhaltens durch Befragung, der Einbindung in die energetische Optimierung, der Auslotung der Akzeptanzgrenzen und der Nutzerzufriedenheit hinsichtlich der thermischen Behaglichkeit in Verbindung mit den innovativen IR-reflektierenden Innenputzen sowie die Untersuchung möglicher Vorbehalte gegenüber der Energiedatenbereitstellung und der Datensicherheit.
Der wissenschaftliche Untersuchungsstand von Zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZSFV) unter Zugabe von Zement und/ oder Bentonit sowie Wasser zu Grundmaterial ist gering. Die OTH Regensburg (OTH.R) untersucht im Forschungsvorhaben EnEff systematisch verschiedene ZFSV für den Einsatz im Infrastrukturbau, speziell Fernwärmeleitungen. Neben der dort hauptsächlich interessierenden Kontaktmechanik zu axialen Temperaturdehnungsbehinderung werden bodenmechanische Eigenschaften und deren Zeitabhängigkeit untersucht. Im Beitrag werden nach einer einführenden Charakterisierung von ZFSV und kurzen Darstellung der Bedeutung der Zugabe von Zement und Bentonit Ergebnisse von bodenmechanischen Untersuchungen in Abhängigkeit des Materialalters und teilweise in Referenz zum Grundmaterial (hier: Boden) vorgestellt. Im Weiteren werden zwei auf ZFSV adaptierte, zementbasierte Prognosemodelle zur Vorhersage der zeitlichen Entwicklung der Druckfestigkeit vorgestellt.
Die Bodenverbesserung mit HybridInjection® der Firma URETEK Deutschland GmbH ist ein Injektionsverfahren, das speziell unter bestehenden Bauwerken als Nachgründung oder Gründungsverstärkung zum Einsatz kommt, welche auf sehr schlecht tragfähigem Untergrund gegründet sind. Dabei werden dünne, mit einem Geotextil umwickelte Stangen (Injektionslanzen Ø = 12 mm) in den Untergrund eingebracht und anschließend das Textil mit Hilfe eines speziellen Harzes expandiert. Dadurch wird der umliegende Boden durch Verdrängung überwiegend radial verdrängt und verdichtet. Zudem wirken die moderat steifen, säulenartigen Expansionskörpern als Lastabtragungselemente und entlasten den Boden dazwischen, womit sie als Bodenverbesserungssäulen eingeordnet werden können.
Ziel der gemeinsamen Forschungsarbeit ist es diesen Verbesserungseffekt messtechnisch zu erfassen und zu beziffern, um dadurch das Produkt wirtschaftlicher und auf die jeweilige Lastsituation anbieten zu können. Dazu wurde auf einem Versuchsfeld eine 6,0 m² große Stahlbetonplatte, welche das Fundament eines Gebäudes darstellen soll, mit Hilfe eines 1,5 MN-Hydraulikzylinders in verschiedenen Stufen belastet und die daraus resultierenden Setzungen des Bodens gemessen. Dies geschah zunächst ohne und anschließend mit vier, rechteckig unter der Betonplatte angeordneten Expansionskörpern der Firma URETEK.
Der Vorher-Nachher-Vergleich der verschiedenen Auswertungen zeigte, dass der Boden nach dem Einbau der HybridInjection® insgesamt deutlich steifer reagiert. Verglichen wurden dafür das Maß der Setzungen, die Kriechzahl in Anlehnung an die EA-Pfähle, der Verformungsmodul in Anlehnung an den Lastplattendruckversuch, Setzungen und E-Moduln in der Tiefe ermittelt aus Extensometermessungen und zuletzt die Schlagzahlen leichter Rammsondierungen. Die Verbesserungsfaktoren fallen recht unterschiedlich aus und belaufen sich auf Änderungen um bis zu + 68% im Vergleich zum Ausgangszustand ohne Bodenverbesserung.
Stabilisierungssäulen (StS) sind überwiegend hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder, deren Versagensmechanismen es nicht erlauben, die Widerstände gegen Versagen näherungsweise über „verschmierte Bodenparameter“ – wie z. B. bei Rüttelstopfsäulen üblich – zu berücksichtigen. Der Arbeitskreis 2.8 – Stabilisierungssäulen der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik erarbeitet derzeit Empfehlungen zur Anwendung und rechnerischen Berücksichtigung von StS. Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Berücksichtigung aufstehender StS in einfach geschichteten Böden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit sowie gegen Grundbruch vorgestellt. Der entwickelte Ansatz beruht im Grundsatz auf Broms / Kivelö und ist mit dem EC 7 konform. Der Berechnungsablauf sowie die dazu nötigen Annahmen werden vorgestellt und erläutert. In einem abschließenden Berechnungsbeispiel wird der Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundamentes unter Berücksichtigung von StS geführt.
Numerical investigation of the failure-behaviour of a passively lateral loaded rigid inclusion
(2017)
Stabilisierungssäulen (StS) sind überwiegend hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Traggliede, deren Versagensmechanismen es nicht erlauben, die Widerstände gegen Versagen näherungsweise über "verschmierte Bodenparameter" - wie z. B. bei Rüttelstopfsäulen üblich - zu berücksichtigen. Der Arbeitskreis 2.8 - Stabilisierungssäulen der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik erarbeitet derzeit Empfehlungen zur Anwendung und rechnerischen Berücksichtigung von StS. Im vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Berücksichtigung aufstehender StS in einfach geschichteten Böden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit sowie gegen Grundbruch vorgestellt. Der entwickelte Ansatz beruht im Wesentlichen auf Broms / Kivelö und ist mit dem EC 7 konform. Der Berechnungsablauf sowie die dazu nötigen Annahmen werden vorgestellt und erläutert. In einem abschließenden Berechnungsbeispiel wird der Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundamentes unter Berücksichtigung von StS geführt.
Pfahlartige Tragglieder haben häufig einen geringeren Durchmesser als Pfähle, binden im Fußbereich nur unwesentlich in tragfähige Schichten ein und sind zudem unbewehrt. Für die Nachweise der Tragfähigkeit und Gesamtstandsicherheit sind die Kenntnisse der aktivierbaren Widerstände und der Versagensarten von grundlegender Bedeutung, was die eingehende Berücksichtigung des Lastabtragungsverhaltens sowie der Interaktion zwischen Boden und unbewehrten, pfahlartigen Tragglieder unumgänglich macht. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst mögliche Versagensmechanismen vorgestellt und erläutert. Danach wird aufgezeigt, unter welchen Bedingungen und Beanspruchungen der jeweilige Versagensmechanismus auftritt und welche Widerstände dabei aktiviert werden können. Anschließend wird deren Übertragbarkeit und Anwendung der auf unbewehrte, pfahlartige Tragglieder dargestellt und u.a. mittels FE-Berechnungen überprüft. Schwerpunktmäßig wird dabei die Interaktion zwischen unbewehrten, pfahlartigen Traggliedern und dem umgebenden Boden beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit behandelt.
Berücksichtigung unbewehrter pfahlartiger Tragglieder beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit
(2019)
Das Lastabtragungsverhalten und die Interaktion schlanker, unbewehrter, hydraulisch gebundener Tragglieder mit dem umgebenden Boden wird bei Nachweisen der Gesamtstandsicherheit mit bestehenden Bemessungsansätzen nicht zutreffend erfasst.
Mit numerischen Modellierungen werden die Interaktion pfahlartiger Tragglieder mit dem umgebenden Boden sowie die daraus resultierenden Versagensmechanismen untersucht. Die Validierung des numerischen Modells erfolgt durch Nachrechnung von 1g-Modellversuchen. Das validierte Modell wird darauf für die Sensitivitätsanalyse und die Ableitung eines analytischen Modells genutzt.
Mit dem analytischen Berechnungsansatz wird die Aktivierung der Bemessungswiderstände von pfahlartigen Traggliedern quantifiziert. Es werden Berechnungsmethoden zur Berücksichtigung der Bemessungswiderstände der pfahlartigen Tragglieder beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit aufgezeigt.
Die Errichtung von Straßendämmen auf wenig tragfähigen Böden erfordert meist konstruktive Maßnahmen zur Sicherstellung der Standsicherheit. Häufig werden hierzu Stabilisierungssäulen in den Boden eingebracht. Stabilisierungssäulen (StS) sind hydraulisch abgebundene, unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder. Die Versagensmechanismen dieser Tragglieder erlauben es
nicht die Gesamtstandsicherheit, wie in der Praxis üblich, durch verschmierte Bodenparameter nachzuweisen.
Im vorliegenden Beitrag werden die Versagensmechanismen und das Verhalten passiv beanspruchter StS beschrieben. Basierend auf den mechanischen Modellen von Broms wird ein vereinfachter Ansatz zur rechnerischen Abschätzung der zusätzlichen Traggliedwiderstände vorgestellt. Ein numerisches Strukturmodell verdeutlicht das Verhalten passiv beanspruchter StS im Versagensfall. Die Erkenntnisse aus dem Strukturmodell werden in einem mechanischen Modell zusammengefasst, aus dem wichtige Rückschlüsse für die Bemessungspraxis abgeleitet werden.
Klimatische Veränderungen haben in den letzten Jahren zu einem starken Anstieg an Gebäudeschäden geführt, die häufig auf Setzung des Bodens infolge von Austrocknung zurückzuführen sind. Durch die Expansion säulenartiger PUR-Tragelemente unter den Fundamenten können derartige Setzungsschäden behoben werden. Im Rahmen eines Forschungsauftrags im Labor für Geotechnik der OTH Regensburg wurde durch Herstellung von PUR-Gründungselementen unter Laborbedingungen das Expansionsverhalten eines Zweikomponenten-PUR-Schaumes in Abhängigkeit verschiedener isotroper Druckverhältnisse untersucht. Zur Optimierung dieses Bauverfahrens wurden die Materialeigenschaften der expandierten Proben durch labortechnische Untersuchungen ermittelt und einfache Korrelationen zwischen Expansionswiderständen und Materialeigenschaften erstellt.
Stabilisierungssäulen sind hydraulisch abgebundene und unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder, welche in der Praxis zunehmend als ökonomische Alternative zu Tieferführungen, Pfahlgründungen oder Bodenaustauschmaßnahmen eingesetzt werden. Bei der Anwendung von Stabilisierungssäulen sind grundsätzlich zwei wesentliche Einsatzzwecke zu unterscheiden: Ableitung oberflächlicher Lasten in tieferliegende tragfähigere Schichten (Setzungsreduktion) vs. Erhöhung der Gesamtstandsicherheit (Böschungsbruch, Grundbruch). In beiden Fällen ist jedoch eine eingehende Berücksichtigung des Lastabtragungsverhaltens und der Interaktion zwischen Boden und Stabilisierungssäulen erforderlich. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Pfählen geringeren Durchmesser sowie der fehlenden Bewehrung versagen die Tragglieder bereits bei geringen Querbeanspruchungen. Die beim Verlust der Gesamtstandsicherheit auftretenden Versagensmechanismen der Stabilisierungssäulen werden nicht durch die in den bestehenden Normen getroffenen Annahmen abgedeckt, wodurch in der Praxis verbreitete Ansätze, wie z. B. die Berücksichtigung der Stabilisierungssäulen über „verschmierte Bodenparameter“ den Beitrag der Tragglieder zumeist deutlich überschätzen. Im vorliegenden Beitrag wird die Wirkungsweise von Stabilisierungssäulen bei axialer und lateraler Beanspruchung erläutert und anschließend ein praxisnaher Ansatz aufgezeigt, wie Stabilisierungssäulen beim Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundaments berücksichtigt werden können.
Ein Ansatz zur Berücksichtigung pfahlartiger Tragglieder beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit
(2021)
Stabilisierungssäulen (StS) sind hydraulisch gebundene, pfahlartige Tragglieder und werden zur Reduzierung von Setzungen bzw. zur Erhöhung der Gesamtstandsicherheit angewandt. Aufgrund der fehlenden Bewehrung in Verbindung mit häufig geringen Durchmessern sind StS nicht zum planmäßigen Abtrag von Einwirkungen quer zur Traggliedachse geeignet. Der Beitrag erläutert das laterale Tragverhalten unbewehrter pfahlartiger Tragglieder. In einem Überblick werden typische Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit vorgestellt und es wird herausgearbeitet, dass die bestehenden Ansätze den Beitrag der Tragglieder meist unzutreffend berücksichtigen und häufig erheblich überschätzen. Es wird ein numerisches Strukturmodell vorgestellt, mit welchem das laterale Tragverhalten unbewehrter, hydraulisch gebundener, pfahlartiger Tragglieder untersucht wurde. Anhand systematischer Untersuchungen wird dargelegt, wie StS bei lateralen Gleitkörperbewegungen versagen und welche Versagensmechanismen zu erwarten sind. Die Aktivierung des Traggliedquerwiderstands wird für undrainierte Bedingungen anhand eines einfachen mechanischen Modells erläutert und es werden daraus grundsätzliche Hinweise zu Entwurf und Bemessung geotechnischer Konstruktionen mit StS abgeleitet. Schließlich werden zwei Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit im Gleitkreisverfahren nach Bishop vorgestellt und deren Anwendung anhand eines Schadensfalls aufgezeigt.
Bauteiltemperierung
(2012)
Dieser Bericht in Gestalt eines Leitfadens für eine nachhaltige energetische Modernisierung von historischen Stadtquartieren mit besonderem architektonischen Wert ist das Ergebnis eines Forschungsprojekts an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg, das vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im Rahmen der Förderinitiative „Zukunft Bau“ (Projekt Nr. II 3-F20-11-1-038 / SWD-10.08.18.7-12.21) in den Jahren 2012 bis 2014 gefördert wurde. Im Projekt RENARHIS („Regenerative Energieversorgung als Schwerpunkt einer nachhaltigen Modernisierung historischer Stadtquartiere“) wurden am Modell eines genossenschaftlichen Wohnquartiers aus den 1920er Jahren Restaurierungs- und Modernisierungsstrategien erarbeitet. Das „Plato-Wild-Ensemble“ liegt im Regensburger Stadtosten, außerhalb der mittelalterlichen Altstadt. Es steht nicht unter Denkmalschutz, kann aber gleichwohl aus architektonischen und sozialgeschichtlichen Gründen als Beispiel für mustergültigen und schätzenswerten genossenschaftlichen Wohnungsbau gelten. In diesem Leitfaden sollen aus den Erfahrungen und Lösungsansätzen des Projekts allgemeine Handlungsgrund Orientierungshilfen geboten werden, die den Horizont des eigentlichen Projekts erweitern auf eine Vielzahl ähnlicher Bestandssituationen.
Die These, dass die Methode der direkten Temperierung von erdberührten oder anderweitig feuchtebelasteten Bauteilen zur Beseitigung von Feuchteschäden in Bestandsgebäuden auch die Energieeffizienz des Gebäudes erhöhen und sogar ohne weitere energetische Sanierungsmaßnahmen die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) erfüllen kann, wird anhand des als Museum genutzten Herzogskastens in Abensberg überprüft. In Verbindung mit einer Evaluation der Trocknungswirkung wird die Gebäude-Energieeffizienz durch Vergleich von Bedarfsberechnungen auf Basis der DIN V 18599 mit realen Verbrauchszahlen überprüft und diskutiert.
Der kontinuierliche Sanierungs- und Modernisierungsprozess im Gebäudebestand in Deutschland, verstärkt durch den Mangel an bezahlbarem Wohnraum, lässt das gesellschaftliche Interesse an klimafreundlichen und ressourcenschonenden Technologien stetig wachsen. Modernisierungsmaßnahmen betreffen häufig Gebäude (auch aus der jüngeren Vergangenheit), deren historischer und architektonischer Wert oft übersehen wird und der unter einer modernen Wärmedämmverbundfassade zu verschwinden droht. Infolge einer intensiven bauhistorischen Beschäftigung mit dem genossenschaftlichen Wohnungsbestand der Zwischenkriegszeit in der Stadt Regensburg hat sich ein interdisziplinäres Team aus Bauforschung, Architektur, Planung, Bauphysik und Gebäudetechnik zusammengefunden, um nachhaltige Lösungskonzepte für die energetische Modernisierung und Restaurierung historischer Quartiere zu erforschen. Dieser Beitrag widmet sich den Erkenntnissen einer sozialwissenschaftliche Studie, die als Ergänzung und Hintergrundinformation zu den technischen und bauhistorischen Untersuchungen durchgeführt wurde.
On the Development of a Building Insulation using Air Layers with Highly Reflective Interfaces
(2021)
In this work, a novel building insulation system implying wooden fiberboards and intermediate air layers with highly reflective interfaces for the reflection of longwave IR radiation is introduced. A wall test sample with a double air insulation layer has been built and experimentally investigated in a dedicated setup, which consists of a differential climatic chamber to simulate different indoor and outdoor conditions. The test results have been utilized in validating the developed simulation model. In addition, a thorough numerical parameter study has been conducted, through which the general design rules of the introduced insulation system for realizing the lowest possible effective thermal conductivity have been defined. Furthermore, a multi-air-layer-insulation concept is developed, and the energy saving potential is evaluated. It turned out that, emissivity, object size and air layer thickness are the most dominant design parameters which influence the thermal conductivity of the introduced insulation. A thermal conductivity of 0.033 W/(mK) has been estimated for a multi-air-layer insulation with 7 layers. The obtained results prove the high insulation potential of the introduced building insulation system compared with insulating materials available in the market while outlining their limitations.
Die Klosterkirche St. Georg zu Weltenburg an der Donau, spätbarockes Hauptwerk der Brüder Asam und bayerische Welterbestätte, musste sich aufgrund ihrer topographisch, geologisch und klimatisch exponierten Lage in der Vergangenheit tiefgreifenden Instandsetzungsmaßnahmen unterziehen. Um der hygrischen Problematik im Inneren des Kirchenraumes zu begegnen, wurde ein außergewöhnlicher Sanierungsansatz verfolgt, dessen bauphysikalische und raumklimatische Verifizierung im Rahmen dieses Forschungsprojektes durchgeführt wird. Dabei steht die Optimierung des Raumklimas im Zentrum der Untersuchungen. Ganzheitlich betrachtet stellt sich die Frage: Welche Maßnahmen dürfen – bei Bewahrung der denkmalgeschützten Bausubstanz – ergriffen werden, um eine nachhaltige Nutzung historischer Bauwerke zu ermöglichen und dabei die Anforderungen der heutigen Zeit zu erfüllen?
RENARHIS - Nachhaltige energetische Modernisierung und Restaurierung historischer Stadtquartiere
(2016)
Die Lebensqualität in einem Stadtquartier lässt sich steigern, wenn Baukunst, Energieeffizienz, regenerative Energieversorgung und kostengünstiges Wohnen zusammenkommen. All das braucht umfassendes Know-how von Architekten, Planern und Betreibern. Forscher der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH) zeigen, wie ein historisches Stadtquartier behutsam modernisiert werden kann und gleichzeitig die Mieten bezahlbar bleiben. Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) hat die Forschungsarbeit kostenlos herausgegeben. Die Handlungsempfehlungen des Leitfadens richten sich an Planer, Architekten und Eigentümer.
Wie lässt sich eine Gebäudesanierung erfolgreich zum Zwecke des Klimaschutzes und der nachhaltigen Wohnqualität umsetzen? Strategien hierfür entwickelten Professor Oliver Steffens und sein Forschungsteam der OTH am Beispiel des Plato-Wild-Ensembles, einem genossenschaftlichen Wohnquartier aus den 1920er-Jahren im Regensburger Osten. Das Besondere an dem Sanierungskonzept ist sein fachübergreifender Ansatz: 30 Projektbeteiligte aus den technischen sowie wirtschafts- und sozialwissenschaftlichen Disziplinen erarbeiteten für das Plato-Wild-Ensemble mehrere Lösungsansätze: Das Projektteam verfolgte nach einer eingehenden Bestandsaufnahme das Konzept der Nachverdichtung sowie der energetischen Ertüchtigung der Gebäudehülle. Ziel war dabei, die historische Fassade zu bewahren. Das Projektteam unterlegte die Ansätze der architektonischen Modernisierung sowie der regenerativen Energieversorgung mit zahlreichen Entwürfen, Berechnungen und Simulationen. Bauphysikalische Betrachtungen zum Wärme-, Feuchte- und Schallschutz waren ein weiterer wichtiger Baustein.
Durch die dezentrale Energiegewinnung, welche aus dem Fokus auf regenerative Stromerzeugung resultiert, ist ein Ausbau des Übertragungsnetzes alternativlos – auch mit Hinblick auf den steigenden Strombedarf in den kommenden Jahrzehnten. Der Ausbau ist bereits beschlossene Sache, schreitet aber schleppend voran. Die Gründe hierfür sind jedoch nicht etwa Verzögerungen in der Bauausführung, sondern vor allem die Ablehnung innerhalb der Bevölkerung gegenüber dem Neubau von Stromtrassen. Jahrelange Planungs- und Genehmigungsphasen sowie regelmäßige Änderungen der Trassenverläufe sind die Folge. Die Bürgerbewegungen gegen den Netzausbau sind meist mit auf dem Einfluss auf das Landschaftsbild, der Strahlungsbelastung oder Lärmbelästigung begründet. Eine Erdverlegung würde hinsichtlich dieser Probleme (trotz kurzfristiger Mehrbelastung während der Bauphase) eine Alternative darstellen, weist jedoch baubedingte Problematiken wie den Abtransport der Verlustwärme auf. Bei einer klassischen Sandbettung hängt die Wärmeleitfähigkeit maßgeblich vom Wassergehalt des Sandes ab, welcher je nach Witterungslage und geologischen Gegebenheiten sehr stark schwankt. Als Folge muss die Trasse für den ungünstigsten Fall und damit unwirtschaftlich bemessen werden.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „DC-CTL DBI“ wurde eine gasisolierte HGÜ-Leitung (GIL) erdverlegt und einem Langzeitversuch unterzogen. Anstelle einer Sandbettung wurde jedoch ein zeitweise fließfähiger, selbstverdichtender Verfüllbaustoff (ZFSV) verwendet. Für den Einsatz als thermische Bettung bietet ein ZFSV mehrere Eigenschaften, welche eine klassische Sandbettung nicht bietet. So ist mit Hinblick auf die verschweißte Aluminium-Hülle der GIL kein Verdichtungsaufwand nötig, welcher bei aktueller Bauform zweifelsfrei in Schäden resultieren würde. Darüber hinaus weisen Flüssigböden durch den Bentonit-Gehalt eine höhere adsorbierende Oberfläche auf, wodurch der Anteil des Haftwassers im Boden zunimmt und die Wärmeleitfähigkeit der Bettung in ihrer Konstanz positiv beeinflusst wird.
Im Zuge dieser Arbeit wurden die thermischen und hydraulischen Transportprozesse um die GIL mittels FEM in Plaxis2D untersucht und transient über den gesamten Messzeitraum (18 Monate) berechnet. Hierfür wurden die Materialparameter durch labortechnische Versuche ermittelt und die Messergebnisse einer verbauten Wetterstation als Randbedingungen (Niederschlag, Temperatur, Evapotranspiration) aufgebracht. Die Ergebnisse aus Plaxis2D wurden abschließend mit der im Feldversuch verbauten Sensorik verglichen. Es zeigte sich, dass sowohl die Boden- als auch die Leitertemperaturen nur um wenige Grad von den Messwerten der Sensorik abweichen. Anders als bei den etablierten analytischen Bemessungsrechnungen, welche stets auf Vereinfachungen basieren, können auch Effekte wie konvektiver Wärmetransport oder Austrocknung bei gleichzeitig höherer Genauigkeit der Ergebnisse untersucht werden.
Um den Rechenaufwand gering zu halten, wurden lediglich die thermischen und hydraulischen Entwicklungen und Einflüsse des Bodens berücksichtigt. Es ist aber durchaus möglich, Verformungen und Kräfte in die Berechnung zu integrieren und so ein ganzheitliches Berechnungsmodell zu erstellen.
Die Erschließung von Neubauflächen, steigende Bauwerkslasten und strengere Anforderungen an Setzungen und Setzungsdifferenzen führen zu einem steigenden Bedarf an Tiefgründungsmaßnahmen. Eine relativ junge Entwicklung auf diesem Gebiet ist die Anwendung von Stabilisierungssäulen (StS) und pfahlähnlichen Tragelementen als Alternative zur konventionellen Pfahlgründung.
Auf Grund der im Vergleich zum Pfahl geringeren Tragfähigkeit der StS werden diese zumeist als „Säulenwald“ angeordnet und die abzutragende Last über eine Lasttransferschicht (LTS) auf die einzelnen StS abgeleitet. Zusätzlich wird häufig eine oder mehrere Geogitterlagen eingebracht, was zur Erhöhung des Lastanteils der StS führt. Ein gängies Anwendungsbeispiel hierfür ist z.B. die Gründung eines Damms.
Über die Lastaufteilung zwischen StS und anstehender Weichschicht wurden im Laufe der Jahre verschiedenste Theorien und Berechnungsansätze veröffentlicht. Zunächst wird eine Auswahl verschiedener geschlossener Berechnungsansätze für den 3-dimensionalen Fall vorgestellt und miteinander verglichen. Diesen ist gemein, dass für die Lastaufteilung lediglich die bodenmechanischen Eigenschaften der LTS und die geometrischen Parameter benötigt werden.
Eine Berücksichtigung der anstehenden Weichschicht ist z.B. bei der iterativen Berechnung mittels Lasttransfermethode oder bei FE-Berechnungen möglich. Diese Ansätze werden, da durch die Berücksichtigung der Eigenschaften der Weichschicht weitere Freiheitsgrade entstehen, gesondert miteinander verglichen.
Abschließend wird an Hand zweier Beispiele die Komplexität der Problemstellung „Ermittlung der Laustaufteilung zwischen StS und WS“ aufgezeigt.
Das Bauwesen erfährt zurzeit eine zunehmende Digitalisierung von Planungs- und Bauprozessen. Ein Begriff, der dabei zwingend fallen muss, ist Building Information Modeling (BIM). Es handelt sich dabei um eine kooperative Arbeitsmethode mit dem Ziel einer höheren Planungs-, Kosten- und Terminsicherheit. Wesentlicher Bestandteil von BIM ist das digitale Modell des Bauwerks, das über dessen gesamten Lebenszyklus von der Planung über die Ausführung bis zum Unterhalt und Rückbau mit Informationen ergänzt wird. Der gewünschte Effekt ist dabei eine größere Informationsdichte, auf welche die Projektbeteiligten über die Projektphasen hinweg zugreifen und somit einem Informationsverlust
vorbeugen können.
Deutschland weist im Industrieländer-Vergleich eine außergewöhnliche wirtschaftliche Performance auf und zählt in diversen Wirtschaftssektoren als Vorreiter. Betrachtet man allerdings die digitale Wettbewerbsfähigkeit, so lässt sich feststellen, dass
deutsche Unternehmen nur wenig in digitale Technologien investieren und im OECD-Vergleich einen der letzten Plätze belegen (vgl. Deloitte, 2017, S. 30). Speziell der Bausektor weist hierbei großen Nachholbedarf auf, wie beispielsweise eine Studie von von Both aufzeigt. Von Both (2013) definiert die Implementierung der neuen Arbeitsmethodik für das digitale Bauen, das sog. Building Information Modeling (BIM), in sieben Phasen. Während Großbritannien in der fünften Phase „der Versuchsphase“ ist und sich Korea sogar bereits in der letzten Phase „der Integrationsphase“ befindet, akzeptiert Deutschland erst die neue Arbeitsmethodik (Phase 3) und beginnt die Notwendigkeit zu realisieren (Phase 4).
Die Verfügbarkeit von Modelldaten die reich an geometrischen als auch semantischen Informationen sind, ist eine der Grundvoraussetzungen das enorme Potenzial der Digitalisierung gewinnbringend im Planen, Bauen und Betreiben von Bauwerken auszuschöpfen. Mittlerweile liegen auch im Bauwesen vom Laserscanning bis hin zu Protokollen von Maschinendaten vielschichtige und objektspezifische Daten vor, die sich hinsichtlich des Building Information Modelling effizient einsetzen lassen. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeit wird ein Ansatz beschrieben, wie über ein entsprechendes Application Programming Interface aus einem objektorientierten BIM-Modell eine relationale Datenbank für Volumen- und Strukturmodelle abgeleitet werden kann. Ziel ist es, über die relationale Datenbank geometrisch-topologische Daten für unterschiedliche Autoren-Software bereitzustellen. Die Arbeit soll die Vorzüge einer redundanzfreien Vorhaltung geometrisch-topologischer und semantischer Bauteilinformationen in einer relationalen Datenbank zeigen.
Der Projektverbund ‚ als Schwerpunkt einer nachhaltigen Restaurierung historisch bedeutender Stadtquartiere des frühen 20. Jahrhunderts‘ (RENARHIS) dient der Entwicklung eines energetischen Modernisierungskonzeptes unter Berücksichtigung erhaltenswerter Bausubstanz historischer Stadtquartiere mit dem Ziel, durch eine dezentrale (autarke) regenerative Energieversorgung Synergieeffekte in Verbindung mit dem speziellen Energiebedarf einer historischen Ensemble-Architektur nutzbar zu machen. Exemplarisch wurden für das ‚Plato-Wild-Ensemble‘ im Regensburger ‚Kasernenviertel‘ aus den 1920er Jahren nachhaltige Restaurierungskonzepte erarbeitet.
It is state of technology in district heating systems to use sand as backfill material for district heating pipes (DHP). In conventional pipeline construction, Temporarily Flowable Backfill Materials (TFB) have been already used for backfilling the pipe zone. TFB consists of the excavated material, cement, water and optionally bentonite. Environmental and economic advantages are that the excavated material can be reused and that TFB requires no compaction. In order to embed district heating pipes in TFB, soil mechanical parameters of the TFB are required. Above all the resistance to temperature-induced axial displacement should be well-known in order to estimate the displacements of the DHP, as well as the stress distribution along the DHP. Compared to sand as a non-cohesive backfill TFB have remarkable adhesive contact stresses which result in considerable resistance forces.In this article, the contact behavior between TFB and DHP is described as well as the effect on the DHP statics. Therefore, the results of various laboratory tests are summarized and presented to understand the interface-resistance-characteristics (IRC) of the DHP/ TFB interface. Then, the deduced IRC was implemented in a computer program for some comparative calculations with sand and TFB. Finally, the results of cyclic loading are presented and discussed.