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Für eine Abschätzung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden und Quartieren können thermisch-energetische Simulationen eingesetzt werden. Grundlage dieser Simulationen sind geometrische und physikalische Gebäudemodelle. Die Erstellung des geometrischen Modells erfolgt in der Regel auf Basis von Bauplänen oder Vor-Ort-Begehungen, was mit einem großen Recherche- und Modellierungsaufwand verbunden ist. Spätere bauliche Veränderungen des Gebäudes müssen häufig manuell in das Modell eingearbeitet werden, was den Arbeitsaufwand zusätzlich erhöht. Das physikalische Modell stellt die Menge an Parametern und Randbedingungen dar, welche durch Materialeigenschaften, Lage und Umgebungs-einflüsse gegeben sind. Die Verknüpfung beider Modelle wird innerhalb der entsprechenden Simulations-software realisiert und ist meist nicht in andere Softwareprodukte überführbar. Mithilfe des Building Information Modeling (BIM) können Simulationsdaten sowohl konsistent gespeichert als auch über Schnittstellen mit entsprechenden Anwendungen ausgetauscht werden. Hierfür wird eine Methode vorgestellt, die thermisch-energetische Simulationen auf Basis des standardisierten Übergabe-formats Industry Foundation Classes (IFC) inklusive anschließender Auswertungen ermöglicht. Dabei werden geometrische und physikalische Parameter direkt aus einem über den gesamten Lebenszyklus aktuellen Gebäudemodell extrahiert und an die Simulation übergeben. Dies beschleunigt den Simulations-prozess hinsichtlich der Gebäudemodellierung und nach späteren baulichen Veränderungen. Die erarbeite-te Methode beruht hierbei auf einfachen Modellierungskonventionen bei der Erstellung des Bauwerksinformationsmodells und stellt eine vollständige Übertragbarkeit der Eingangs- und Ausgangswerte sicher. Thermal building simulation based on BIM-models. Thermal energetic simulations are used for the estimation of the heating demand of buildings and districts. These simulations are based on building models containing geometrical and physical information. The creation of geometrical models is usually based on existing construction plans or in situ assessments which demand a comparatively big effort of investigation and modeling. Alterations, which are later applied to the structure, request manual changes of the related model, which increases the effort additionally. The physical model represents the total amount of parameters and boundary conditions that are influenced by material properties, location and environmental influences on the building. The link between both models is realized within the correspondent simulation soft-ware and is usually not transferable to other software products. By Applying Building Information Modeling (BIM) simulation data is stored consistently and an exchange to other software is enabled. Therefore, a method which allows a thermal energetic simulation based on the exchange format Industry Foundation Classes (IFC) including an evaluation is presented. All geometrical and physical information are extracted directly from the building model that is kept up-to-date during its life cycle and transferred to the simulation. This accelerates the simulation process regarding the geometrical modeling and adjustments after later changes of the building. The developed method is based on simple conventions for the creation of the building model and ensures a complete transfer of all simulation data.

Ziel der Arbeit war das Adsorptionsverhalten ausgewählter schutzkolloidstabilisierter Polymerpartikel mit variierender chemischer Basis im zementären System zu beschreiben und basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen das Konkurrenzverhalten beim Angebot unterschiedlicher mineralischer Oberflächen zu klären. Sowohl die Destabilisierung der Polymerpartikel im alkalischen Milieu, welche eine Voraussetzung für derartige Adsorptionsprozesse ist, als auch die Veränderung von Oberflächeneigenschaften verschiedener mineralischer Partikel durch Hydratations- und Ionenadsorptionsprozesse, wurden u. a. mit Hilfe elektrokinetischer Experimente erfasst. Die spektralphotometrische Erstellung von Adsorptionsisothermen ermöglichte zudem die Ermittlung der jeweiligen adsorbierten Polymermenge zu verschiedenen Zeitpunkten der frühen Hydratation. Weiterhin wurde die Polymeradsorption an Partikeln ausgewählter Zusatzstoffe in Abhängigkeit von der Ionenstärke der Flüssigphase beschrieben. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen cryo-präparierter polymermodifizierter Zementleimproben ermöglichten es außerdem deren Mikrostruktur im suspensiven Zustand zu visualisieren. Diese Aufnahmen, ebenso wie die Ergebnisse grundlegender hydratationskinetischer Untersuchungen wurden in Wechselbeziehung zu den Ergebnissen der Adsorptionsuntersuchungen gebracht. Maßgelbliche intermolekulare und interpartikuläre Wechselwirkungen, infolge derer sich die Stabilitätsverhältnisse im Zementleim ändern und die Polymerpartikel adsorbieren sind im Wesentlichen die Desorption des Schutzkolloids von der Polymerpartikeloberfläche, die Ionisation funktioneller Gruppen der Polymerpartikel und der Schutzkolloidmakromoleküle im alkalischen Milieu und infolgedessen die Komplexbildung mit Ionen der Zementleimporenlösung. Die Auswirkungen dieser Vorgänge auf die Lösungs- und Fällungskinetik des Zementleimes wurden erfasst und mit der chemischen Zusammensetzung der polymeren Systeme korreliert.

Traditionally, buildings in the Inner Himalayan valleys of Bhutan were constructed from rammed earth in the western regions and quarry stone in the central and eastern regions. Whilst basic architectural design elements have been retained, the construction methods have however changed over recent decades alongside expectations for indoor thermal comfort. Nevertheless, despite the need for space heating, thermal building performance remains largely unknown. Furthermore, no dedicated climate data is available for building performance assessments. This paper establishes such climatological information for the capital Thimphu and presents an investigation of building physics properties of traditional and contemporary building types. In a one month field study 10 buildings were surveyed, looking at building air tightness, indoor climate, wall U-values and water absorption of typical wall construction materials. The findings highlight comparably high wall U-values of 1.0 to 1.5 W/m²K for both current and historic constructions. Furthermore, air tightness tests show that, due to poorly sealed joints between construction elements, windows and doors, many buildings have high infiltration rates, reaching up to 5 air changes per hour. However, the results also indicate an indoor climate moderating effect of more traditional earth construction techniques. Based on these survey findings basic improvements are being suggested.

Der Dissertation liegt die Frage zugrunde, welchen Einfluss die Porosität von Beton auf den Ablauf einer schädigenden AKR hat. Insbesondere soll geklärt werden, ob der Einsatz von Gleitschalungsfertigern – anstelle von klassischen schienengeführten Betondeckenfertigern – und die damit verbundene verringerte Porosität der Betone den Ablauf einer schädigenden AKR begünstigt. Eine verringerte Porosität führt zu einer reduzierten Duktilität des Betons, so dass infolge AKR entstehende Zugspannungen schlechter abgebaut werden können. Weiterhin steht ein geringerer Expansionsraum für das entstehende AKR-Gel zur Verfügung. Diese Faktoren können den Ablauf einer AKR begünstigen. Allerdings können extern anstehende Alkalien schlechter in den Beton mit einer verringerten Porosität eindringen. Ferner wird die Diffusion der Alkalien zu den potenziell reaktiven Gesteinskörnungen verlangsamt. Zur Beantwortung der aufgeworfenen Frage wird unter Einsatz einer neuartigen Prüfmethodologie und bei variierender Porosität untersucht, welche Schädigungsparameter maßgebend für den Ablauf und die Intensität einer schädigenden AKR sind. Die berücksichtigten Schädigungsparameter sind die mechanischen Eigenschaften des Betons, der zur Verfügung stehende Expansionsraum und die im Beton ablaufenden Transportvorgänge. Um den Einfluss der jeweiligen Schädigungsparameter spezifizieren zu können, gehen die Prüfungen einerseits von einem hohen internen und andererseits von einem hohen externen AKR-Schädigungspotenzial aus. In beiden Fällen erfolgen die Untersuchungen an langsam reagierenden alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen. Die unterschiedlichen Porositäten ergeben sich hauptsächlich durch Variation des w/z-Wertes. Bei dem hohen internen AKR-Schädigungspotenzial stehen die mechanischen Eigenschaften und der Expansionsraum im Vordergrund; außerdem ist der Einfluss der Zugabe eines LP-Bildners zu analysieren. Um ein hohes internes AKR-Schädigungspotenzial zu erreichen, kommt bei der Herstellung der Betonprobekörper ein Zement mit einem hohen Alkaligehalt zum Einsatz. Die Betonprobekörper werden der 40 °C-Nebelkammerlagerung und dem 60 °C-Betonversuch über Wasser unterzogen. Dabei findet eine neue Prüfmethodologie Anwendung, die der kontinuierlichen Messung der Dehnung und der ablaufenden Erhärtungs- und Rissbildungsprozesse dient. Diese Prüfmethodologie umfasst die Messung der Ultraschallgeschwindigkeit, die Schallemissionsanalyse und die µ-3D-Computertomografie. Hingegen richtet sich der Fokus bei dem hohen externen AKR-Schädigungspotenzial auf die Transportvorgänge. Zur Provokation eines hohen externen AKR-Schädigungspotenzials werden die Probekörper der FIB-Klimawechsellagerung ausgesetzt.

The refurbishment of old buildings often goes hand in hand with an increase in both the dead and live loads. The latter, combined with the higher safety factors, often make the reinforcement of the old structures necessary. Most reinforcement methods involve transforming a structural timber member into a composite beam. Composite sections have a long tradition in timber construction. In the early days, multiple timber beams were connected with interlocking tooth and wooden shear connecters, which resulted in an elastic connection. Although historical timber structures are frequently upgraded, no method has yet been established and fully accepted by all stakeholders such as owners, builders, architects, engineers and cultural heritage organisations. Carbon fibre-reinforced polymers (CFRP) have already shown their efficiency in structural reinforcement especially in concrete structures. Moreover, previous studies have shown that CFRP has the potential to meet the expectations of all parties involved. In order to reach the service-limit state, a high amount of carbon fibres has to be used, or considering the cost of reinforcement, prestress has to be applied. However, prestressing often goes hand-in-hand with delaminating issues. The camber method presented here offers an efficient solution for prestressing timber bending members and overcoming the known obstacles. In the method proposed, the timber beam is cambered using an adjustable prop at midspan during the bonding of the CRFP-lamella to the lower side of the bending member. After curing the adhesive, the prop is removed and the prestressed composite beam is ready to be used. The prestress introduced in the system is not constant, but has a triangular shape and peaks at midspan, where it is used the most. The prestress force, which declines towards the end of the beam, leads to a constant shear stress over the whole length of the reinforcement,avoiding a concentrated anchorage zone. An analytical calculation model has been developed to calculate and design prestressed timber- bending members using the camber method. Numerical modelling, using a multi-surface plasticity model for timber, confirmed the results from the analytical model, and clearly reduced delaminating issues, comparing very favourably to traditional prestressing methods. The experimental parametric study, including the determination of the short-term loadbearing capacity of structural-sized beams, showed agreement with the analytical and numerical calculation. The prestressed reinforcement showed a benefit of nearly 50% towards the ultimate-limit state and up to 70% towards the service-limit state. Calculations revealed that the use of high modulus CFRP allows even higher benefits, depending on the configurations and requirements. The long-term design of the prestressed composite beam was investigated by extending the analytical model. The creep of the timber leads to a load transfer from the timber towards the CFRP, and therefore increases the benefit towards the ultimatelimit design. Applying high modulus CFRP-lamellas allows for a complete utilisation of the design capacity of timber and carbon fibre-reinforced polymer. The thorough investigation conducted demonstrated that the camber method is an efficient technique for prestressing and reinforcing timber-bending members. Furthermore, the calculation model presented allows for a safe design and estimation of long-term behaviour.