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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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Das Bauen mit Elementwänden erfreut sich heute zunehmender Beliebtheit, birgt aber auch Gefahren. Das Buch erläutert ausführlich die Besonderheiten bei der Planung und Ausführung von Bauwerken mit Elementwänden im drückenden Grundwasser. An zahlreichen Beispielen zeigt es Schwachstellen und typische Fehler auf und gibt Hinweise für ihre Vermeidung.

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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

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Daniel Schmeer, Benjamin Schönemann, Olga Arkhipkina, Walter Haase, Harald Garrecht, Oliver Sawodny, Werner Sobek
Entwicklung einer ökologischen und ökonomischen Bauweise durch den Einsatz vorgefertigter multifunktionaler Wandbauteile aus gradiertem Beton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3194
2020, 130 S., 96 Abb. u. 37 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Bauwesen steht vor der Herausforderung, für mehr Menschen mit weniger Materialaufwand mehr zu bauen. Dies erfordert die Entwicklung neuer Technologien, die auf ein möglichst leichtes Bauen, die Minimierung des Verbrauchs an fossil erzeugter Energie sowie der vollständigen Rezyklierbarkeit der Bauteile abzielen. In diesem Kontext bestand das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von rein mineralischen, multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche in der Lage sind, die Anforderungen an die Tragfähigkeit, die Dauerhaftigkeit, das architektonische Erscheinungsbild sowie den Wärmeschutz zu erfüllen. Eine deutliche Massenersparnis, eine signifikante C02-Reduktion sowie eine sortenreine Rezyklierbarkeit gegenüber herkömmlichen Massivbauteilen sollten erzielt werden. Das Ziel des Forschungsprojektes konnte durch die Entwicklung von rein mineralischen multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche den tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden, erreicht werden. Hierzu konnten sowohl die Berechnungsansätze auf der Basis normativer Regelungen formuliert und validiert werden, als auch die zielführenden Verfahren zur Bauteilherstellung identifiziert und weiterentwickelt werden. Zum Abschluss des Projektes konnte mit der Technologie eine Masseneinsparung von rund 60 % gegenüber Massivwänden mit Wärmedämmverbundsystem erzielt werden, bei vergleichbaren Baukosten. In nachfolgenden Projekten gilt es die erzielten Lösungen final zu erforschen und weiterführende Versuche durchzuführen, um die Technologie letztlich praxisreif zu machen.

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Mark Koehler, Klaus-Dieter Brandstetter, Lutz Weber
Schallschutz von Fenstern in vorgesetzter Einbaulage (vorgesetzte Fenster)
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3164
2019, 64 S., 50 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Neben der Verglasung und des Rahmens hängen Eigenschaften von Fenstern in starkem Maße von den Einbaubedingungen und der Position ab. Es ist zwar bekannt, dass bei vorgesetzter Einbauweise ein kritischer Einfluss auf die Schalldämmung besteht, belastbare Daten liegen hierzu jedoch bislang nicht vor. Im Projekt sollen Messdaten von gängigen Konstruktionen durch Prüfstandsmessungen ermittelt und eine Art Bauteilkatalog erstellt werden. Im Rahmen des durchgeführten Forschungsprojekts wurde der Einfluss der vorgesetzten Einbaulage von Fenstern bei Außenwänden mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) auf die Schalldämmung untersucht. Ziele der Untersuchung waren u.a., Messergebnisse für verschiedene Befestigungssysteme und unterschiedliche Einbaupositionen im Prüfstand zu ermitteln und mit einem Referenzeinbau, wie er auch bei bauakustischen Prüfungen im Labor verwendet wird, zu vergleichen. Aus diesem Grund wurden alle Messungen im Fensterprüfstand gemäß DIN EN ISO 10140-1 bis 5 durchgeführt. In dem durchgeführten Messprogramm wurden insgesamt drei verschiedene Montagesysteme mit vier verschiedenen Einbaupositionen und Fenstern mit den Schallschutzklassen 2 bis 5 sowie verschiedenen Fugenabdichtungen kombiniert.

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Bernhard Middendorf, Ekkehard Fehling
Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3128
2019, 71 S., 56 Abb. u. 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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C.-A. Graubner, Tilo Proske, Jochen Zeier
Entwicklung einer thermischen Entkoppelung von Stahlbetonwänden im Wand-Deckenknoten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3134
2019, 152 S., 87 Abb. u. 48 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Angèle Tersluisen, Kamyar Nasrollahi, Klara Bauer, Mehrdad Khalatbari, Nadine Lebong, Mozhgan Shirani, Björn-Martin Kurzrock, Tillman Gauer, Conrad Völker, Thomas Lichtenheld
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Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3064
2018, 207 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Durvaux, R.; Detremmerie, V.
Welche Toleranzen gelten für Glas-Innenwände? (kostenlos)
Kontakt, 2020

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Schultz-Cornelius, Milan; Pahn, Matthias
A cover for sandwich wall panels. Non-reinforced ultra-high performance concrete (UHPC)
BFT International, 2020

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Garrecht, Harald
Functionalized lightweight concretes with mineral and biogenic aggregates
BFT International, 2020

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Penkert, Fabian; Pahn, Matthias
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BFT International, 2020

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Schwetz, Martina; Pahn, Matthias; Zeitler, Ralf; Bies, Nora Susanne
Structural capacity of self-supporting wall panels made of LAC. Lightweight aggregate concrete with open structure
BFT International, 2020

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