Wie können Freiflächen durch Einsatz von Erdwärme von Schnee und Eis freigehalten werden? Erstmals wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt, das rechnerische Simulationen der klimatischen Beanspruchungen beheizter Freiflächen realitätsnah gestattet. Hierzu wurden insbesondere die zeit- und ortsabhängige Entwicklung der Temperatur- und Schmelzwärmeverteilung auf der Freifläche untersucht und Kenngrößen zur Beurteilung und Bemessung von beheizten Freiflächen abgeleitet. Die Vorteile der hier beschriebenen Methode liegen klar auf der Hand: Es handelt sich um ein technisch realisierbares System, das nicht auf fossile Energieträger zurückgreift.Für die instationären Temperaturfeldberechnungen wurden allgemeingültige Berechnungsmodellierungen für die relevanten klimatischen Randbedingungen entwickelt. Diese wurden anhand von Messergebnissen unterschiedlicher Vergleichsobjekte unter realen Witterungs- und Schneeverhältnissen verglichen. Mit Hilfe des neuen Berechnungsverfahrens können die nicht geschmolzenen Schneeflächen und -höhen einer beheizten Freifläche genau bilanziert und ausgewertet werden.Zur praktischen Anwendbarkeit wurden Variationsberechnungen grafisch umgesetzt. Mit deren Hilfe können die geeigneten Konstruktionen schnell identifiziert werden.

Neubauten und Bestandsgebäude sollen heute hell und lichtdurchflutet sein. Um gleichzeitig Energie zu sparen und auf das dynamische Außenklima zu reagieren, wurden verschiedene neuartige Verglasungs-Systeme entwickelt.Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich, ausgehend von Prismenplatten aus dielektrischen Materialien, mit der kostengünstigeren, mikrostrukturierten Folie. Der Autor identifiziert geeignete Folien und untersucht eine Prototypfolie eigenen Designs. Er erstellt theoretische Modelle zur Beschreibung des optischen und thermischen Verhaltens des Systems und bewertet dieses in Bezug auf Energieeffizienz, thermische sowie visuelle Behaglichkeit. Damit zeigt der Autor neue und vielversprechende Möglichkeiten zur intelligenten Verglasung auf.

Mit der Umstellung der derzeit gültigen Bemessungsnormen auf das semiprobabilistischen Sicherheitskonzept und der Einführung von Rechenverfahren zum Nachweis von Holzbauteilen unter Brandbeanspruchung es nötig geworden, die bestehenden Berechnungsverfahren kritisch zu hinterfragen oder zu ergänzen.Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein bislang fehlendes Bemessungskonzept zum Nachweis der Schubtragfähigkeit von Holzbauteilen unter Brandbeanspruchung zu entwickeln. Dafür wurden eigene Versuche an thermisch-mechanisch beanspruchten Vollholzproben in Anlehnung an das Prüfverfahren der DIN EN 408 durchgeführt und ausgewertet. Mit diesem Bemessungskonzept wurde die Möglichkeit geschaffen, den Einfluss einer thermischen Einwirkung auf das Festigkeits- und Steifigkeitsverhalten von Holzbauteilen bei Schubbeanspruchung im Temperaturbereich bis 200 °C zu untersuchen.

Holzwerkstoffplatten aus ausgerichteten Grobspänen - Oriented Strand Boards (OSB) - erfreuen sich großer Beliebtheit im Einsatz für tragende Unterböden auf Holzbalkendecken. In Abhängigkeit von der geplanten Nutzung dieser Decken sind, neben den gleichmäßig verteilten Flächenlasten, unterschiedlich hohe Einzellasten anzusetzen, die über quadratische Aufstandsflächen mit einer Kantenlänge von 50 mm aufzubringen sind. Der experimentell zu erbringende Nachweis dieser Einzellasten ist in der Praxis problematisch. Vorliegende, vereinfachte rechnerische Ansätze sind auf die Platten entweder nicht anwendbar oder führen zu sehr konservativen Ergebnissen.Nach einer Erörterung der Eigenschaften von OSB wird in der vorliegenden Arbeit das Tragverhalten unter Einzellasten sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Im experimentellen Teil werden OSB/3 zunächst hinsichtlich ihrer allgemeinen Eigenschaften untersucht. Anschließend werden einachsig gespannte Platten durch Einzellasten geprüft, wobei die Belastungsstelle im Bezug zum Auflager und zum freien Rand der Platten variiert wird. Es folgen Untersuchungen an Nut- und Federplatten. Die numerische Untersuchung umfasst eine linear elastische Analyse der Schnittgrößen und Verformungen orthotroper Platten sowie eine materiell nichtlineare Untersuchung. Hierzu wird ein Finite-Elemente-Modell mit Volumenelementen und nichtlinearen Materialgesetzen hergeleitet, welches das Tragverhalten der Platten bis zum Bruch abbildet.Ausgehend von diesen Untersuchungen werden, nach einer ausführlichen Analyse des Tragverhaltens, Bemessungsvorschläge erarbeitet, die dem Tragwerksplaner eine realistische Abschätzung der Tragfähigkeit in einfachen Handrechnungen ermöglichen.

Extruded polystyrene (XPS) rigid foams have attracted recently a great attention as a superior load-bearing thermal insulation material. Therefore, this type of thermal insulation material is commonly used under raft foundations, where high levels of compression loads and sometimes shear loads take place. To apply these boards safely in such application areas, their creep behavior should be intensively evaluated and analyzed to avoid any hazardous potential settlement.The principle objective of the current research are to investigate the creep behavior of XPS load-bearing thermal insulation boards under pure shear and combined shear-compression stress states and to explore any potential effect the compression stresses could have on the shear creep strains under the combined loading state.Creep tests were performed on XPS rigid boards under shear and combined shear-compression stress states using a specially developed test setup. The creep behavior was then simulated through finite element method using microstructure-based FE models. XPS rigid boards have been examined by x-ray micro-computer tomography to acquire the required morphological information about the foam microstructure. Nanoindentation technology has been applied to detect the elastic modulus of the foam cell wall material to accomplish the FE analysis. The FE models were validated by the comparisons between the simulated and the experimental results. The developed microstructure-based FE models were then used to carry out a parametric study aiming to optimize the creep response of XPS boards under shear and compression loads.

Immer wieder kommt es zu Brandkatastrophen, die vor allem in Gebäuden mit Atrien, wie sie oft in Einkaufszentren, Empfangshallen oder Flughäfen vorkommen, verheerende Auswirkungen haben können. Um die Risiken zu reduzieren, müssen bereits in der Planungsphase von Gebäuden mögliche Brandverläufe und ihre Konsequenzen rechnerisch ermittelt werden.Diese Arbeit greift dabei auf bestehende Näherungsformeln zurück. Der Autor untersucht die bekannten Verfahren und ergänzt sie durch ein robusteres. Die so entwickelte Näherungsformel kann unabhängig von der Atriumsgröße für einen Großteil der relevanten Anwendungsfälle verwendet werden und vereinfacht damit die bisherigen Rechenverfahren.

Zur Klassifizierung bzw. zum Nachweis der Begrenzung der Brandausbreitung von Außenwandbekleidungen werden national und europäisch unterschiedliche Brandversuche im klein, mittel und/oder groß skaliertem Maßstab in verschiedenen Prüfverfahren angewendet. Dies führt zu ungleichen Sicherheitsniveaus und gleichzeitig zu einem eingeschränkten Handel über die einzelnen Landesgrenzen innerhalb der EU hinaus. Der Band beschreibt die Entwicklung eines Prüfverfahrens, das es ermöglicht, die Brandausbreitung von Außenwandbekleidungen realitätsnah für einen Raum- und einen Außenbrand in einem Brandversuch abzubilden. Im Weiteren werden prüftechnische Anforderungen und Randbedingungen bestimmt, die insbesondere die Reproduzier- und Wiederholbarkeit des Brandversuchs verbessern sowie den technologischen Aufwand zur Umsetzung auf das Wesentliche reduzieren.

Als zentrales Einflusskriterium für mikrobiellen Bewuchs gilt die an der Bauteiloberfläche vorhandene Feuchtigkeit. Der Forschungsansatz der Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach einem Grenzniveau, bei dem gerade so viel Oberflächenwasser zugelassen wird, dass sich noch kein mikrobieller Bewuchs bildet. Mithilfe von hygrothermischen rechnerischen und phänomenologischen Langzeituntersuchungen an Realgebäuden und einem Klimateststand wird die neue Kenngröße Oberflächenfeuchteintensität t´w,Sep-Jan definiert und das Langzeit-Feuchteverhalten einer Oberfläche über einen Einzahlwert beschrieben. Mit dieser Größe kann der Einfluss unterschiedlicher lokalklimatischer und baulicher Parameter im Hinblick auf das Oberflächenfeuchteverhalten vergleichend bewertet werden. In einer ersten Annäherung wird auf Grundlage durchgeführter Untersuchungen eine bewuchskritische Oberflächenfeuchteintensität vorgeschlagen.

Herkömmliche Prüfverfahren zur Beurteilung des Tragverhaltens von Außenwandbekleidungen im Lastfall Windsog simulieren Sogbeanspruchungen lediglich statisch. Die Lasteinleitung erfolgt hierbei zudem meist über verformungsbehindernde Hilfsvorkehrungen. In diesem Werk erfolgt daher die Erforschung des realitätsnah ermittelten Windsogverhaltens von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Hierfür wird vorwiegend ein neuartiger dynamischer Windsogversuch angewandt, in welchem sich bis zu 5 m² umfassende Prüfkörperaufbauten schlagartig mittels zyklisch wiederkehrendem Unterdruck realitätsnah untersuchen lassen. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen wird ein numerisches Modell entwickelt. Im Modell werden die versuchstechnisch gewonnenen Erkenntnisse über das Trag- und Bruchverhalten verschiedener WDVS validiert und vertieft analysiert. Aufbauend auf den Erkenntnissen der durchgeführten Untersuchungen lässt sich der dynamische Windsogversuch bei der Erforschung und im Rahmen von Zulassungsverfahren von WDVS integrieren. Darauf basierend ließen sich zudem künftig bis¬herige Bemessungsstrategien und Anwendungsgrenzen von WDVS überarbeiten.