Die Bedeutung und Nachfrage an der Holz-Beton-Verbundbauweise nimmt aufgrund einer Vielzahl an Vorteilen gegenüber dem reinen Holzund Stahlbetonbau immer weiter zu. Die Bemessung von Holz-Beton- Verbundkonstruktionen ist aktuell nicht normativ geregelt, sondern wird auf der Grundlage von bauaufsichtlichen Zulassungen und Bauartgenehmigungen durchgeführt. Dabei kommen die unterschiedlichsten Typen an Verbindungsmitteln zum Einsatz, wie beispielsweise stiftförmige Verbindungsmittel und Kerven. Kontinuierliche Verbindungsmittel wie die Verbunddübelleiste im Stahl-Beton-Verbundbau wurden bisher nicht im Holz-Beton- Verbundbau verwendet. Verbunddübelleisten haben sich als sehr leistungsfähige Verbundmittel mit einer hohen Tragfähigkeit und einfacher Herstellung herausgestellt, deren Bemessung in der AbZ Z-26.4-56 2018 geregelt ist. Zur Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für ein den Verbunddübelleisten ähnliches Verbundmittel für den Holz-Beton-Verbundbau sind klassischer Weise experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Tragfähigkeit durchzuführen. Neben den oftmals zeitaufwendigen und kostenintensiven Versuchen haben viele Untersuchungen an verschiedensten Verbundmitteln gezeigt, dass sich numerische Untersuchungen in Form von Finite- Elemente-Modellen dafür eignen das Tragverhalten abzubilden und die erforderliche Anzahl an Versuchen zur Abdeckung der verschiedenen Parameter zu reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kontinuierliches Verbundmittel für die Holz-Beton-Verbundbauweise entwickelt und es wurde mittels experimenteller und numerischer Untersuchungen ein Bemessungskonzept erarbeitet. Zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens wurden Versuche unter Längsschub- und Zugbeanspruchung durchgeführt. Anhand dieser Versuche konnten Finite-Elemente-Modelle kalibriert werden und darauf aufbauend numerische Untersuchungen zum Tragverhalten unter kombinierter Zug- und Schubbeanspruchung durchgeführt werden. Da viele numerische Untersuchungen an Verbundmitteln in der Vergangenheit eine hohe Sensibilität bei der Variation der Materialparameter der Betonmodelle gezeigt haben, wurde eine separate Untersuchung zu den Besonderheiten von Verbundmitteln im Beton bei der numerischen Simulation herausgearbeitet und entsprechende Lösungsansätze gegeben. Auf Grundlage der experimentellen und numerischen Untersuchungen konnten die für das neue Verbundmittel spezifischen Tragmechanismen identifiziert, in einem abschließenden Trägerversuch bestätigt und in ein Bemessungsmodell überführt werden. Durch den kombinierten Einsatz von experimentellen und numerischen Untersuchungen konnte das Tragverhalten des neuen Holz-Beton- Verbundsystems umfassend beschrieben und ein für die Praxis anwendbares Bemessungskonzept entwickelt werden. Diese Arbeit soll damit neben dem Bemessungskonzept einen Beitrag für die Anwendung numerischer Verfahren bei der Untersuchung des Tragverhaltens von Verbundmitteln im Beton leisten.

Die Rissbildung in Stahlbetonbauteilen ist systemimmanent und stellt keinen Mangel dar, sofern die am Bauteil auftretenden Risse auf unschädliche Breiten begrenzt sind. Die Begrenzung der Rissbreite kann dabei im Allgemeinen durch planerisch-konstruktive, betontechnologische und ausführungstechnische Maßnahmen zielgerichtet gesteuert werden. Die derzeit in Deutschland bauaufsichtlich eingeführten Regelwerke DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA enthalten Berechnungskonzepte, um Rissbreiten und Rissabstände etwaig auftretender Risse im Rahmen der Bemessung näherungsweise rechnerisch vorauszubestimmen. Bei flächenartigen Bauteilen mit mehrlagig, kreuzweise angeordneter Bewehrung aus großen Stabdurchmessern (d. h. Ø > 32 mm), wie sie beispielsweise in hochbeanspruchten dicken Sohlplatten zum Einsatz kommen können, stellt sich die Frage, ob die am Bauteil auftretenden Risse mit Hilfe der in DIN EN 1992-1-1 und in DIN EN 1992-1-1/NA enthaltenen Berechnungskonzepte realitätsnah vorauszubestimmen sind. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund in Frage zu stellen, dass die den aktuellen normativen Nachweisen zugrundeliegenden Bemessungsformeln vorwiegend an zentrisch bewehrten Versuchsquerschnitten mit „kleinen“ Stabdurchmessern (üblicherweise Ø6 mm bis Ø14 mm) hergleitet wurden. Zur Bewertung der Übertragbarkeit wurden im Rahmen dieser Arbeit umfangreiche experimentelle Untersuchungen zum Rissverhalten mehrlagig bewehrter Bauteile mit Variation zahlreicher Einflussfaktoren der Rissbildung (z. B. Stabdurchmesser, Querbewehrung, Oberflächenbewehrung) durchgeführt. Das im Rahmen dieser Bauteilversuche feststellbare Trag- und Verformungsverhalten mehrlagig bewehrter Bauteile wurde im Anschluss durch numerische Untersuchungen mit dem nicht linearen Finite-Elemente Programm Atena verifiziert. Auf Grundlage einer Gegenüberstellung von statistisch ausgewerteten Versuchswerten und den Ergebnissen einer Nachrechnung nach DIN EN 1992-1-1 und DIN EN 1992-1-1/NA und weiteren ausgewählten Ingenieur- und Bemessungsmodellen, wurde die Zuverlässigkeit der rechnerischen Vorhersagegenauigkeit der aktuellen Bemessungsmodelle detailliert überprüft. Als ein Ergebnis bleibt festzu-halten, dass Modifikationen der Bemessungsgleichungen nach DIN EN 1992-1-1/NA für Querschnittskonzeptionen mit mehrlagig, kreuzweise angeordneter Bewehrung zwingend zu empfehlen sind, um eine realitätsnähere, auf der sicheren Seite liegende rechnerische Vorhersage der zu erwartenden Rissbreiten sicherstellen zu können. Zudem zeigt sich, dass bei fehlender Oberflächen-bewehrung insgesamt keine zuverlässige Berechnung der Rissbreite nach DIN EN 1992-1-1/NA auf der Bauteiloberseite erfolgen kann. Für das Bauteilinnere konnte dagegen festgestellt werden, dass die Versuchsergebnisse in den nach DIN EN 1992-1-1/NA zu erwartenden Größenordnungen liegen. Die aus der ei¬genen Versuchsnachrechnung gewonnenen Erkenntnisse zur Vorhersagegenauigkeit zeigen, dass sich für die vorliegend untersuchten Querschnittskonzeptionen insgesamt das Bemessungsmodell nach prEN1992-1-1 hinreichend gut eignet.

Daylight is important for the well-being of humans. Therefore, many office buildings use large windows and glass facades to let more daylight into office spaces. However, this increases the chance of glare in office spaces, which results in visual discomfort. Shading systems in buildings can prevent glare but are not effectively adapted to changing sky conditions and sun position, thus losing valuable daylight. Moreover, many shading systems are also aesthetically unappealing. Electrochromic (EC) glass in this regard might be a better alternative, due to its light transmission properties that can be altered when a voltage is applied. EC glass facilitates zoning and also supports control of each zone separately. This allows the right amount of daylight at any time of the day. However, an effective control strategy is still required to efficiently control EC glass. Reinforcement learning (RL) is a promising control strategy that can learn from rewards and penalties and use this feedback to adapt to user inputs. We trained a Deep Q learning (DQN) agent on a set of weather data and visual comfort data, where the agent tries to adapt to the occupant’s feedback while observing the sun position and radiation at given intervals. The trained DQN agent can avoid bright daylight and glare scenarios in 97% of the cases and increases the amount of useful daylight up to 90%, thus significantly reducing the need for artificial lighting.

Verbundkonstruktionen aus Stahl und Beton haben sich in den letzten Jahrzehnten zu einer wirtschaftlichen und konkurrenzfähigen Bauweise im Hoch- und Brückenbau entwickelt. Eine wesentliche Rolle im Verbundbau nehmen dabei die Verbundmittel ein, an die hohe Anforderungen hinsichtlich der Tragfähigkeit und der Verformbarkeit gestellt werden. Am Fachgebiet Stahlbau der TU Kaiserslautern wurden Versuche zur Trag- und Verformungsfähigkeit randnaher Betondübel in Abscher- und Ausziehversuchen durchgeführt. Der Einsatz der Betondübel in innovativen Verbundkonstruktionen ist trotz noch fehlender normativer Regelwerke von weiter steigendem Interesse. Betondübel können in neuartigen Verbundkonzepten auch in einer randnahen Lage eingesetzt werden. Dadurch lassen sich Querschnitte materialgerecht und kostengünstig in optimierter Verbundbauweise herstellen und verbauen. Eine geringere seitliche Betondeckung der Betondübel kommt neben den Plattenbalkenquerschnitten in Konstruktionen vor, in welchen die Verbundleiste liegend eingebaut wird. Solche parallel zur Betongurtebene positionierte Betondübelleisten sind z. B. in Slim-Floor- oder modernen Klimadecken in Sandwichverbundbauweise denkbar. Das Trag- und Verformungsverhalten einer Betondübelleiste, welche in Verbundkonstruktionen in Kombination mit einer schlanken Betonplatte liegend integriert wird, wurde aufgrund ihrer randnahen Lage genauer betrachtet. Die ersten Untersuchungen hierzu zeigen, dass die Verbunddübelleisten, nach dem die Spalt- und Rückhängerisse entstehen, mit Kantenbruch versagen. Wenn ausreichend Bewehrung vorhanden ist, führen die primären Spalt- und Rückhängerisse nicht zum Versagen. Der Einsatz einer Wendelbewehrung in den Verbundübelleisten steigert das Trag- und Verformungsvermögen deutlich. Es existiert zwar noch keine einheitliche normative Regelung zur Anwendung und Bemessung der Verbunddübel, häufig als Puzzleleiste bezeichnet, jedoch wurde aktuell eine Zulassung Z-26.4-56 2013 erarbeitet, welche die Anwendung der Verbunddübelleisten, kurz VDL, möglich macht. Die Anwendungsgrenzen sind dabei zu beachten. Darüber hinaus wird derzeit in mehreren Forschungsarbeiten daran gearbeitet, die Verwendung der puzzleartigen Verbundmittel zu erleichtern, indem einheitliche Anwendungs- und Bemessungsregeln dieser in die Eurocodes eingepflegt werden sollen. Diese Arbeit soll ebenfalls dazu beitragen, die Versagensmechanismen der am Rand eingebauten Puzzleleisten zu erforschen und ein für die Anwender handhabbares Bemessungskonzept zu erarbeiten. Die ersten Erkenntnisse sollen eine Grundlage für ein in der Zukunft gültiges Bemessungs- konzept bilden. Anhand der Abscherversuche wurde der Einfluss der Randnähe untersucht. Darüber hinaus wurden numerische Untersuchungen vorgenommen. Die FE-Modelle wurden insbesondere zur Analyse des Lastabtrags der randnahen Betondübel verwendet. Darüber hinaus wurde eine Parameterstudie durchgeführt, welche die Variation der Materialien und geometrischen Größen der FE-Modelle beinhaltete. Aufbauend auf den experimentellen und numerischen Beobachtungen und theoretischen Überlegungen wurde ein Ingenieurmodell für Verbunddübelleisten mit und ohne Wendelbewehrung entwickelt. Das Modell wird abschließend auf das Bemessungsniveau überführt.

A transition from conventional centralized to hybrid decentralized systems has been increasingly advised recently due to their capability to enhance the resilience and sustainability of urban water supply systems. Reusing treated wastewater for non-potable purposes is a promising opportunity toward the aforementioned resolutions. In this study, we present two optimization models for integrating reusing systems into existing sewerage systems to bridge the supply–demand gap in an existing water supply system. In Model-1, the supply–demand gap is bridged by introducing on-site graywater treatment and reuse, and in Model-2, the gap is bridged by decentralized wastewater treatment and reuse. The applicability of the proposed models is evaluated using two test cases: one a proof-of-concept hypothetical network and the other a near realistic network based on the sewerage network in Chennai, India. The results show that the proposed models outperform the existing approaches by achieving more than a 20% reduction in the cost of procuring water and more than a 36% reduction in the demand for freshwater through the implementation of local on-site graywater reuse for both test cases. These numbers are about 12% and 34% respectively for the implementation of decentralized wastewater treatment and reuse.