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Kein Bauvorhaben sollte realisiert werden, ohne dass es auf einer vertraglichen Grundlage zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer fußt. Diese vertragliche Grundlage zu kennen ist essenziell, um dementsprechend handeln zu können. Denn nur wer seine eigenen Rechte und auch Pflichten kennt, kann sich auf diese berufen.
Self-aeration is traditionally explained by the water turbulent boundary layer outer edge intersection with the free surface. This paper presents a discussion on the commonly accepted hypothesis behind the computation of the critical point of self-aeration in spillway flows and a new formulation is proposed based on the existence of a developing air flow over the free surface. Upstream of the inception point of self-aeration, some surface roughening has been often reported in previous studies which consequently implies some entrapped air transport and air–water flows coupling. Such air flow is proven in this study by presenting measured air velocities and computing the air boundary layer thickness for a 1V:2H smooth chute flow. Additionally, the growth rate of free surface waves has been analysed by means of Ultrasonic Sensors measurements, obtaining also the entrapped air concentration. High-speed camera imaging has been used for qualitative study of the flow perturbations.
A new formulation for the prediction of free surface dynamics related to the turbulence occurring nearby is proposed. This formulation, altogether with a breakup criterion, can be used to compute the inception of self-aeration in high velocity flows like those occurring in hydraulic structures. Assuming a simple perturbation geometry, a kinematic and a non-linear momentum-based dynamic equation are formulated and forces acting on a control volume are approximated. Limiting steepness is proposed as an adequate breakup criterion. Role of the velocity fluctuations normal to the free surface is shown to be the main turbulence quantity related to self-aeration and the role of the scales contained in the turbulence spectrum are depicted. Surface tension force is integrated accounting for large displacements by using differential geometry for the curvature estimation. Gravity and pressure effects are also contemplated in the proposed formulation. The obtained equations can be numerically integrated for each wavelength, hence resulting in different growth rates and allowing computation of the free surface roughness wavelength distribution. Application to a prototype scale spillway (at the Aviemore dam) revealed that most unstable wavelength was close to the Taylor lengthscale. Amplitude distributions have been also obtained observing different scaling for perturbations stabilized by gravity or surface tension. The proposed theoretical framework represents a new conceptualization of self-aeration which explains the characteristic rough surface at the non-aerated region as well as other previous experimental observations which remained unresolved for several decades.
Vectrino profiler spatial filtering for shear flows based on the mean velocity gradient equation
(2018)
A new methodology is proposed to spatially filter acoustic Doppler velocimetry data from a Vectrino profiler based on the differential mean velocity equation. Lower and upper bounds are formulated in terms of physically based flow constraints. Practical implementation is discussed, and its application is tested against data gathered from an open-channel flow over a stepped macroroughness surface. The method has proven to detect outliers occurring all over the distance range sampled by the Vectrino profiler and has shown to remain applicable out of the region of validity of the velocity gradient equation. Finally, a statistical analysis suggests that physically obtained bounds are asymptotically representative.
Air-water flows can be found in different engineering applications: from nuclear engineering to huge hydraulic structures. In this paper, a single tip fibre optical probe has been used to record high frequency (over 1 MHz) phase functions at different locations of a stepped spillway. These phase functions have been related to the interfacial velocities by means of Artificial Neural Networks (ANN) and the measurements of a classical double tip conductivity probe. Special attention has been put to the input selection and the ANN dimensions. Finally, ANN have shown to be able to link the signal rising times and plateau shapes to the air-water interfacial velocity.
Sensitivity of turbulent Schmidt number and turbulence model to simulations of jets in crossflow
(2016)
Environmental discharges have been traditionally designed by means of cost-intensive and time-consuming experimental studies. Some extensively validated models based on an integral approach have been often employed for water quality problems, as recommended by USEPA (i.e.: CORMIX). In this study, FLOW-3D is employed for a full 3D RANS modelling of two turbulent jet-to-crossflow cases, including free surface jet impingement. Results are compared to both physical modelling and CORMIX to better assess model performance. Turbulence measurements have been collected for a better understanding of turbulent diffusion's parameter sensitivity. Although both studied models are generally able to reproduce jet trajectory, jet separation downstream of the impingement has been reproduced only by RANS modelling. Additionally, concentrations are better reproduced by FLOW-3D when the proper turbulent Schmidt number is used. This study provides a recommendation on the selection of the turbulence model and the turbulent Schmidt number for future outfall structures design studies.
New information regarding the influence of a stepped chute on the hydraulic performance of the United States Bureau of Reclamation (Reclamation) Type III hydraulic jump stilling basin is presented for design (steady) and adverse (decreasing tailwater) conditions. Using published experimental data and computational fluid dynamics (CFD) models, this paper presents a detailed comparison between smooth-chute and stepped-chute configurations for chute slopes of 0.8H:1V and 4H:1V and Froude numbers (F) ranging from 3.1 to 9.5 for a Type III basin designed for F = 8. For both stepped and smooth chutes, the relative role of each basin element was quantified, up to the most hydraulic extreme case of jump sweep-out. It was found that, relative to a smooth chute, the turbulence generated by a stepped chute causes a higher maximum velocity decay within the stilling basin, which represents an enhancement of the Type III basin’s performance but also a change in the relative role of the basin elements. Results provide insight into the ability of the CFD models [unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with renormalization group (RNG) k-ϵ turbulence model and volume-of-fluid (VOF) for free surface tracking] to predict the transient basin flow structure and velocity profiles. Type III basins can perform adequately with a stepped chute despite the effects steps have on the relative role of each basin element. It is concluded that the classic Type III basin design, based upon methodology by reclamation specific to smooth chutes, can be hydraulically improved for the case of stepped chutes for design and adverse flow conditions using the information presented herein.
Unsteady shallow meandering flows in rectangular reservoirs: a modal analysis of URANS modelling
(2022)
Shallow flows are common in natural and human-made environments. Even for simple rectangular shallow reservoirs, recent laboratory experiments show that the developing flow fields are particularly complex, involving large-scale turbulent structures. For specific combinations of reservoir size and hydraulic conditions, a meandering jet can be observed. While some aspects of this pseudo-2D flow pattern can be reproduced using a 2D numerical model, new 3D simulations, based on the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, show consistent advantages as presented herein. A Proper Orthogonal Decomposition was used to characterize the four most energetic modes of the meandering jet at the free surface level, allowing comparison against experimental data and 2D (depth-averaged) numerical results. Three different isotropic eddy viscosity models (RNG k-ε, k-ε, k-ω) were tested. The 3D models accurately predicted the frequency of the modes, whereas the amplitudes of the modes and associated energy were damped for the friction-dominant cases and augmented for non-frictional ones. The performance of the three turbulence models remained essentially similar, with slightly better predictions by RNG k-ε model in the case with the highest Reynolds number. Finally, the Q-criterion was used to identify vortices and study their dynamics, assisting on the identification of the differences between: i) the three-dimensional phenomenon (here reproduced), ii) its two-dimensional footprint in the free surface (experimental observations) and iii) the depth-averaged case (represented by 2D models).
Turbulent dispersion in bounded horizontal jets : RANS capabilities and physical modeling comparison
(2016)
Robust estimators for free surface turbulence characterization: A stepped spillway application
(2020)
Robust estimators are parameters insensitive to the presence of outliers. However, they presume the shape of the variables’ probability density function. This study exemplifies the sensitivity of turbulent quantities to the use of classic and robust estimators and the presence of outliers in turbulent flow depth time series. A wide range of turbulence quantities was analysed based upon a stepped spillway case study, using flow depths sampled with Acoustic Displacement Meters as the flow variable of interest. The studied parameters include: the expected free surface level, the expected fluctuation intensity, the depth skewness, the autocorrelation timescales, the vertical velocity fluctuation intensity, the perturbations celerity and the one-dimensional free surface turbulence spectrum. Three levels of filtering were utilised prior to applying classic and robust estimators, showing that comparable robustness can be obtained either using classic estimators together with an intermediate filtering technique or using robust estimators instead, without any filtering technique.
Die bauaufsichtliche Einführung der Eurocodes steht unmittelbar bevor. Für den Bereich des Stahl- und Spannbetonbaus soll die Anwendung zum 1. Juli 2012 verbindlich sein, d. h. mit diesem Stichtag sollte nur noch der Eurocode 2 (DIN EN 1992-1-1, Ausgabe Januar 2011) mit seinem zugehörigen nationalen Anhang (DIN EN 1992-1-1/NA, Ausgabe Januar 2011) Verwendung finden, die DIN 1045-1 wird zurückgezogen. Bereits seit März 2010 gilt eine Übergangsphase, ist der die Anwendung des Eurocodes alternativ zur DIN 1045-1 als bauaufsichtlich gleichwertige Lösung möglich.
Beton nach DIN 1045-2
(2012)
Beton
(2015)
Wendehorst bautechnische Zahlentafeln / hrsg. von Ulrich Vismann. Ernst Biener ... - 35. Aufl.
(2015)
Stahlbetonbau
(2012)
Stahlbetonbau
(2009)
Wendehorst Beispiele aus der Baupraxis / Ulrich Vismann (Hrsg.). - 5., durchges. und aktualis. Aufl.
(2015)
Wendehorst Beispiele aus der Baupraxis / Ulrich Vismann (Hrsg.). - 4., durchges. und aktualis. Aufl.
(2012)
Stahlbetonbau
(2015)
Das Kapitel Stahlbetonbau besteht aus einer Formelsammlung (Teil A) sowie einem Praxisbeispiel (Teil B). In dem Praxisbeispiel werden exemplarisch die erforderlichen Rechenschritte und Nachweise zur Bemessung im GZT und GZG nach Eurocode 2 [1] vorgestellt. Die Hinweise im Text beziehen sich, soweit nicht explizit erwähnt, auf Wendehorst, Bautechnische Zahlentafeln, 35. Auflage, „Stahlbeton- und Spannbetonbau nach Eurocode 2“ [2]. Die zum Praxisbeispiel zugehörigen Konstruktions- und Bewehrungszeichnungen stehen im Onlineportal zu diesem Buch zum kostenlosen Download bereit (siehe unter www.springer.com).
Landslides, rock falls or related subaerial and subaqueous mass slides can generate devastating impulse waves in adjacent waterbodies. Such waves can occur in lakes and fjords, or due to glacier calving in bays or at steep ocean coastlines. Infrastructure and residential houses along coastlines of those waterbodies are often situated on low elevation terrain, and are potentially at risk from inundation. Impulse waves, running up a uniform slope and generating an overland flow over an initially dry adjacent horizontal plane, represent a frequently found scenario, which needs to be better understood for disaster planning and mitigation. This study presents a novel set of large-scale flume test focusing on solitary waves propagating over a 1:14.5 slope and breaking onto a horizontal section. Examining the characteristics of overland flow, this study gives, for the first time, insight into the fundamental process of overland flow of a broken solitary wave: its shape and celerity, as well as its momentum when wave breaking has taken place beforehand.
Vermessung
(2006)
Vermessung
(2006)
Vermessung
(2016)
Dr.-Ing. Martin Wolf ; Dipl.-Kaufm. Daniel Ulbrich , Dr. Pecher und Partner Ingenieurgesellschaft mbH, München. 31 S. (S. 139-168). Beitrag zum 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft < 1, 2007, Aachen>. Zusammenfasung [der Autoren] Die öffentlichen Kanalnetze Deutschlands stellen mit einem Wert von rd. 330 Mrd. € ein enormes Anlagevermögen dar. Auf Grund des oft schlechten Zustandes und geringer Ausgaben zur Instandhaltung und Erneuerung ist zu erwarten, dass durch die gegenwärtige Sanierungspraxis eher ein Substanzwertverzehr des Kanalnetzes als ein Substanzwerterhalt im Sinne des Generationenvertrages erzielt wird. Für einen nachhaltigen Betrieb und Erhalt der Kanalnetze sind deshalb Sanierungsstrategien erforderlich, die neben den technischen und gesetzlichen Anforderungen auch den mittel- und langfristigen Substanzwertverlauf berücksichtigen. Dieser wird beeinflusst vom erforderlichen oder durchgeführten Sanierungsumfang, Art und Zusammensetzung der ausgewählten Maßnahmen sowie der zeitlichen Abfolge der Sanierungsmaßnahmen. Erheblichen Einfluss auf den Substanzwertverlauf hat zudem die Berücksichtigung der hydraulischen Verhältnisse sowie der optisch nicht sichtbaren Undichtheiten. Entsprechend ist es erforderlich, die tatsächlich vorhandenen Defizite zu ermitteln und die Sanierungsmaßnahmen sowie eine Strategie zur Umsetzung zu erarbeiten. Da sich gezeigt hat, dass alleine die Einhaltung der technischen und gesetzlichen Anforderung für einen Substanzwerterhalt nicht ausreicht, muss die geplante Strategie im Dr.-Ing. Martin Wolf 139 von 170 Decision-Support-System kokas zur Sanierungsplanung und Strategieentwicklung 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft Hinblick auf die nachhaltige Wertentwicklung überprüft und ggf. Anpassungen vorgenommen werden. Kurzfristig erzielte Einsparungen durch reduzierten Schadensumfang oder einseitige Maßnahmenwahl ermöglichen zwar im günstigsten Fall, die Anforderungen einzuhalten, gehen jedoch zwangsläufig zu Lasten des Substanzwertes und führen mittel- und langfristig zu einer Verschärfung der Kosten- und Gebührensituation. Der monetäre, am konkreten Sanierungsaufwand orientierte Substanzwertansatz ermöglicht dabei, technische und kaufmännische Gesichtspunkte praxisnah zu verknüpfen und den bestmöglichen Ausgleich zwischen den gegenläufigen Zielen Substanzwerterhalt und Gebührenkonstanz zu finden.
Accurate determination of free-surface dynamics has attracted much research attention during the past decade and has important applications in many environmental and water related areas. In this study, the free-surface dynamics in several turbulent flows commonly found in nature were investigated using a synchronised setup consisting of an ultrasonic sensor and a high-speed video camera. Basic sensor capabilities were examined in dry conditions to allow for a better characterisation of the present sensor model. The ultrasonic sensor was found to adequately reproduce free-surface dynamics up to the second order, especially in two-dimensional scenarios with the most energetic modes in the low frequency range. The sensor frequency response was satisfactory in the sub-20 Hz band, and its signal quality may be further improved by low-pass filtering prior to digitisation. The application of the USS to characterise entrapped air in high-velocity flows is also discussed.
Inhaltsverzeichnis: Kettern, Jürgen : Grußwort des Dekans Kleiker, Walter : Grußwort des Sektionsleiters Bau des alpha.net Wijnhoven, Ralf : Bauausführung von 14 Brunnenanlagen und 4 km Rohrleitung zur Regelung des Grundwasserstandes und der Vorflut in Voerde-Mehrum. S. 10-11 Ruwisch, Thomas : Spurplanänderung im Bahnhof Düsseldorf-Gerresheim : Wusch, Planung, Planrecht und die Umwelt. S. 12-13. Rickes, Tanja : Bauablaufsteuerung einer Linienbaustelle am Beispiel des Fahrbahnbaus der "HSL-Zuid". S. 14-15. Plum, Andreas : Brandschutzingenieurwesen - Eine Ingenieurdisziplim hat die Akzeptanzschwelle überschritten. Teil 1: Brandsimulationsberechnung. S. 18-19 Flesch, Tobias : Brandschutzingenieurwesen - Eine Ingenieurdisziplin hat die Akzeptanzschwelle überschritten. Teil 2: Tragwerksbemessung im Brandfall. S. 20-21. Müller, Bert : Neubau für die Mediengruppe RTL-Deutschland - High-Tech in dankmalgeschützter Fassade. S. 24-25. Hermens, Gereon : Erhöhung der Akzeptanz von Wasserkraft durch den Bau von Fischaufstiegsanlagen: Umweltschonende Energie für Natur und Klima. S. 26-27 Klitzing, Bastian : Kläranlagenoptimierung : Zukunftsweisende Planungen im Bereich Abwasserreinigung und Energiegewinnung. S. 28-29. Ginster, Marco : Die neue Rheinbrücke Wesel. S. 32-33 Tilke, Hermann ; Wersch, Ralf van : Bauen für einen schnellen Sport. S. 34-35.
"Mit dem "1. Erfahrungsaustausch" im Fachbereich Bauingenieurwesen berichten Absolventen des Fachbereichs aus der Praxis. Mit diesem Treffen wird die wichtige Verbindung zwischen Hochschule, ihren Absolventen und der Berufspraxis zum besonderen Anliegen gemacht und besonders gestärkt." Zitat Prof. Dr.- Ing. Hans Boegershausen, Dekan im Grußwort. Referenten und Themen: Wellmann, Judith: Perspektiven eines Bauingenieurs im konstruktiven Ingenieurbau Dirk Gobbele, Dirk: Planung der Umbaumaßnahme Hauptbahnhof Aachen Kretschmann, Lars: Planung und Bauleitung Buschtunnel Aachen Becker, Astrid: Anlagenmanagement und Aufgaben der DB Netz AG, Bauherrenvertretung und Wirtschaftlichkeit Plenz, Michael: Baurevision und Unternehmensberatung, Tätigkeit als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger Klöcker, Alexander: Das Leitungsbauunternehmen – Unternehmerische Strategie als Zukunftssicherung Türk, Roman: Sanierung von Hausanschlüssen Bornebusch, Michael: Hydraulische und Hydrologische Modellsimulationen als Planungswerkzeug für Hochwasser-Schutz-Maßnahmen Himmerich, Jörg : Pipeline Integrity Management System – Probabilistische Bewertung von Bauwerken am Beispiel von Hochdruckleitungen.
Inhaltsverzeichnis: 4 Grußwort des Dekans [Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kettern] 4 Grußwort des Sektionsleiters "Bau" des alfha.net [Dipl.-Ing. Walter Kleiker] 5 Referenten 10 Referate 10 Die Statik bleibt dynamisch ... : Beispiele der Schwingungsanfälligkeit von Brücken, Türmen und erdbebengefährdeten Gebäuden / Dipl.-Ing. Sebastian Gokus 12 Bau einer Biogasanlage / Dipl.-Ing. Michaela Schneider 16 Die neue Landmarke an der A4 / Dipl.-Ing. Franz-Josef Türck-Hövener 18 Technical Due Diligence Real Estate : Technische Immobilienbewertung zur Vorbereitung einer Immobilientransaktion - Eine Teilanalyse von Chancen und Risiken im Due Diligence Prozess / Dipl.-Ing. Architektin Ebru Baykal M.Eng. 20 Die Deutsche Botschaft Kabul wird saniert / Dipl.-Ing. Stefanie Milde 24 Abfluss- und Strukturverbesserung am Niederrhein : Ein hydraulischer Ansatz zur Vereinbarkeit von Hochwasserschutz und Strukturverbesserung / Dr.-Ing. Gesa Kutschera 26 Um- und Ausbau des Autobahnkreuzes Aachen / Dipl.-Ing. Dirk Gobbelé 30 Textilbewehrter Beton in Großprojekten am Beispiel einer Fußgängerbrücke / Dipl.-Ing. Andre Nacken 32 Kalkulation in der Bauindustrie / Dipl.-Ing. Alexander Spix 34 Phoenix-See Dortmund : Standort für die Zukunft / Dipl,-Ing. Stephan Bendel ; Dipl.-Ing. Sebastian Nyßen 38 alfha.net - Ein Verein stellt sich vor 39 Impressum