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ETHICS is concerned with evaluating, measuring and making improvements in the thermal and energy performance of steel-clad and steel-framed buildings. It addresses basic building physics performance at a laboratory and full-scale level, and the preparation of design guidance for commercial, industrial and residential buildings. It includes the development of design tools to assist users in assessing whole-building performance, and calibrates these tools against whole-building measurements, which will be obtained from this research. Opportunities for renewable energy and other energy-saving features will be assessed. This project focuses on objectives that are of particular interest for the design of new steel constructions regarding energy efficiency. ETHICS investigates the as-built performance by on-site tests regarding air tightness and heat transfer properties of the building envelope and by monitoring the energy consumption and thermal comfort of selected up-to-date steel buildings. As energy efficiency is a key requirement for design and construction of buildings in the future, this project provides well-founded scientific data, which prove the high energy performance of current steel constructions and work out details for further improvements to maintain and extend the position of steel products in the construction sector.
Robust addresses the renovation and improvement of existing residential, industrial and commercial buildings using steel-based technologies, focusing on techniques such as over-cladding, over-roofing and roof-top extensions. Steel-intensive renovation techniques currently on the market were reviewed. Performance criteria were developed for over-cladding systems meeting current regulatory standards, with guidelines on how to achieve appropriate levels of air-tightness.
Mit steigenden Dämmstandards und höheren Komfortanforderungen der Nutzer gerät die Problematik der sommerlichen Überhitzung zunehmend in den Fokus. Um die Überhitzung möglichst gering zu halten, sind Maßnahmen und Lösungen zu entwickeln, die den potenziellen Kühlbedarf eines Gebäudes vermeiden sowie reduzieren. Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes BATIMASS wurden Techniken untersucht, die die sommerliche Raumtemperatur ohne zusätzliche Kühlung (passiv) oder aber mit energieeffizienter wasserbasierter Flächenkühlung (aktiv) reduzieren und die besonders für Gebäude in Stahl(leicht)bauweise geeignet sind. Dafür wurde die Methodik der thermisch äquivalenten Decke weiterentwickelt, um das thermische Verhalten von Profilblechdecken in Gebäuden für beide Lösungsansätze analysieren zu können. Darüber hinaus wurde der Einsatz von Phasenwechselmaterial (PCM) zur Steigerung der Speicherfähigkeit von leichten Decken mit besonders geringer thermischer Masse in Simulationen sowie im Labor untersucht und bewertet.
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.
Turbulent dispersion in bounded horizontal jets : RANS capabilities and physical modeling comparison
(2016)
Optical flow estimation is known from Computer Vision where it is used to determine obstacle movements through a sequence of images following an assumption of brightness conservation. This paper presents the first study on application of the optical flow method to aerated stepped spillway flows. For this purpose, the flow is captured with a high-speed camera and illuminated with a synchronized LED light source. The flow velocities, obtained using a basic Horn–Schunck method for estimation of the optical flow coupled with an image pyramid multi-resolution approach for image filtering, compare well with data from intrusive conductivity probe measurements. Application of the Horn–Schunck method yields densely populated flow field data sets with velocity information for every pixel. It is found that the image pyramid approach has the most significant effect on the accuracy compared to other image processing techniques. However, the final results show some dependency on the pixel intensity distribution, with better accuracy found for grey values between 100 and 150.
Application of the optical flow method to velocity determination in hydraulic structure models
(2016)
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.
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.
Neben dem durch Unfälle und Krankheiten entstehenden menschlichen Leids und der daraus resultierenden moralischen Verpflichtung, sich und seine Mitmenschen vor Schaden zu bewahren, ist der Arbeits- und Gesundheitsschutz auch ein Gebot wirtschaftlichen Handelns, da Arbeitsunfälle und Berufskrankheiten Ausfallzeiten und Kosten verursachen. So gehören Arbeits- und Gesundheitsschutz zu den wichtigen Aufgaben eines Unternehmens.
Kalkulation
(2016)
Das Kapitel behandelt die Kosten- und Preisermittlung, die Kostenvorgabe und Kostenkontrolle.
Der Angebotspreis wird aufgeschlüsselt in die Einzelkosten der Teilleistungen, die Baustellengemeinkosten, die Allgemeinen Geschäftskosten und einen Zuschlag für Wagnis und Gewinn. Auf der Basis der Angebotskalkulation werden die Vorgaben für die Kostenkontrolle entwickelt.
Betriebsorganisation
(2016)
Das Kapitel behandelt, ausgehend von Begriffen und Aufgaben der Betriebsorganisation, die Aufbau- und Ablauforganisation der Bauunternehmung sowie die Gestaltung einer Projekt-organisation. Es folgt eine Darstellung der Managementsysteme für Qualität, Umwelt und Arbeitsschutz, die sich zunehmend als sog. integrierte Managementsysteme (IMS) auch in Bauunternehmen etablieren. Grundlagen des Personalmanagements und des betrieblichen Rechnungswesens, die für eine(n) Baubetriebler(in) relevant sein können, ergänzen das Kap. Betriebsorganisation. Den Abschluss bilden Hinweise zum Berichtswesen der Baustelle.
Schalung und Gerüste
(2016)
Systemschalungen und Systemgerüste haben den Baustellenbetrieb in vielen Bereichen sehr vereinfacht. Dennoch sind Kenntnisse in diesen Feldern für eine erfolgreiche und effektive Bauleitung unverzichtbar. In diesem Kapitel werden Hinweise und Empfehlungen für die Bemessung und Einsatz von Schalungen, Trag- und Arbeitsgerüsten für den Baustellenbetrieb gegeben.
Boden, Baugrube, Verbau
(2016)
Die Lösung den Baugrund betreffender Fragestellungen beginnen i. d. R. mit der Durchführung von Baugrunderkundungen, um alle notwendigen Parameter zu erhalten, die für die Planung und Durchführung von Bauvorhaben notwendig sind. Im Folgenden werden die wichtigsten Erkundungen in Abhängigkeit der erforderlichen Güteklasse der Proben beschrieben und vorgestellt.
Baumaschinen
(2016)
Kosten- und Verfahrensvergleiche können dabei zur Ermittlung des für die Aufgabe geeignetsten Bauverfahren führen. Für die sich daran anschließende Ablaufplanung werden die verschiedenen graphischen sowie rechnerischen Instrumente (Terminliste und Taktplan, Balkenplan, Weg-Zeit-Diagramm und Netzplan) erläutert und anhand von Beispielen vertieft. Schließlich wird ein im Rahmen der Arbeits- und Nachkalkulation vorzunehmender Soll-Ist-Vergleich mit Hilfe des Bauarbeitsschlüssels (BAS) zur Überprüfung der Aufwands- und Leistungswerte dargestellt.
In diesem Kapitel werden die Abrechnungsvorschriften wichtiger ATV kurz, aber umfassend zusammengestellt. Einigen Abrechnungsbestimmungen für Einzelleistungen, die keine Nebenleistungen sind ((siehe DIN 18299 und Abschnitt 4 der jeweiligen ATV), sind mit aufgenommen worden; die ATV enthalten jedoch weitergehende Festlegungen über Nebenleistungen und Besondere Leistungen.
Im Anschluss folgen Hinweise zu den Toleranzen im Hochbau sowie im Straßenbau.
Das Gesetz gegen Wettbewerbsbeschränkungen bildet die Grundlage für die Verordnung über die Vergabe öffentlicher Aufträge, aus der sich die Vergabe- und Vertragsordnungen für Freiberufliche Leistungen (VOF), für Lieferungen und Leistungen (VOL) und für Bauleistungen (VOB) ableiten. Die dabei in Frage kommenden Vergabeverfahren und die einzelnen Schwellenwerte gemäß EU-Recht werden detailliert aufbereitet und im Zusammenhang dargestellt.
Die für die Ausgestaltung von Bauverträgen notwendigen Grundlagen des Werkvertragsrecht nach BGB sowie die branchenspezifischen Allgemeinen Geschäftsbedingungen in Form der Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) mit ihren Zusätzlichen und Besonderen Vertragsbedingungen werden intensiv aufbereitet. Das Zustandekommen eines Bauvertrages ergibt sich dann aus der notwendigen Leistungsbeschreibung mit einem Leistungsverzeichnis und verschiedenen Positionen oder in Form einer Funktionalen Leistungsbeschreibung (Beschreibung mit Leistungsprogramm).
Das Auslandsgeschäft der Baubranche (Bauausführende Unternehmen sowie Beratende Ingenieure und Consultants) wird von den jeweils vorliegenden Internationalen Wettbewerbsbedingungen bestimmt, deren Zusammenhänge anhand umfangreicher statistischer Daten und anhand von Beispielen dargestellt werden.
Baukosten und Finanzierung
(2016)
Bauwirtschaft und Baurecht
(2016)
Die Leistungen der Bauwirtschaft und deren wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland werden anhand einer Vielzahl statistischer Daten verdeutlicht. Die im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen auftretenden branchenspezifischen Besonderheiten der Bauwirtschaft werden anhand von verschiedenen Kriterien herausgearbeitet. Das Zusammenspiel der einzelnen Akteure des Sektors und die dabei sich ergebenden bzw. zu beachtenden Rechts- und Vertragsgrundlagen werden dargestellt. Aufgrund der meist erheblichen Höhe des eingesetzten Kapitals aufseiten der Auftraggeber, aber auch seitens der Bauunternehmen während der Bauausführung sowie der besonderen Verantwortung der Beratenden Ingenieure werden auch notwendige Formen der Risikoabsicherungen und der in der Branche üblichen und teilweise vorgeschriebenen Versicherungsmöglichkeiten angesprochen. Intensive Beachtung finden auch die Auswirkungen des Öffentlichen Baurechts (Baugesetzbuch, Bauordnung NRW, Baunutzungsverordnung) auf Planung, Bau und Betrieb baulicher Anlagen und der dabei verwendeten Bauprodukte.
Vermessung
(2016)
Größen, Formeln, Bemessung
(2016)
Das Kapitel 1 vermittelt eine Übersicht für den schnellen Gebrauch von Größen, Einheiten und Zeichen. Es folgt die Darstellung wichtiger Grundlagen der Mathematik, Lastannahmen und einfacher statischer Systeme. Schließlich werden Hinweise zu charakteristischen Festigkeiten und Tragfähigkeitsnachweisen für Berechnungen im Mauerwerk, Holz- und Stahlbau sowie Stahlbetonbau gegeben. Für eine weitere Vertiefung des Themas empfiehlt sich der Wendehorst Bautechnische Zahlentafel
A comparative performance analysis of the CFD platforms OpenFOAM and FLOW-3D is presented, focusing on a 3D swirling turbulent flow: a steady hydraulic jump at low Reynolds number. Turbulence is treated using RANS approach RNG k-ε. A Volume Of Fluid (VOF) method is used to track the air–water interface, consequently aeration is modeled using an Eulerian–Eulerian approach. Structured meshes of cubic elements are used to discretize the channel geometry. The numerical model accuracy is assessed comparing representative hydraulic jump variables (sequent depth ratio, roller length, mean velocity profiles, velocity decay or free surface profile) to experimental data. The model results are also compared to previous studies to broaden the result validation. Both codes reproduced the phenomenon under study concurring with experimental data, although special care must be taken when swirling flows occur. Both models can be used to reproduce the hydraulic performance of energy dissipation structures at low Reynolds numbers.
Für die Ermittlung der erforderlichen Einspanntiefe von eingespannten Stahlquerschnitten in Betonkonstruktionen existieren verschiedene Bemessungsmodelle. Diese basieren vorwiegend auf Grundlage nationaler Normen wie z. B. DIN 18800 [1] und DIN 1045 [2], die durch die europäische Normung ersetzt wurden. Aus diesem Grund wird in diesem Aufsatz ein Berechnungsmodell für die erforderliche Einspanntiefe von eingespannten Stahlquerschnitten in Betonkonstruktionen auf Grundlage des Eurocodes vorgestellt. Das Grundgerüst für dieses Berechnungsmodell bildet das Verfahren nach Kindmann und Laumann, welches in [3] behandelt wurde. Gleichzeitig werden neue Formeln zur direkten Ermittlung der Mindesteinspanntiefe vorgestellt. Behandelt werden gewalzte I-Profile für einachsige Biegung um die starke Achse (y-y) mit Drucknormalkraft.
Numerische Strömungssimulationen von Fließgewässern : Praxisanwendungen und zukünftige Entwicklungen
(2015)
Hydraulic modeling is the classical approach to investigate and describe complex fluid motion. Many empirical formulas in the literature used for the hydraulic design of river training measures and structures have been developed using experimental data from the laboratory. Although computer capacities have increased to a high level which allows to run complex numerical simulations on standard workstation nowadays, non-standard design of structures may still raise the need to perform physical model investigations. These investigations deliver insight into details of flow patterns and the effect of varying boundary conditions. Data from hydraulic model tests may be used for calibration of numerical models as well. As the field of hydraulic modeling is very complex, this chapter intends to give a short overview on capacities and limits of hydraulic modeling in regard to river flows and hydraulic structures only. The reader shall get a first idea of modeling principles and basic considerations. More detailed information can be found in the references.
Block ramps are ecologically oriented drop structures with adequate energy dissipation and partially moderate flow velocities. A special case is given with crossbar block ramps, where the upstream and downstream level difference is reduced by a series of basins. To prevent the total structure from failing, the stability of single boulders within the crossbars and the bed material in between must be guaranteed. The present paper addresses the stability of bed material and scour development for various flow regimes. Any bed material erosion may affect the stability of the crossbar boulders, which in turn can result in major damages of the ramp. Therefore new design approaches are developed to choose an appropriate bed material size and to avoid failures of crossbar block ramp structures.