Das Drilltragverhalten von Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung wird im Wesentlichen durch vertikale Elementfugen beeinflusst. Die DIN 1045-1 erlaubt die Berechnung der Schnittgrößen derartiger Platten unter Ansatz voller Drillsteifigkeit auch für den Fall, dass sich vertikale Elementfugen im Drillbereich \((0,3 *l_{min})\) der Platte befinden. Ein Aufklaffen der horizontalen Verbundfuge zwischen Fertigteilplatte und Ortbeton wird in diesem Fall beidseits der Fuge durch randparallele Gitterträger verhindert.
In der vorliegenden Arbeit wird das Tragverhalten von Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung physikalisch nichtlinear, unter Berücksichtigung wirklichkeitsnahen Werkstoffverhaltens, mit dreidimensionalen FEM-Ansätzen modelliert. Dazu wird zunächst ein Ansatz zur Berücksichtigung des Tension-Stiffening Effekts in dreidimensionalen FE-Berechnungen entwickelt. Damit gelingt die numerische 3D-Simulation des Tragverhaltens von Stahlbetonfertigteilplatten mit Ortbetonergänzung und insbesondere auch die Erfassung des Einflusses vertikaler Elementfugen auf die Schnittgrößen.
Eigene FE- Simulationen, in denen der Bewehrungsstahl als eindimensionales Stabelement diskretisiert worden ist, führten im Lasteinleitungsbereich der Bewehrung lokal zum vorzeitigen Versagen einiger Betonelemente. Abliegende Querschnittsbereiche konnten somit nicht zum Lastabtrag herangezogen werden. In einer aufwendigen dreidimensionalen Simulation in der auch die Bewehrung inklusive Rippen dreidimensional modelliert worden ist, konnte das experimentell ermittelte Tragverhalten unter Berücksichtigung des Tension-Softening Verhaltens im Beton nachgebildet werden.
Diese Art der Modellierung ist außerordentlich zeit- und rechenintensiv. Es wird daher zur näherungsweisen Beschreibung des Tension-Stiffening Effekts in dreidimensionalen FE- Modellen ein vereinfachter Ansatz entwickelt, der nach den genaueren Berechnungen und experimentellen Ergebnissen kalibriert wird und das Tragverhalten “verschmiert“ beschreibt. Dies erfolgt zunächst für das einachsige Tragverhalten eines Stahlbetonzugstabs und wird im Anschluss für das zweiachsige Tragverhalten von Stahlbetonplatten erweitert.
Mit dem entwickelten Modell sind zweiachsig gespannte Fertigteilplatten mit Ortbetonergänzung berechnet worden. Die Berechnungsergebnisse sind an drei Platten experimentell im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau der TU Kaiserslautern abgesichert worden.
Die physikalisch nichtlinearen 3D-FEM Berechnungen haben gezeigt, dass die Tragfähigkeit einer zweiachsig gespannten Fertigteilplatte mit Ortbetonergänzung durch eine obere Eckbewehrung nur geringfügig gesteigert werden kann (ca. 6%). Dies bestätigt die Ergebnisse von Gersiek (1990) an quadratischen Stahlbetonplatten in Ortbetonbauweise.
Weiter konnte sowohl im Versuch als auch in nichtlinearen Berechnungen gezeigt werden, dass bei Anordnung vertikaler Elementfugen im Drillbereich \((0,3 *l_{min})\) gemäß DIN1045-1 die Tragwirkung der Platte sichergestellt ist. Der Rissverlauf unterscheidet sich nur geringfügig von einer Platte ohne Fugen in den Fertigteilplatten.
Ein werkstoffgerechter und wirtschaftlicher Einsatz von ultrahochfestem Beton (UHPC) erfordert hybride Konstruktionen mit minimierten Querschnitten. Hierfür bieten sich Verbundträger, bestehend aus Stahlprofilen geringer Blechdicke und Betongurten von wenigen Zentimetern Plattenstärke an, deren Einsatzgebiet im Hochbau als filigrane Fassadenplatten oder tragende Hohlwände mit integrierter Haustechnik liegen kann. Besonderes Augenmerk ist bei derartigen Verbundkonstruktionen auf die Ausbildung und die Leistungsfähigkeit der Verbundfuge zu legen. Aufgrund der reduzierten Betongurtdicke ist eine Anwendung von konventionellen Verbundmitteln nicht möglich. Daher wurde ein neuartiges Verbundmittel durch das Anordnen von rechteckförmigen Stahlzähnen an der Blechoberkante entwickelt, welche an ihrer Spitze um 90° verdreht werden. Die Trag- und Verformungsfähigkeit dieser sogenannten "Stahlschare" wurde in dem von der DFG geförderten Projekt Schn 771/5-1 im Zuge des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1182 untersucht und ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit.
Der Verdrehvorgang und die daraus resultierenden Dehnungen wurden mittels einer optischen Messung sowie FE-Simulation analysiert und zur weiteren Beurteilung der Längsschubtragfähigkeit herangezogen. Hierfür wurden 6 Push-out-Versuchsserien mit 38 Einzelversuchen mit verschiedenen Parametervariationen durchgeführt und ausgewertet. Zusammen mit den Ergebnissen von entsprechenden FE-Modellen und theoretischen Überlegungen wurde ein Bemessungskonzept für Längsschub entwickelt. Dieses beinhaltet die Versagensarten Längsaufreißen des Betongurts, Betonausbruch sowie Stahlversagen durch Abscheren der Schare. Die vorgeschlagenen Widerstandsmodelle wurden zudem einer statistischen Auswertung gemäß Eurocode 0 unterzogen. Abschließend wurde das Zugtragverhalten in Pull-out-Versuchen sowie das Verhalten in großmaßstäblichen Verbundträgern mit unterschiedlichen Verdübelungsgraden geprüft.
Pflanzenkläranlagen (PKA) sind ein naturnahes Verfahren der Abwasserreinigung, das aufgrund seines im Vergleich zu technischen Kläranlagen geringen Wartungs- und Energieaufwands, der guten Einbindung in die Landschaft und der höheren Reinigungsleistung als konventionelle Teichkläranlagen vorwiegend im ländlichen Raum zum Einsatz kommt.
Gemäß den allgemein anerkannten Regeln der Technik beschränkt sich die Anwendung jedoch auf im Trennsystem entwässerte Einzugsgebiete und den Einsatz von fluviatilen Rundkornsanden als Filtersubstrat. Im Süden und Südwesten Deutschlands überwiegt allerdings das Mischsystem, sodass verfahrenstechnische Lösungen in der Abwasserreinigung die Mischkanalisation als Voraussetzung haben. Im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) sind Immissionsbetrachtungen im Hinblick auf den guten chemischen Zustand des Gewässers als Grundlage für den guten ökologischen Zustand erforderlich. Dezentrale Kläranlagen an abflussschwachen Gewässern müssen häufig verschärfte Anforderungen an den Ablauf, insbesondere im Hinblick auf die Nitrifikationsleistung, einhalten. Ziel dieser Arbeit ist die Überprüfung der Eignung von Pflanzenkläranlagen im Mischsystem im Allgemeinen und von Lavasand als Filtersubstrat im Besonderen zur Erfüllung dieser Anforderungen.
Der für Lavasand-Anlagen entwickelte Bemessungsansatz des Entsorgungsverbandes Saar (EVS) sowie die zugehörigen Planungs- und Betriebsvorgaben wurden im großtechnischen Maßstab an zehn kommunalen Kläranlagen mit Ausbaugrößen von 70 bis 600 EW überprüft. Neben einer reinen Verifizierung des Konzepts im Sinne eines Nachweises der Reinigungsleistung wurde versucht, auf der Kläranlage Büschdorf die Belastungsgrenzen des Systems und insbesondere der alternierend und intermittierend betriebenen Hauptbodenfilter (HBF) zu ermitteln. Ergebnis dieser Untersuchungen auf der Kläranlage Büschdorf war, dass der dort als Filtersubstrat eingesetzte Lavasand über ein Jahr mit maximalen hydraulischen Flächenbelastungen von mehr als 220 l/(m2*d) beaufschlagt werden kann, ohne dass es zu Kolmationserscheinungen oder einem Einbruch der Reinigungsleistung kommt.
Darüber hinaus wurde die Leistungsfähigkeit von Lavasanden aus verschiedenen Steinbrüchen mit unterschiedlichen Eigenschaften auf der Kläranlage Riesweiler untersucht. Es zeigte sich, dass das Filtermaterial mit der größten Porosität, der größten spezifischen Oberfläche, der geringsten Durchlässigkeit und der höchsten Kationenaustauschkapazität die besten Ergebnisse im Hinblick auf die Elimination von Kohlenstoff- und Phosphorverbindungen sowie Ammoniumstickstoff erzielt. Im Zusammenhang mit dem CSB-Abbau und der Nitrifikationsleistung sind aerobe Verhältnisse im Filterkörper notwendig, was durch einen intermittierenden Betrieb der Bodenfilter sichergestellt wird. Dieser Sachverhalt wurde mit Redoxpotenzialmessungen und Beprobungen von Versuchsphasen mit dem Filter im Normal- und Einstaubetrieb nachgewiesen. Gemäß den Ergebnissen dieser Arbeit sind Lavasande als Filtersubstrat im Vergleich zu fluviatilen Rundkornsanden bei höherer hydraulischer Belastung, insbesondere bezogen auf den Ammoniumstickstoffabbau, leistungsfähiger.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass substrateigenschaftsabhängige Bemessungs-vorgaben notwendig und sinnvoll sind. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf.
Ein werkstoffgerechter und wirtschaftlicher Einsatz von ultrahochfestem Beton (UHPC) erfordert hybride Konstruktionen mit minimierten Querschnitten. Hierfür bieten sich Verbundträger, bestehend aus Stahlprofilen geringer Blechdicke und Betongurten von wenigen Zentimetern Plattenstärke an, deren Einsatzgebiet im Hochbau als filigrane Fassadenplatten oder tragende Hohlwände mit integrierter Haustechnik liegen kann. Besonderes Augenmerk ist bei derartigen Verbundkonstruktionen auf die Ausbildung und die Leistungsfähigkeit der Verbundfuge zu legen. Aufgrund der reduzierten Betongurtdicke ist eine Anwendung von konventionellen Verbundmitteln nicht möglich. Daher wurde ein neuartiges Verbundmittel durch das Anordnen von rechteckförmigen Stahlzähnen an der Blechoberkante entwickelt, welche an ihrer Spitze um 90° verdreht werden. Die Trag- und Verformungsfähigkeit dieser sogenannten "Stahlschare" wurde in dem von der DFG geförderten Projekt Schn 771/5-1 im Zuge des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1182 untersucht und ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit.
Der Verdrehvorgang und die daraus resultierenden Dehnungen wurden mittels einer optischen Messung sowie FE-Simulation analysiert und zur weiteren Beurteilung der Längsschubtragfähigkeit herangezogen. Hierfür wurden 6 Push-out-Versuchsserien mit 38 Einzelversuchen mit verschiedenen Parametervariationen durchgeführt und ausgewertet. Zusammen mit den Ergebnissen von entsprechenden FE-Modellen und theoretischen Überlegungen wurde ein Bemessungskonzept für Längsschub entwickelt. Dieses beinhaltet die Versagensarten Längsaufreißen des Betongurts, Betonausbruch sowie Stahlversagen durch Abscheren der Schare. Die vorgeschlagenen Widerstandsmodelle wurden zudem einer statistischen Auswertung gemäß Eurocode 0 unterzogen. Abschließend wurde das Zugtragverhalten in Pull-out-Versuchen sowie das Verhalten in großmaßstäblichen Verbundträgern mit unterschiedlichen Verdübelungsgraden geprüft.
Immer mehr Gebäude werden aus Gründen des Komforts, der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit mit fortschrittlicher Automationstechnik ausgestattet. Daher gewinnt Gebäudeautomation zunehmend an Bedeutung. Hierfür sind gebäudetechnische Anlagen in vielen Fällen über Busleitungen mit einem Leitrechner vernetzt und zentral erfasst. Sie werden mit Hilfe von Sensoren und Aktoren gesteuert.
Um Bauwerke effektiv und effizient bewirtschaften zu können, werden zunehmend CAFM-Systeme als unverzichtbares Werkzeug des Facility Managers eingesetzt. Dabei werden heute die gleichen gebäudetechnischen Anlagen ein zweites Mal erfasst, um sie im Rahmen des Anlagen- und Wartungsmanagements verwalten zu können. Eine webbasierte, datenbankgekoppelte Steuerung dieser Anlagen direkt über ein CAFM-System ist derzeit nicht verfügbar. Themenbezogene Normen und Richtlinien geben keinen Aufschluss über konkrete Kopplungsmechanismen von Gebäudeautomation und CAFM zur Steuerung gebäudetechnischer Anlagen. Es fehlt an Netzwerkmodellen und Lösungskonzepten.
Die vorliegende Arbeit setzt an dieser Problematik an. Sie prüft, in welcher Weise gebäudetechnische Einrichtungen hinsichtlich einer komfortablen und zentralen Steuerungsfunktion in CAFM-Systeme eingebunden werden können. Aspekte wie neuartige Vernetzungsvarianten, die Bereitstellung von Anlagendaten mit zugehörigen Import-funktionen sowie die Möglichkeit einer browsergestützten Bedienung stehen dabei im Fokus der Betrachtung. Der Leitgedanke dabei ist, vorhandene Technologien und Standards zu nutzen, um daraus neue Lösungen zu schaffen.
Der vorgestellte Lösungsansatz analysiert, vergleicht und bewertet unterschiedliche Netzstrukturen, dessen Ergebnis als Entscheidungshilfe für die Modellentwicklung dient. Der „Plug and Play“-Gedanke wird durch die Verwendung der bereits standardisierten Netzwerktechnologie UPnP (Universal Plug and Play), realisiert, wofür es der Ausarbeitung und Definition neuer bereitzustellender Datenformate (XML) bedarf. Für die praktische Umsetzung wird eine eigene Datenbankstruktur (MS Access) zur Simulation eines CAFM-Systems entworfen und eine mit VB.NET programmierte Benutzeroberfläche erstellt. Der entwickelte Programmbaustein „FMControl“ demonstriert das webbasierte Schnittstellen-konzept mit Importfunktion und Steuermechanismen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit schaffen die Basis für die Optimierung im Bereich der webbasierten und datenbankgekoppelten Gebäudeautomation. Durch die Implementierung der vorgestellten Funktionen des Programmbausteins „FMControl“ können CAFM-Systeme zu leistungsstarken Steuerungsinstrumenten für Gebäude und deren Anlagen ausgebaut werden.
Immer mehr Gebäude werden aus Gründen des Komforts, der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit mit fortschrittlicher Automationstechnik ausgestattet. Daher gewinnt Gebäudeautomation zunehmend an Bedeutung. Hierfür sind gebäudetechnische Anlagen in vielen Fällen über Busleitungen mit einem Leitrechner vernetzt und zentral erfasst. Sie werden mit Hilfe von Sensoren und Aktoren gesteuert.
Um Bauwerke effektiv und effizient bewirtschaften zu können, werden zunehmend CAFM-Systeme als unverzichtbares Werkzeug des Facility Managers eingesetzt. Dabei werden heute die gleichen gebäudetechnischen Anlagen ein zweites Mal erfasst, um sie im Rahmen des Anlagen- und Wartungsmanagements verwalten zu können. Eine webbasierte, datenbankgekoppelte Steuerung dieser Anlagen direkt über ein CAFM-System ist derzeit nicht verfügbar. Themenbezogene Normen und Richtlinien geben keinen Aufschluss über konkrete Kopplungsmechanismen von Gebäudeautomation und CAFM zur Steuerung gebäudetechnischer Anlagen. Es fehlt an Netzwerkmodellen und Lösungskonzepten.
Die vorliegende Arbeit setzt an dieser Problematik an. Sie prüft, in welcher Weise gebäudetechnische Einrichtungen hinsichtlich einer komfortablen und zentralen Steuerungsfunktion in CAFM-Systeme eingebunden werden können. Aspekte wie neuartige Vernetzungsvarianten, die Bereitstellung von Anlagendaten mit zugehörigen Import-funktionen sowie die Möglichkeit einer browsergestützten Bedienung stehen dabei im Fokus der Betrachtung. Der Leitgedanke dabei ist, vorhandene Technologien und Standards zu nutzen, um daraus neue Lösungen zu schaffen.
Der vorgestellte Lösungsansatz analysiert, vergleicht und bewertet unterschiedliche Netzstrukturen, dessen Ergebnis als Entscheidungshilfe für die Modellentwicklung dient. Der "Plug and Play"-Gedanke wird durch die Verwendung der bereits standardisierten Netzwerktechnologie UPnP (Universal Plug and Play), realisiert, wofür es der Ausarbeitung und Definition neuer bereitzustellender Datenformate (XML) bedarf. Für die praktische Umsetzung wird eine eigene Datenbankstruktur (MS Access) zur Simulation eines CAFM-Systems entworfen und eine mit VB.NET programmierte Benutzeroberfläche erstellt. Der entwickelte Programmbaustein "FMControl" demonstriert das webbasierte Schnittstellen-konzept mit Importfunktion und Steuermechanismen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit schaffen die Basis für die Optimierung im Bereich der webbasierten und datenbankgekoppelten Gebäudeautomation. Durch die Implementierung der vorgestellten Funktionen des Programmbausteins "FMControl" können CAFM-Systeme zu leistungsstarken Steuerungsinstrumenten für Gebäude und deren Anlagen ausgebaut werden.
Rd. 30 % bis 40 % des durchschnittlichen Trinkwasserverbrauchs in deutschen Haushalten entfällt auf die Toilettenspülung. Das dabei anfallende Abwasser, das sogenannte Schwarzwasser, enthält neben dem Spülwasser die Fäkalien Urin und Fäzes sowie Toilettenpapier. Es ist durch eine vergleichsweise hohe organische Verschmutzung sowie sehr hohe Gehalte an Nährstoffen gekennzeichnet. Aufbauend auf dem Grundgedanken, den häuslichen Schmutzwasserkreislauf zu schließen, um den Bedarf an hochwertigem Trinkwasser nachhaltig zu senken, wurde in der vorliegenden Arbeit die Anwendung des Belebungsverfahrens zur biologischen Behandlung von Toilettenabwasser erforscht.
Um den mangelnden Kenntnisstand hinsichtlich der Schwarzwasserzusammensetzung zu verbessern, wurde zunächst die Quantität und chemisch-physikalische Qualität von Schwarzwasser an drei unterschiedlichen Versuchsstandorten mit unterschiedlicher Nutzung (Wohnen, Arbeitsplatz) eingehend untersucht. Hierdurch konnten eine Vielzahl neuer Erkenntnisse zur Charakteristik von Schwarzwasser gewonnen werden und spezifische Frachten für Parameter CSB, BSB5, TKN, Pges und AFS abgeleitet werden. Mit den erarbeiteten Kennwerten wird eine deutlich verbesserte und durch die umfangreichen Messungen abgesicherte Datengrundlage zur Abschätzung des Nutzungspotenzials von Schwarzwasser und zur Bemessung von Schwarzwasserbehandlungsanlagen möglich.
Im Hinblick auf die Erforschung der Eliminationsmechanismen der im Schwarzwasser enthal-tenen Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen unter Betriebsbedingungen wurden zwei Versuchsanlagen (SBR, MBR) an den drei Versuchsstandorten betrieben. Neben der biologischen Behandlung von Roh-Schwarzwasser und von mechanisch gereinigtem Schwarzwasser wurde die biologische Behandlung von Schwarzwasser bei Kreislaufführung untersucht.
Es wurde festgestellt, dass Schwarzwasser nach biologischer Behandlung sehr hohe Gehalte an gelöst inertem CSB aufweist. Zudem wurde ein Zusammenhang zwischen der Schwarzwasserquelle und den erreichbaren Rest-CSB-Gehalten abgeleitet. Demnach ist der bei maximalem biologischem Reinigungseffekt erreichbare CSB-Gehalt für Schwarzwasser häuslicher Herkunft etwa doppelt so hoch wie bei Schwarzwasser gewerblicher Herkunft.
Mit Hilfe von Sauerstoffzehrungsmessungen, die durch Substratzehrungsmessungen ergänzt wurden, wurden abschließend kinetische und stöchiometrische Parameter des heterotrophen und autotrophen Stoffwechsels sowie die CSB-Fraktionen von Schwarzwasser experimentell ermittelt. Die Versuche wurden unter Verwendung von mechanisch gereinigtem Schwarzwasser und SBR-Belebtschlamm durchgeführt, welcher zwei verschiedene Schlammalter aufwies. Hierdurch konnte der Einfluss der Betriebsparameter Schlammalter und Schlammbelastung auf den Stoffwechsel der jeweils gewachsenen Schwarzwasser-Belebtschlammbiozönose ermittelt werden. Bei der Fraktionierung der organischen Verbindungen konnte u.a. ein Zusammenhang zwischen den abbaubaren CSB-Fraktionen und dem Schlammalter abgeleitet werden. Die in den Praxisversuchen gewonnen Erkenntnisse hinsichtlich der Rest-CSB-Gehalte konnten damit bestätigt werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass bei der aeroben biologischen Behandlung von Schwarzwasser eine Entkopplung von Ammonium- und Nitritoxidation auftritt. Zur Bestimmung der kinetischen und stöchiometrischen Kenngrößen der Nitrifikation wurde zudem eine modifizierte Methode vorgestellt, die es erlaubt die momentane Nitritations- und Nitratationsrate in einem Versuch zu ermitteln. In stickstoffhaltigen Abwässern oder bei hohen Abwassertemperaturen liefert die Methode einen vertiefenden Einblick in die Prozesse der Nitrifikation und wird daher zur weiteren Umsetzung empfohlen.
Die über mehr als 100 Jahre gewachsenen komplexen Strukturen der Wasserver- und Abwasserentsorgungssysteme müssen sich zunehmend neuen Herausforderungen stellen. Die Forderung nach einer Anpassung hin zu flexiblen und nachhaltigen Systemen bedingt einen hohen Neu- und Umbaubedarf im Bestand. Als Alternativen und Ergänzung bestehender Systeme werden neben einer naturnahen Regenwasserbewirtschaftung auch Neuartige Sanitärsysteme diskutiert. Eine Umstellung bestehender Systeme auf Siedlungsebene findet hierbei allerdings äußert selten statt. Hierfür ist die Erarbeitung von Umgestaltungsstrategien erforderlich, um finanzielle Mittel und ökologischen Nutzen zu optimieren.
In dieser Arbeit wird ein multi-kriterielles lineares Optimierungsmodell genutzt, in dem Methoden der Projektplanungs- und Netzwerkflussprobleme verknüpft werden. Als wesentliche Nebenbedingung wird die Einhaltung der Funktionsfähigkeit der sich wandelnden Systeme und als Zielfunktionen werden ökonomische und ökologische Kosten eingeführt. Lösungen des formulierten mathematischen Problems sind Pareto-optimale funktionsfähige und zulässige Strategien der weitreichenden Integration einer ressourcenorientierten Abwasserbewirtschaftung. Als Ergebnis liegt ein Instrument vor, dass die Entscheidungsfindung zur Umgestaltung von bestehenden siedlungswasserwirtschaftlichen Infrastrukturen unterstützt und mögliche Kosten und Folgewirkungen zeitlich und räumlich differenziert aufzeigen kann.
Das Optimierungsmodell wurde an zwei Untersuchungsgebieten angewandt und optimale Umgestaltungsstrategien zu unterschiedlichen nachhaltigen Zielzuständen analysiert sowie eine Sensitivitätsanalyse bezüglich wichtiger Optimierungsparameter durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die generelle Umsetzbarkeit einer weitreichenden Teilstromseparation gewährleistet ist, wenn neue Elemente zur Bewirtschaftung, Behandlung und Ableitung zeitlich optimiert integriert werden. Mögliche Umgestaltungen werden keine linearen Anpassungen an Zielwerte, Veränderungen von Umweltauswirkungen oder Kostenflüsse verursachen. Es ergeben sich vielmehr über den Umsetzungszeitraum veränderliche Verläufe, die je nach Zielgewichtung von ökonomischen und ökologischen Kosten große Wirkungen zu Beginn oder zum Ende der Betrachtungsdauer zeigen. Vor allem die Gewichtung der beiden Kosten und die Auswahl der zu minimierenden ökologischen Kriterien haben einen großen Einfluss auf die gefundenen Umgestaltungsstrategien. Die jeweiligen Empfehlungen zum Umgestaltungszeitraum, der Zielgewichtung und zur allgemeinen Vorgabe der Optimierungskriterien leiten sich vor allem aus der Veranlassung für eine Systemumgestaltung ab. Die für den spezifischen Anwendungsfall optimale Umgestaltungsstrategie kann sich nur durch Diskussion mit den Entscheidungsträgern vor Ort ergeben. Das Modell hat sich hierbei als sehr gut geeignetes Werkzeug zur Analyse der Systeme herausgestellt.
Es konnte gezeigt werden, dass eine Erweiterung derzeitiger Bewertungsmethoden hin zu Methoden, die zeitlich und räumlich differenzierte Aussagen für den ökologischen und ökonomischen Zustand ermöglichen, erforderlich ist. Die alleinige Planung und Betrachtung des zukünftigen Systemzustandes ist nicht ausreichend zur Beurteilung der Wirkungen einer weitreichenden Implementierung ressourcenorientierter Abwasserbewirtschaftung.
Große Stegöffnungen werden in Stahlverbundträgern immer dann erforderlich, wenn in Trägerebene Leitungen quer zur Trägerachse geführt werden sollen. Die Attraktivität der Stahlverbundbauweise steigt mit der Möglichkeit, die Tragfähigkeit im Bereich großer Stegöffnungen rechnerisch nachweisen zu können. Bisher war es aber nicht möglich, eine Verstärkung des Betongurtes durch Einbau von Dübelleisten in einem Nachweiskonzept nutzbar zu machen. Bei Dübelleisten handelt es sich um Doppelkopfanker, die in einer Reihe meist auf ein Lochblech aufgeschweißt werden. Sie werden von mehreren Herstellern als Querkraft- und Durchstanzbewehrungselemente vertrieben.
In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss von Dübelleisten auf das Querkrafttragverhalten
des Stahlbetongurts von Verbundträgern im Bereich von großen Stegöffnungen untersucht. Dazu wurden 28 Versuche sowie rechnerische Untersuchungen durchgeführt.
Dabei konnte in einzelnen Versuchen durch den Einsatz von Dübelleisten eine Traglaststeigerung von mehr als 50 % erzielt werden. Unter anderem wurde der Effekt der Querbiegung untersucht, bei dem durch die vertikale Belastung des Betongurts außerhalb der Verbundträgerachse ein negatives Biegemoment in Querrichtung entsteht.
Es wurde ein Nachweiskonzept erarbeitet, mit dem die Querkrafttragfähigkeit eines Betongurts unter Berücksichtigung von im Betongurt angeordneten Dübelleisten wirklichkeitsnah
bestimmt werden kann. Das erstellte Konzept ermöglicht es, bei der Bemessung von Verbundträgern, die durch Stegöffnungen geschwächt sind, durch einen geringen Mehreinsatz von Bewehrung in Form von Dübelleisten eine deutliche Traglaststeigerung zu erzielen. Der Einfluss von Querbiegemomenten wird durch eine konservative Abschätzung der Lasteinzugsfläche berücksichtigt.
Im Bereich kommunaler Entwässerungsnetze besteht nach den regelmäßig erfolgenden DWA-Umfragen über den Zustand der Kanalisationen ein hoher Sanierungsbedarf, obwohl die Problematik seit längerem bekannt ist und erhebliche Anstrengungen zur Netzzustandsverbesserung unternommen werden. Stand der Technik ist eine ganzheitliche Herangehensweise mit dem Ziel, funktionssichere, dauerhafte und dichte Netze zu erhalten, die auch zukünftig einen wirtschaftlichen Betrieb ermöglichen, und dabei den Vermögenswert, den die Netze verkörpern, langfristig zu erhalten. Nach wie vor ist dieses Ziel nicht erreicht, so dass die Sanierungsplanungen der Kommunen geprüft und analysiert werden müssen, um vorhandenes Optimierungspotential zu identifizieren.
Die vorliegende Arbeit setzt an dieser Problematik an. Sie prüft, in welcher Weise der Prozess der Sanierungsplanung im Hinblick auf den Strategieansatz („Strategiemix“) einer Kommune und ihres Entwässerungsbetriebes optimiert werden kann. Sie entwickelt darüber hinaus eine geeignete Entscheidungshilfe für die Wahl des optimalen Sanierungsverfahrens.
Der vorgestellte Lösungsansatz beinhaltet unter Berücksichtigung zahlreicher Entscheidungskriterien erstens eine systematische Vorgehensweise zur Wahl, Festsetzung und Durchführung von Strategieansätzen. Das Verfahren und sein Ergebnis werden als „multikriterielle Sanierungsstrategie“ bezeichnet. Zweitens wird die Entwicklung eines geeigneten Bewertungsverfahrens zur Festlegung geeigneter Sanierungsverfahren betrachtet („multikriterielle Verfahrenswahl“). Drittens verknüpft der Lösungsansatz systematisch den Strategiemix auf Netzebene mit den in erster Linie technischen Elementen auf Haltungsebene. Hierfür wird der Begriff der „strategischen Sanierungsplanung“ neu eingeführt.
Da jedes Entwässerungsnetz unterschiedliche Randbedingungen aufweist, können die Kommunen mit diesem Verfahren ihre eigenen Akzente bei der Priorisierung der einzelnen Entscheidungskriterien setzen und auf diese Weise ihre individuellen Sanierungsziele durch die systematische Verknüpfung der Strategien auf Netzebene mit den Anforderungen auf Haltungsebene wirksam und wirtschaftlich verfolgen.
Zum Tragverhalten von Stahlbetonfertigteilen mit Ortbetonergänzung – dreidimensionale Modellierung, numerische Simulation und experimentelle Untersuchung
(2013)
