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Inhaltsverzeichnis

Preface and Acknowledgement

Abstract

Kurzfassung

Table of Contents

1 Introduction and Overview

2 Theory of material modelling

2.1 Heat and mass transport in porous media

2.1.1 Transport processes

2.1.2 Balance equations of heat, air and moisture

2.1.3 Constitutive equations for heat, air and moisture

2.1.4 Remarks on heat, air and moisture transport

2.2 Material Modelling in Building Physics

2.2.1 Diffusivity approaches

2.2.2 Conductivity approaches

2.3 Conclusions on material modelling

3 Experimental Methods

3.1 Basic hygrothermal material properties

3.1.1 Density and porosity

3.1.2 Thermal properties

3.1.3 Moisture storage

3.1.4 Vapour diffusion

3.1.5 Water uptake experiment

3.1.6 Drying experiment

3.1.7 Saturated and unsaturated flow experiments

3.1.8 Concluding basic experimental methods

3.2 Instantaneous profile measurements

3.2.1 Principle of instantaneous profile methods

3.2.2 Sensor technology

3.2.3 Concluding instantaneous profile measurements

3.3 Conclusions on Experimental Methods

4 Investigated Material

5 Development and Utilisation

5.1 Developments in Material Modelling

5.1.1 Moisture storage and pore structure

5.1.2 Liquid water and water vapour transport

5.1.3 Heat conduction

5.1.4 Concluding the developments in material modelling

5.2 Methodological Developments for the Drying Experiment

5.2.1 Basics of the drying process.

5.2.2 Drying apparatus – Concept and design

5.2.3 Derivation of a drying coefficient

5.2.4 Conclusions on the drying experiment

5.3 Instantaneous profile measurements

5.3.1 Measurement set-up for the hygroscopic moisture range

5.3.2 Measurement set-up for the overhygroscopic moisture range

5.3.3 TDR calibration and data evaluation

5.3.4 Conclusions on instantaneous profile measurements

5.4 Concluding Developments and Utilisation

6 Implementation and Application

6.1 Implementation of the material model

6.1.1 Program components

6.1.2 Adjustment and calibration procedure

6.2 Application of the material model

6.2.1 Building brick

6.2.2 Calcium silicate

6.2.3 Aerated concrete

6.2.4 Lime-sand brick

6.3 Implementation of TDR data evaluation

6.4 Application of the TDR models

6.5 Conclusions

7 Simulation and Validation

7.1 Hygroscopic moisture transport

7.1.1 Transient moisture storage data

7.1.2 Hygroscopic simulation results

7.1.3 Concluding hygroscopic assessment

7.2 Overhygroscopic moisture transport

7.3 Discussion and Conclusions

7.3.1 Observation summary

7.3.2 Discussion

7.3.3 Concluding assessment

8 Summary, Conclusions and Future Prospects

8.1 Content summary

8.2 Results and conclusions

8.3 Future prospects

List of Symbols and Abbreviations

References

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Polychromie und Wissen
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Die Brettstapelbauweise wird vor allem im Hausbau eingesetzt. Brettstapelelemente aus mit Buchendübeln nachgiebig miteinander verbundenen Nadelholzbrettern werden als Wand- und Deckenelemente verwendet. Wegen der Fugen zwischen den Brettern der Elemente sind Verbindungen weniger tragfähig als entsprechende Verbindungen in Vollholz- oder Brettschichtholzbauteilen, da Verbindungsmittel auch in den Fugen zwischen den einzelnen Brettern eingebracht werden können. Aussteifende Wandscheiben aus Brettstapelelementen tragen statische und dynamische Horizontallasten ab. In diesem Vorhaben wurden erste systematische Untersuchungen an einigen typischen Verbindungen der Brettstapelbauweise durchgeführt, um Aussagen zur potentiellen Tragfähigkeitsminderung treffen zu können. Neben Verbindungen wurden auch ganze Wandscheiben ohne und mit unterschiedlichen Beplankungen bzw. Fußpunktausbildungen untersucht, damit die aussteifende Wirkung von Brettstapelwänden beurteilt werden kann. Basierend auf den Wandscheibenversuchen wurde darüber hinaus ein nichtlineares dynamisches Bauwerksmodell entwickelt, anhand dessen das generelle Erdbebenverhalten von Gebäuden in Brettstapelbauweise simuliert wurde.

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Forschungsberichte

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Bernhard Middendorf, Ekkehard Fehling
Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton
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Konventionelle Wandelemente bestehen heutzutage meist aus einer Vielzahl an Materialen, um den Anforderungen an den Lastabtrag sowie an den Wärmeschutz nach EnEV zu entsprechen. Diese Materialen werden beispielsweise verklebt, sodass beim Rückbau keine sortenreine Trennung möglich ist. Dieses Problem soll durch das rein mineralische Wandsystem aus zwei UHPC-Schalen, die den wärmedämmenden und lastabtragenden Schaumkern schützen, erzielt werden. Für die Entwicklung eines vollständig mineralischen, tragenden und gleichzeitig wärmedämmenden Wandbauteiles wurden außenliegende ultrahochfeste Betonschalen (UHPC) und ein innenliegender Schaum auf UHPC-Basis zu einem Sandwichwandelement kombiniert. Dabei wurde ein mineralischer, chemisch aufgetriebener, lufthärtender Schaum (CLM-Schaum) auf Basis einer UHPC-Feinkornmischung genutzt, der im Gegensatz zu Porenbeton lufterhärtend ist und keine energieintensive Autoklavierung benötigt.

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Gegenwärtig werden Wände im Übergangsbereich von unbeheizten zu beheizten Räumen nicht oder nur in Teilbereichen gedämmt. Dadurch entstehen erhebliche Wärmebrücken. Durch einen innovativen Wand-Decken-Anschluss könnte eine Verbesserung der wärmedämmenden Eigenschaften des Gebäudes erreicht werden. Derzeit gibt es für Wand-Decken-Anschlüsse im Stahlbetonbau kein geeignetes integrales System mit Dämmwirkung und lastabtragender Funktion. Daher sollten im Forschungsvorhaben die wissenschaftlichen Grundlagen für Anschlüsse zur thermischen Entkoppelung zwischen Stahlbetonwänden und Decken erarbeitet werden. Hinsichtlich der Methodik gliedert sich das Vorhaben in drei Teilbereiche: den theoretischen Teil, den experimentellen Teil sowie den analytischen Teil. Grundlage zur Anwendbarkeit des Wandanschlusses bildet die Erfüllung der bauphysikalischen Einflüsse. Wesentlich ist hierbei die Vorgabe aus dem Brandschutz, dass kraftübertragende Bereiche nur aus nichtbrennbaren Materialien bestehen dürfen. Mithilfe einer numerischen Berechnung zur Bestimmung des Wärmeflusses am Wand-Decken-Knoten konnte die einzuhaltende Wärmeleitfähigkeit für den Wandanschluss bestimmt werden.

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Das Forschungsprojekt untersucht den Einfluss von Material und Konstruktion bei monolithischen und korrespondierenden mehrschichtigen Bauweisen auf thermischen Energiebedarf, Behaglichkeit, Ökobilanz sowie Kosten und Erlöse im Immobilien-Lebenszyklus. Insgesamt werden acht Ausführungsvarianten untersucht, darunter vier monolithische Varianten und vier korrespondierende mehrschichtige Varianten. Die bauphysikalische Betrachtung dieser Varianten wurde auf Bauteil- und Raumebene mittels instationärer thermischer Simulation durchgeführt. Die anschließende Ökobilanzierung der Ausführungsvarianten wird komplettiert durch die Lebenszykluskostenanalyse. Im abschließenden Arbeitsschritt werden die gewonnenen bauphysikalischen, ökologischen und ökonomischen Erkenntnisse zusammengeführt. Hieraus werden Empfehlungen für die Baupraxis sowie weiterer Forschungsbedarf abgeleitet.

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Die Projektgruppe "Brandverhalten von WDVS" der Bauministerkonferenz der Länder analysierte eine von Feuerwehren erstellten Liste von Brandereignissen an WDVS mit dem Ergebnis, dass die von den Feuerwehren beobachteten Ereignisse brennender Abfallbehälter oder Kraftfahrzeuge im Sockelbereich von mit EPS-WDVS bekleideten Außenwänden eine Gefahr darstellen könnten. Um diesen Umstand in Prüfungen verifizieren zu können, wurde zunächst ein spezieller Brandversuch entwickelt, der das Brennen von Brandlasten wie großen Müllcontainern oder kleinen Kraftfahrzeugen im Sockelbereich von Außenwänden beschreibt. Es wurde in entsprechenden Brandversuchen bestätigt, dass das so simulierte Brandereignis an ausgewählten zugelassenen schwerentflammbaren Wärmedämmverbundsystem mit Polystyrol-Dämmstoffplatten tatsächlich eine Gefahr darstellen kann, da es zu einer schnellen vertikalen Brandausbreitung kommen kann. Darauf aufbauend wurden konstruktive Ertüchtigungsmaßnahmen der EPS-WDVS zur Verbesserung des Brandverhaltens vorgestellt, deren Wirksamkeit wiederholt gezeigt werden konnte.

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Matus Joscak, Walter Sonderegger, Peter Niemz
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2011, 147 S., zahr. Abb. u. Tab., Softcover
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Fünf Holzwandelemente verschiedener Hersteller aus der Schweiz werden im Rahmen des Projektes bezüglich ihres Feuchte- und Wärmeverhaltens über die Dauer eines Jahres am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen untersucht. Dabei werden zwei ausschließlich aus Vollholzwerkstoffen bestehende Wandaufbauten drei Aufbauten gegenübergestellt, bei denen Vollholzwerkstoffe in Kombination mit verschiedenen Dämmmaterialien eingesetzt werden. Die Auswertung und der Vergleich der Messdaten erfolgt mit den bauphysikalischen Simulationsprogrammen Delphin und WUFI. Ein besonderes Augenmerk ist dabei den Wärmedämmeigenschaften der Vollholzaufbauten gewidmet, welche deutlich bessere Ergebnisse erzielen, als dies von den Normwerten her zu erwarten ist. Eine weitere Besonderheit ist die Verwendung von nicht hinterlüfteten Holzfassaden bei vier Wandaufbauten, was sich als unproblematisch erweist, da bei keiner Wand eine kritische Grenze für potentielle Feuchteschäden erreicht wird.

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Zeitschriftenartikel

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Schmitt, Andreas; Pahn, Matthias
New assessment of horizontal fresh concrete pressure. Precast element walls with integrated insulation material
BFT International, 2019

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Weimar, Thorsten; Leutbecher, Torsten
Glass-rigid foam facing without connectors concrete sandwich panel
BFT International, 2019

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Klein, Friedrich
2017 WU code of practice of DAStb. A position paper
BFT International, 2019

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Fingerloos, Frank
Frequently asked questions and discussion. New Guidelines on water-impermeable concrete structures, 2017 edition
BFT International, 2019

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Stephan, Dietmar
Multifunctional lightweight concrete elements with inhomogeneous properties (MultiLC)
BFT International, 2019

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