mailing.150_Jubiläumsausgabe - Gruner AG

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Städtebau Energie Verkehr > Technik Das virtuelle Wasser Unter dem Aspekt des 150-jährigen Unternehmensjubiläums und angesichts der Tatsache, dass bei der Geschäftsgründung durch Carl Heinrich Gruner im Jahr 1862 die Basler Wasser versorgung eine nicht unerhebliche Rolle spielte, kommt der numerischen Simulation hydrodynamischer Strömungen. Diese zählt seit Ende 2011 zum Leistungsportfolio der Gruner AG. Auch in diesem Zusammenhang werden alle Möglichkeiten der digitalen Modellierung genutzt, um belastbare Aussagen zur Funk tionalität und zur Leistungsfähigkeit der untersuchten Bauwerke und Anlagen zu erhalten. Die Ergebnisse können mittels anspruchsvoller dreidimensionaler Visualisierungsverfahren sehr anschaulich und realistisch dargestellt werden. Fassaden und dünnwandige Strukturen Unter dem Eindruck der zunehmenden Komplexität moderner Aussenfassaden gewinnt auch hier die Simulation zunehmend an Bedeutung. Nicht nur die Gewährleistung einer im Ereignisfall genügend grossen, über die Fassade in das Gebäude nachströmenden Luftmenge, sondern auch die Effekte thermisch induzierter Auftriebsströmungen im Spalt zwischen einer hinterlüfteten Fassade und dem Baukörper sind in diesem Zusammenhang Gegenstand numerischer Untersuchungen. Ausserdem sind filigrane Fassadenverkleidungen und dünnwandige Gebäudestrukturen aerodynamisch aktiv, d.h., sie reagieren auf Luftkräfte und dynamische Anregungen in Form von Windlasten. Hier kommt eine ziemlich junge Disziplin ins Spiel, die sich hinter der Abkürzung FSI (Fluid-Structure Interaction) verbirgt. Auf diese Weise lässt sich das Verhalten von Strukturen wie auch einzelner Strukturelemente unter dem Einfluss dynamischer Anregungen nicht nur visuell darstellen, sondern auch quantitativ erfassen. Mate rialersparnis und Schadensbegrenzung sind der wirtschaftliche Nutzen. Nachhaltigkeit und Wohlfühlfaktor Gemessen an den vielschichtigen Verantwortlichkeiten und den zahlreichen Anforderungen an eine effiziente und zeitgemässe Gebäudebewirtschaftung sehen die Anstrengungen, die im Vorfeld hinsichtlich Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Behaglichkeit unternommen werden, eher bescheiden aus. Dabei liefert auch hier der digitale Prototyp aufgrund seiner interdisziplinären Verwendbarkeit eine Vielzahl von Informationen. Mit nur geringfügigen Anpassungen in der geometrischen Diskretisierung und Modifikationen in den Randbedingungen können auf der Grundlage ein und desselben digitalen Modells die verschiedensten Fragestellungen zum Thema Energie effizienz, Verschattung, Solarertrag und Raumklima etc. umfassend erörtert werden. Ausgehend von lokalen Langzeitstudien werden die jahreszeitlich relevanten Betriebszustände ermittelt und anschliessend in Worst-Case-Szenarien detailliert analysiert. 60 mailing.150 Mischwasser- und Havariebecken der ProRheno AG Basel Gebäude-Aerodynamik Verschattung Solarertrag Messe Basel, Fassadendurchströmung
Aussenaerodynamik, mit freundlicher Genehmigung der Syngenta AG Umgebung und Aussenwirkung Alle bisher betrachteten Anwendungen der numerischen Simulation im klassischen Ingenieurbau stehen im Wesentlichen direkt mit den Gebäuden selbst in Verbindung. Daneben rücken aber auch vermehrt Aussagen zur Standortverträglichkeit und zur aerodynamischen Aussenwirkung von Bauwerken in den Blickpunkt des Interesses, vor allem des öffentlichen. Der ernst zu nehmende Einfluss von Grossbauwerken auf das lokale Mikroklima ist inzwischen hinreichend belegt, und so ermöglichen CFD-Berechnungen ausser der Bestimmung von Windlasten auf ein Bauwerk auch die Erfassung der Auswirkungen von Gebäuden auf die sie umgebende Topologie sowie das übrige städtebauliche Umfeld. Die Blockade primärer Luftaustauschwege von Städten und Stadtteilen durch Grossbauwerke, die Geschwindigkeitsverteilungen und Maximalgeschwindigkeiten in Strassenschluchten und auf öffentlichen Plätzen sowie das Mikroklima im Eingangsbereich von Geschäftshäusern und Einkaufszentren sind nur einige Beispiele. In der Energietechnik steht die effiziente Platzierung von Windparks unter Berücksichtigung der topologischen und meteorologischen Randbedingungen Résumé Die Demonstration des digitalen Ansatzes anhand der dreidimensionalen Visualisierung realer Projekte zeigt die ganze Bandbreite seiner Anwendungsbereiche, schafft Akzeptanz und fördert die Bereitschaft zum Einsatz dieser Technologie im Projektablauf. Seine Berechtigung lässt sich am besten anhand einer Betrachtung der Folgekosten im Falle bereits abgeschlossener Projekte darstellen. Darunter sind zunächst die Kosten infolge Gewährleistung, Nachrüstung und Umbau zu verstehen; denn nicht selten ist die Einweihungsrede kaum verklungen, und schon lärmen wieder die Pressluft hammer zum Zwecke der Aus- und Nachbesserung. Zum anderen sind es die jährlichen Betriebskosten, die teil- im Vordergrund. Im Tunnelbau interessiert vor allem die Emission von Schadstoffen aus Portalen und Entlüftungsanlagen unter Berücksichtigung geländespezifischer Gegebenheiten, der angrenzenden Bebauung und der lokal domi nanten Wetterlage. Der virtuelle Maulwurf Eine ganz aktuelle und hochinteressante Anwendung auf dem Gebiet des Untertagebaus ist die Bohrsimulation. Die Lebensdauer eines Bohrkopfes hängt unter anderem von der Verteilung des Ausbruchs um die Schnittflächen und entlang des Bohrerschaftes ab. Die Simulation liefert in diesem Zusammenhang Aussagen zur Rotations- und Vortriebsgeschwindigkeit sowie zu den erforderlichen Flüssigkeitsmengen unter Berücksichtigung der jewei ligen Druckverhältnisse. Bohrkopferosion weise erheblich über den prognostizierten Limits liegen. Bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 40 bis 60 Jahren sprechen wir von Summen, die einen Anteil von 1 bis 5% für den digitalen Prototyp am Gesamtvolumen leicht übersteigen können. Was für das Automobil die Stückzahlen waren, die dem digitalen Prototyp zum Durchbruch verhalfen, sind für das Bauwerk die Folgekosten und die Betriebsjahre, die das ganze monetäre Potenzial dieses Prozesses aufzeigen. Seine effiziente Umsetzung bedarf einer breiten Öffentlichkeitsarbeit und vor allem einer Sensibilisierung von Bauherrschaften und Betreibern bzw. jener, die diese Kosten schlussendlich zu tragen haben. mailing.150 61
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