Seit Beginn der Industrialisierung ist ein starker Anstieg der anthropogenen Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre zu verzeichnen, der zu einer Veränderung des Klimas auf der Erde führt. Schon heute sind die Auswirkungen auf die Umwelt und zahlreiche Bereiche des täglichen Lebens zu beobachten. Diese werden sich mit fortschreitendem Klimawandel noch verstärken. Auch das Bauwesen muss sich auf die sich verändernden klimatischen Einwirkungen wie beispielsweise Sommerhitze, Überflutung, Starkregen, Hagel und Wind einstellen. Für keine der genannten klimatischen Einwirkungen ist das Änderungssignal in den Klimaprojektionen so eindeutig wie für die Sommerhitze. Aus diesem Grund wird der Handlungsbedarf beim sommerlichen Wärmeschutz als besonders hoch eingeschätzt. In den westlichen Industriestaaten halten sich Erwachsene während des Sommers circa 80 % der Zeit in Innenräumen auf. Deshalb ist das Innenraumklima von entscheidender Bedeutung für die Behaglichkeit, die geistige Leistungsfähigkeit und die Gesundheit des Menschen. Wie sich der Klimawandel auf die gebaute Umwelt in Deutschland auswirkt, ist weitestgehend unerforscht. Es ist zu klären, ob nur einzelne baukonstruktive Details, die heutigen Bemessungsregeln oder sogar grundsätzliche Entwurfsprinzipien für Gebäude überdacht werden müssen. Das Ziel der Arbeit ist, eine Untersuchungsmethodik zu entwickeln, mit der die Auswirkungen des bereits beobachteten und des zu erwartenden Klimawandels auf den sommerlichen Wärmeschutz bestehender Bürogebäude beurteilt werden können. Erst dadurch lässt sich ein etwaiger Handlungsbedarf objektiv feststellen und begründen. Ein weiteres wesentliches Ziel besteht darin, beispielhafte Anpassungsmaßnahmen in Abhängigkeit der jeweiligen Baukonstruktion zu entwickeln, mit denen auch in Zukunft die sommerliche Behaglichkeit in bestehenden Bürogebäuden sichergestellt werden kann. Von besonderem Interesse ist dabei die Frage, ob baukonstruktive Maßnahmen allein in Zukunft ausreichen können oder ob zusätzlich anlagentechnische Lösungen zur technischen Kühlung unumgänglich werden. Die entwickelten Anpassungsmaßnahmen sollen die Grundlage für Gebäudekonzepte und Fassadenkonstruktionen sein, welche auch bei fortschreitendem Klimawandel die Anforderungen an die Behaglichkeit und den sommerlichen Wärmeschutz erfüllen. Des Weiteren soll eine Methode zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Klimaanpassungsmaßnahmen aufgezeigt werden. Um untersuchen zu können, inwieweit die Verletzbarkeit infolge zunehmender Sommerhitze und der entsprechende Anpassungsbedarf von der Baukonstruktion abhängen, wurden drei Bürogebäude unterschiedlicher Baualtersstufen ausgewählt und mittels dynamisch-thermischer Gebäudesimulation analysiert. Die dynamisch-thermische Gebäudesimulation ist aktuell die detaillierteste Methode zur Beurteilung des sommerlichen Wärmeschutzes. Nur mit ihr können komplexe Gebäudekonzepte oder automatisierte Systeme ausreichend genau nachgebildet werden. Zur Abbildung des bereits stattgefundenen und des projizierten Klimawandels wurden fünf Klimadatensätze verwendet, mit denen der Klimawandel von der Mitte des 20. Jahrhunderts bis zum Ende des 21. Jahrhunderts dargestellt werden kann. Die Schwachpunkte der drei untersuchten Gebäude wurden analysiert und darauf aufbauend detaillierte Anpassungsvorschläge ausgearbeitet und wiederum über Simulationen bewertet. Umfangreiche Detailzeichnungen zu den angepassten Gebäudekonzepten und Fassadenkonstruktionen sollen eine Umsetzung der Ergebnisse in die Praxis erleichtern. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, den durch diese Maßnahmen erzielten Nutzen in Geldeinheiten zu bewerten. Dadurch können Klimaanpassungsmaßnahmen einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung über Investitionsrechenverfahren zugeführt werden. / Since the beginning of industrialization, a large increase of anthropogenic greenhouse gas concentrations in the atmosphere has been detected. This increase is the main cause for the observed climate change. The impacts of climate change on the environment and numerous aspects of human lives have been visible and will become more and more threatening with ongoing climate change. Civil engineering has to deal with changing climate-related hazards such as summer heat, flooding, torrential rain, hail and storm. For none of the mentioned climatic impacts on buildings, the climate change signal is as unambiguous and robust as for summer heat. Thus, actions to protect from summer overheating are highly required. During summer, adults in the Western industrialized states spend about 80 % of their time indoors. Therefore, indoor climate is of essential importance for comfort, mental performance and human health. The impacts of climate change on the built environment in Germany are rarely investigated. It has to be determined whether the building construction details, current design regulations or the design principles have to be revised. This thesis aims to develop a research methodology, which evaluates the impacts of the observed and expected climate change on the protection against summer overheating of existing office buildings. Only thus a possible need for action can be objectively determined and justified. Another major objective is the development of exemplary adaptation measures for various building construction types to ensure the comfort in existing office buildings during summer. Of particular interest is the question if it will be sufficient in the future to use only passive measures or if it will be unavoidable to install technical cooling capacities. The developed adaptation measures should be the basis for building concepts and façade constructions that are able to guarantee high comfort and an improved protection against summer overheating. Furthermore, a method to evaluate the economic efficiency of adaptation measures is demonstrated. To investigate the relationship between building construction and vulnerability, three buildings of different construction year categories have been analyzed using dynamic thermal building simulations. At present, the dynamic thermal building simulation is the most detailed method for evaluating the protection against summer overheating. This is the only method which is able to reproduce complex building concepts and automated systems in sufficient detail. In order to demonstrate the impacts of the observed and projected climate change on buildings between the middle of the 20th century and the end of the 21st century, five climate datasets have been applied. The weak points of the three investigated buildings have been analyzed. Based on this, detailed adaptation measures have been developed and evaluated by thermal building simulations. Comprehensive drawings, which show the adapted building concepts and façade details, will facilitate the application in practice. Different possibilities are demonstrated to express the achieved benefit from the adaptation measures in monetary units. Therefore, adaptation measures can be assessed by investment calculations.

Forschung und Wissenschaft sind wichtige Standbeine einer modernen Hochschule. Sie stellen eine Grundlage für die primäre Aufgabe der Hochschulen dar, die praxisnahe und berufsbefähigende Lehre auf dem aktuellen Stand der Technik und Wissenschaft. Mittlerweile widmen sich auch die Hochschulen der Ausbildung von wissenschaftlichem Nachwuchs. Prosperierende Forschungsarbeit ist dafür ein unverzichtbarer Bestandteil. Der Leitgedanke „Interdisziplinäre Forschung – Chancen und Herausforderungen“ des BIH-Treffens 2019 soll zum fachübergreifenden Austausch von Know-how in Forschungs- und Lehrmethoden anregen. Eine große Bandbreite an Fachbeiträgen bietet spannende Einblicke in die Arbeit der Kolleginnen und Kollegen in den unterschiedlichen Fachbereichen des Bauwesens der zahlreichen deutschen Hochschulen. Dazu gehören Beiträge zu modernen Messmethoden in der Geotechnik und dem Bahnbau ebenso wie Forschungsergebnisse aus dem konstruktiven Ingenieurbau, der Baukonstruktion, der Haustechnik und der Verkehrsplanung und nicht zuletzt Erfahrungen zu interdisziplinären Lehrmethoden.:Einfluss der Nachverdichtung granularer Böden auf die Phasengeschwindigkeiten von Rayleighwellen Sommerliche Überhitzung in Wohngebäuden – Baukonstruktive und haustechnische Anpassungsmaßnahmen Die „Hochschulweite Interdisziplinäre Projektwoche (HIP)“ an der TH Köln – andere Welten kennenlernen! Forschungsprojekt „Duale Radlösung“ – Wahlfreie Führung als Mittel der Radverkehrslösung Zwang in Hochbaudecken aus Stahlbeton (Kooperative Promotion) Robustheit und Vulnerabilität der Wasserstraßeninfrastruktur Vergleichbarkeit der Messsysteme an Zug- und Biegeproben aus den Werkstoffen Stahl und Holz Entwicklung einer Messmethodik zur Bestimmung der Schienenbewegung unter dem rollenden Rad / Research and science are important mainstay of a modern university. They provide a basis for the primary task of the universities, the practical and occupational teaching on the current state of technology and science. In the meantime, the universities are also dedicating themselves to the training of junior scientists. Prospering research is an indispensable part of this. The guiding idea 'Interdisciplinary Research - Opportunities and Challenges' of the BIH meeting 2019 is intended to stimulate the interdisciplinary exchange of expertise in research and teaching methods. A wide range of specialist contributions provides exciting insights into the work of colleagues in the various specialized fields of civil engineering at numerous German universities. This includes papers to modern measuring methods in geotechnical engineering and railway construction, as well as research results from structural engineering, building construction, building technology and traffic planning, and last but not least, experience in interdisciplinary teaching methods.:Einfluss der Nachverdichtung granularer Böden auf die Phasengeschwindigkeiten von Rayleighwellen Sommerliche Überhitzung in Wohngebäuden – Baukonstruktive und haustechnische Anpassungsmaßnahmen Die „Hochschulweite Interdisziplinäre Projektwoche (HIP)“ an der TH Köln – andere Welten kennenlernen! Forschungsprojekt „Duale Radlösung“ – Wahlfreie Führung als Mittel der Radverkehrslösung Zwang in Hochbaudecken aus Stahlbeton (Kooperative Promotion) Robustheit und Vulnerabilität der Wasserstraßeninfrastruktur Vergleichbarkeit der Messsysteme an Zug- und Biegeproben aus den Werkstoffen Stahl und Holz Entwicklung einer Messmethodik zur Bestimmung der Schienenbewegung unter dem rollenden Rad

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung, Implementierung, Verifizierung und beispielhaften Anwendung eines thermohygrischen Modells zur Lösung bauklimatisch anspruchsvoller Planungsaufgaben. Als Anwendungsbeispiele dienen zwei Planungsprojekte an kritischen Standorten, ein Sanierungsentwurf für ein Wohngebäude in der warm-trockenen Klimazone (Damaskus) und ein Neubauentwurf für ein Kirchengebäude in der warm- feuchten Klimazone (Latakia). Die Entwicklung des thermohygrischen Berechnungsmodells wurde auf der Grundlage einer vereinfachten Gebäude- Energie- und Feuchtebilanz vorgenommen. Das Modell prognostiziert den thermischen und hygrischen Raumklimaverlauf in Abhängigkeit des Außenklimas, der Baukonstruktion und der Raumnutzung. Die Validität des Modells konnte in einem ersten Schritt am Beispiel eines Archivbaus am Standort Dresden nachgewiesen werden. In einem zweiten Schritt wurde das Modell in seiner Funktionalität (Eingabeparametervariabilität und -flexibilität) erweitert und in das Programm CLIMT (Climate-Indoor-Moisture-Temperature) implementiert. Die Validität der erweiterten Funktionalität des Programms konnte mit Hilfe von Messergebnissen eines Testhauses am Standort Partwitzer See (Brandenburg) sowie den für dieses Gebäude durchgeführten Simulationsergebnissen (Software TRNSYS) nachgewiesen werden. Die Anwendung des entwickelten Programms CLIMT wurde für zwei gehobene bauklimatische Problemstellungen demonstriert. In beiden Fällen handelt es sich um Gebäude, deren historisch gewachsenes Umfeld und deren bautypologische Traditionen maßgebende Planungsaspekte darstellen. Die Standort- Klimazonen beider Gebäude bringen besondere Schwierigkeiten mit sich. Für das Sanierungsplanungsbeispiel „Damaszener Wohnhaus“ wurden die Hauptmerkmale der historischen städtebaulichen Einbindung, der Gebäudezonierung sowie der traditionellen gestalterischen und bautechnischen Gebäudeelemente herausgearbeitet. Im Anschluss daran wurde die historisch- bauklimatische Funktionsweise dieses Gebäudetypus mit zahlreichen CLIMT- Variantenrechnungen näher betrachtet. Die besondere klimatische Schwierigkeit des Standortes Damaskus besteht in den permanent hohen Lufttemperaturen von bis zu 42°C, verbunden mit sehr niedrigen Luftfeuchten und Luftgeschwindigkeiten. Es wurden die beiden wesentlichen bauklimatische Funktionsbereiche, deren maßgebende Eigenschaften und deren Wirkungsweise für das Standortklima analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse bilden eine Hilfestellung für die traditionsbewusste bauklimatische Konzeption ähnlicher Gebäudetypen in dieser Klimazone. Auch für den Anwendungsfall der Neubauplanung eines Kirchenbaus am Standort Al-Rwda (Latakia) wurde eine umfassende bauhistorische Analyse des Gebäudetypus durchgeführt. Es konnten die historisch gewachsenen Hauptmerkmale des byzantinischen bzw. syrischen Sakralbaus in Bezug auf die Gebäudekubatur, Fassadengestaltung, Baustoffwahl und Innenraumgestaltung herausgestellt werden. Die bauklimatische Optimierung des neu zu errichtenden Kirchenbaus wurde mit Hilfe von CLIMT- und DELPHIN- Simulationsstudien vorgenommen. Am Gebäudestandort Latakia bestand die besondere Problemstellung in der Berücksichtigung hoher Luftfeuchten und Temperaturen welche ein erhöhtes Schadenspotenzial für die Außenbauteilkonstruktionen bedingen. Trotz der zahlreichen Randvorgaben der Planung konnten die bauphysikalischen Eigenschaften der gewählten Konstruktionen so weit wie möglich den vorteilhaften historischen Konstruktionseigenschaften angenähert werden so dass Schadensfreiheit gewährleistbar ist und der Energiebedarf weitestgehend minimiert wurde. Auch die Erkenntnisse dieses Kapitels bieten Planungshilfestellungen für den Entwurf ähnlicher Gebäudetypen und sind des Weiteren auf andere Klimazonen, so auch die gemäßigte Klimazone, übertragbar. Die Dissertation leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung des Entwurfsprozesses indem sie ein praxistaugliches aber dennoch exaktes Bewertungsmodell zur Verfügung stellt und dessen Anwendung im Zusammenspiel der zahlreichen Entwurfsaspekte wie z.B. Städtebau, Nutzungsanforderungen, Statik, Liturgie, Baugeschichte und vor allem Bauklimatik, beispielhaft aufzeigt. Die Ableitung bauklimatischer Regeln bzw. Erkenntnisse konnten für zwei bauklimatisch bedeutende Klimazonen, die warm- feuchte und die warm- trockene Zone, an Hand zweier Entwurfsfelder bzw. Entwurfsbeispiele aufgestellt werden. Die erzielten Erkenntnisse beruhen dabei nicht nur auf der Anwendung des thermohygrischen Gebäudemodells sondern auch auf einer theoretischen Analyse der baugeschichtlichen Vorbilder für die Entwurfsbeispiele der jeweiligen Klimazone.