In diesem Beitrag wird eine Methode zur Berechnung von statisch bestimmt gelagerten nachgiebig verbundenen Biegeträgern mit diskret angeordneten Schubverbindungsmitteln entwickelt. Sie gilt für beliebige Biegebeanspruchungen und beliebige Anordnungen von Schubverbindungsmitteln. Mit dieser Methode werden die Schubkräfte an jedem einzelnen Schubverbindungsmittel direkt und exakt nach der elastischen Verbundtheorie bestimmt. Auch für nachgiebig verbundene Biegeträger mit kontinuierlicher Fugenschubsteifigkeit kann diese Methode sehr effizient eingesetzt werden, indem die kontinuierliche Fugenschubsteifigkeit zuerst durch diskret angeordnete Schubverbindungsmittel ersetzt wird.
In diesem Beitrag wird die Entwicklung und Anwendung einer effizienten numerischen Methode zur realitätsnahen Schwingungsprognose von Eisenbahnbrücken unter Hochgeschwindigkeitsverkehr behandelt. Grundlegende Motivation ist die normativ vorgegebene Begrenzung der Brückenbeschleunigung zur Sicherstellung von Dauerhaftigkeit, Sicherheit und Fahrkomfort bei steigenden dynamischen Anforderungen infolge höherer Zuggeschwindigkeiten. Im Fokus steht die Berücksichtigung der komplexen dynamischen Interaktion zwischen Zug, Gleis und Brücke, die in konventionellen Ansätzen nur unzureichend erfasst wird. Hierzu wird eine nicht-iterative Formulierung auf Basis lokalisierter Lagrangescher Multiplikatoren um eine modale Reihenentwicklung erweitert. Fahrzeug, Oberbau und Brücke werden als gekoppeltes System modelliert und sowohl in ebenen als auch in räumlichen Starrkörper- und Finite-Elemente-Modellen analysiert. Die Reduktion der Freiheitsgrade durch modale Überlagerung führt zu deutlich geringeren Rechenzeiten bei hoher Genauigkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass trotz der erforderlichen hohen Modenzahl eine signifikante Effizienzsteigerung erzielt wird. Somit stellt die Methode einen leistungsfähigen Ansatz zur wirtschaftlichen und präzisen Bewertung dynamischer Effekte des betrachteten Systems dar.
Bauen im Untergrund bedeutet Arbeiten mit Unsicherheiten. Gerade im Tunnelbau treffen komplexe Geologie, alternde Infrastruktur und steigende Anforderungen an Nachhaltigkeit aufeinander. Digitale 3D-Modelle, Simulationen und Digitale Zwillinge verändern den Umgang mit Risiken – und eröffnen neue Perspektiven für Planung, Bau und Betrieb.
Die Transformation des Gebäudesektors hin zu klimaneutralen und perspektivisch klimapositiven Gebäuden erfordert neuartige integrale Lösungsansätze, welche Tragstruktur, Energieversorgung, thermische Speicherung und digitale Gebäudesimulation miteinander verbinden. Der vorliegende Beitrag untersucht das Potenzial energieaktivierter Stahlbausysteme zur Unterstützung der Wärme- und Energiewende im Bauwesen. Im Mittelpunkt stehen dabei Stahl-Energiepfähle als geothermisch aktivierte Gründungselemente, thermisch aktivierte Fassaden- und Hüllsysteme sowie Eisspeicher in Stahlleichtbauweise. Neben konstruktiven und thermischen Optimierungsansätzen wird insbesondere die Entwicklung eines neuartigen thermischen Leistungsprüfstands für Stahl-Energiepfähle vorgestellt. Ergänzend werden hybride Fassadenlösungen mit integrierten photovoltaisch-thermischen Komponenten sowie modulare Eisspeichersysteme betrachtet. Die Zusammenfassung aktueller Entwicklungen zeigt, dass Stahl aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit, seiner industriellen Vorfertigungsmöglichkeiten sowie seiner Recyclingfähigkeit ein erhebliches Potenzial als Funktionswerkstoff für energieaktive Gebäude besitzt.
Die Stromversorgung auf Baustellen gewinnt im Zuge steigender Energieknappheit, der zunehmenden Elektrifizierung von Bauprozessen, signifikanter Stromkosten und der generellen Umstellung fossiler Ressourcen auf regenerative Energien immer mehr an Bedeutung. Unabhängig davon bieten neue Abrechnungsmodelle am Energiemarkt, wie zum Beispiel dynamische und kurzzeitbezogene Stromtarife, die Chancen für neue Strombeschaffungsmodelle. Es ist in diesem Zusammenhang zu prüfen, ob der dynamische Stromtarif, dessen dynamischer Arbeitspreisanteil an die Day-Ahead-Preise der Strombörse EPEX SPOT gekoppelt ist, eine wirtschaftliche Alternative zum konventionellen Baustromtarif darstellt. Dazu wurde von den Autoren auf Grundlage stündlich aufgelöster Verbrauchsdaten von realen Baustellen die Wirtschaftlichkeit von dynamischen Tarifen untersucht. Dynamische Tarife erweisen sich im Ergebnis grundsätzlich als wirtschaftlicher, sofern die Summe aus dem fixen Arbeitspreisanteil und dem durchschnittlich genutzten Spotmarktpreis unterhalb des Arbeitspreises des konventionellen Tarifs liegt. Zusätzlich wurde der Einsatz mobiler Speicher zur Kostenreduktion betrachtet, der jedoch als Mittel zur Kostensenkung nicht wirtschaftlich ist. Gleiches gilt für die meisten strompreisbezogenen Anpassungen des Bauablaufs an Zeiten mit niedrigen Strompreisen. Unabhängig davon war festzustellen, dass der dynamische Tarif das Potenzial bietet, die Sensibilisierung für den Stromverbrauch zu erhöhen und entsprechende Reduktionsmaßnahmen umzusetzen. In der Folge kann eine Senkung des Gesamtstromverbrauchs von Baustellen erreicht werden.
