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As with most high-velocity free-surface flows, stepped spillway flows become self-aerated when the drop height exceeds a critical value. Due to the step-induced macro-roughness, the flow field becomes more turbulent than on a similar smooth-invert chute. For this reason, cascades are oftentimes used as re-aeration structures in wastewater treatment. However, for stepped spillways as flood release structures downstream of deoxygenated reservoirs, gas transfer is also of crucial significance to meet ecological requirements. Prediction of mass transfer velocities becomes challenging, as the flow regime differs from typical previously studied flow conditions. In this paper, detailed air-water flow measurements are conducted on stepped spillway models with different geometry, with the aim to estimate the specific air-water interface. Re-aeration performances are determined by applying the absorption method. In contrast to earlier studies, the aerated water body is considered a continuous mixture up to a level where 75% air concentration is reached. Above this level, a homogenous surface wave field is considered, which is found to significantly affect the total air-water interface available for mass transfer. Geometrical characteristics of these surface waves are obtained from high-speed camera investigations. The results show that both the mean air concentration and the mean flow velocity have influence on the mass transfer. Finally, an empirical relationship for the mass transfer on stepped spillway models is proposed.
Untersuchungen zur Tragfähigkeit und Steifigkeit eines neuartigen Wandelements in Holzbauweisen
(2018)
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.
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
Vermessung
(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.
Baukosten und Finanzierung
(2016)
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.
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.
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.
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.
Baumaschinen
(2016)
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.
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.
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.
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.
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.
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.