Hallo Forum,
ich würde gerne die Auswirkung unterschiedlicher Maßnahmen auf den Feuchtehorizont in einem erdberührten Natursteinmauerwerk beurteilen.
Hierzu stellt sich mir die Frage wie man Schwerkraft berücksichtigen kann, diese vermindert ja den kapillaren Feuchteansteigen im Bauteil.
Gibt es hier eine Art "Abminderung" die ich auf die Materialparameter in y-Achse aufpräge?
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I'd like to asess the capillar behavior of a natural stone basement Wall. The question is, how to consider the influence of gravitation, which should reduce the raising of capillar moisture.
Does anybody know some kind of adaption of the material Property e.g. in y-Axis?
Berücksichtigung von Schwerkraft - consideration of Gravity
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Schnell_MBBM
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Christian Bludau
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Re: Berücksichtigung von Schwerkraft - consideration of Gravity
Hallo,
derzeit gibt es keinen Ansatz, die Schwerkraft zu berücksichtigen. Das überschüssige Wasser bleibt so lange an der Position, wie es nicht abtransportiert wird oder die maximale Sättigung erreicht wird.
Eine Berücksichtigung z.B. in den Flüssigtransportkoeffizienten ist nicht möglich, da ja unterschiedliche Geschwindigkeiten in unterschiedliche Richtungen angenommen werden müssten. In WUFI ist dies nur feuchteabhängig, nicht aber richtungsabhängig möglich.
Ein Möglichkeit wäre, abzuschätzen, wie viel Wasser abfließt und dieses durch eine Feuchtesenke entnimmt. Problem hierbei ist, dass die Menge iterativ für jeden Zeitschritt ermittelt werden müsste, was sehr aufwendig ist, da die Quellen/Senken nicht als Funktion angegeben werden können.
Christian
derzeit gibt es keinen Ansatz, die Schwerkraft zu berücksichtigen. Das überschüssige Wasser bleibt so lange an der Position, wie es nicht abtransportiert wird oder die maximale Sättigung erreicht wird.
Eine Berücksichtigung z.B. in den Flüssigtransportkoeffizienten ist nicht möglich, da ja unterschiedliche Geschwindigkeiten in unterschiedliche Richtungen angenommen werden müssten. In WUFI ist dies nur feuchteabhängig, nicht aber richtungsabhängig möglich.
Ein Möglichkeit wäre, abzuschätzen, wie viel Wasser abfließt und dieses durch eine Feuchtesenke entnimmt. Problem hierbei ist, dass die Menge iterativ für jeden Zeitschritt ermittelt werden müsste, was sehr aufwendig ist, da die Quellen/Senken nicht als Funktion angegeben werden können.
Christian
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Schnell_MBBM
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Re: Berücksichtigung von Schwerkraft - consideration of Gravity
Hallo Christian,
vielen dank für die rasche Antwort.
Mir ging es hier jedoch nicht um ablaufendes freies Wasser (z.B. an der Oberfläche) sondern um den Einfluss der Schwerkraft auf die Kapillare Steighöhe.
Die Steighöhe des Wassers in einem kapillaren Glasrörchen ist ja abhängig von der Schwerkraft. Ähnlich sollte deshalb auch die Steighöhe in einem Baustoff (z.B. Sandstein)abhängig von der Schwerkraft sein.
Da man in Wufi 2D ja für x und y Achse unterschiedliche Parameter angeben kann, kam eben die Idee auf, den Wert für das Kapillare Weiterverteilen in y-Richtung zu reduzieren...
Wie groß ist denn ca. der Fehler, wenn die Schwerkraft beim kapillaren Saugen unberücksichtigt bleibt? Gibt es hierzu Untersuchungen?
Ich meine mich daran zu erinnern, dass der Einfluss der Schwerkraft abnimmt, je kleiner die Kapillaren werden, finde aber keine Unterlagen hierzu...
Danke und Grüße
Wolfgang
vielen dank für die rasche Antwort.
Mir ging es hier jedoch nicht um ablaufendes freies Wasser (z.B. an der Oberfläche) sondern um den Einfluss der Schwerkraft auf die Kapillare Steighöhe.
Die Steighöhe des Wassers in einem kapillaren Glasrörchen ist ja abhängig von der Schwerkraft. Ähnlich sollte deshalb auch die Steighöhe in einem Baustoff (z.B. Sandstein)abhängig von der Schwerkraft sein.
Da man in Wufi 2D ja für x und y Achse unterschiedliche Parameter angeben kann, kam eben die Idee auf, den Wert für das Kapillare Weiterverteilen in y-Richtung zu reduzieren...
Wie groß ist denn ca. der Fehler, wenn die Schwerkraft beim kapillaren Saugen unberücksichtigt bleibt? Gibt es hierzu Untersuchungen?
Ich meine mich daran zu erinnern, dass der Einfluss der Schwerkraft abnimmt, je kleiner die Kapillaren werden, finde aber keine Unterlagen hierzu...
Danke und Grüße
Wolfgang
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Christian Bludau
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Re: Berücksichtigung von Schwerkraft - consideration of Gravity
Hallo Wolfgang,
soweit ich weiß, gab es zwar mal Überlegungen in die Richtung, aber diese wurden dann nicht weiter verfolgt, weil die Saugspannung der kleinen Kapillaren maßgeblich ist und diese vorrangig in den betrachteten Baustoffen vorliegen.
Die Steighöhe ergibt sich hauptsächlich aus dem Gleichgewicht zwischen unten aufgenommenem Wasser und der Austrocknung über die Trocknungsfläche, die ja über die Höhe zunimmt. Daher steigt das Wasser auch bei immer vorhandener Feuchte aus dem Grund nicht endlos hoch. Ein geringer Einfluss der Gravitation könnte bei sehr großporigen Materialien auftreten.
Ich habe hier noch eine Literaturquelle gefunden, die die aufsteigende Feuchte behandelt:
https://wufi.de/literatur/Krus,%20Holm% ... Folgen.pdf
Christian
soweit ich weiß, gab es zwar mal Überlegungen in die Richtung, aber diese wurden dann nicht weiter verfolgt, weil die Saugspannung der kleinen Kapillaren maßgeblich ist und diese vorrangig in den betrachteten Baustoffen vorliegen.
Die Steighöhe ergibt sich hauptsächlich aus dem Gleichgewicht zwischen unten aufgenommenem Wasser und der Austrocknung über die Trocknungsfläche, die ja über die Höhe zunimmt. Daher steigt das Wasser auch bei immer vorhandener Feuchte aus dem Grund nicht endlos hoch. Ein geringer Einfluss der Gravitation könnte bei sehr großporigen Materialien auftreten.
Ich habe hier noch eine Literaturquelle gefunden, die die aufsteigende Feuchte behandelt:
https://wufi.de/literatur/Krus,%20Holm% ... Folgen.pdf
Christian
Re: Berücksichtigung von Schwerkraft - consideration of Gravity
Hallo Wolfgang,
beim Feuchtetransport in Gebäudewänden kann der Einfluss der Schwerkraft aufgrund der starken Kapillarkräfte und der relativ geringen Transportstrecken in der Regel vernachlässigt werden. Ausnahmen sind Materialien mit schwachen Kapillarkräften (also mit geringem Saugvermögen), Materialien nahe der Sättigung (weil dann die Kapillarkräfte immer schwach sind) und Situationen mit großen Höhenunterschieden.
(Vgl. Hall, Hoff: Water Transport in Brick, Stone and Concrete, Taylor & Francis 2002, S. 120)
Im Fall aufsteigender Feuchte wird die Steighöhe der Wassersäule in der Wand normalerweise praktisch ausschließlich durch das Gleichgewicht zwischen dem kapillaren Feuchtezustrom in die Wand und der Verdunstungsrate durch die Wandoberflächen bestimmt. Man kann ein stark vereinfachtes Modell erstellen, das diese beiden Transportraten (unter dem Einfluss der Schwerkraft) bilanziert und eine Abschätzung der Steighöhe und der Steigrate ermöglicht. Ein Vergleich der Modellergebnisse mit und ohne Berücksichtigung der Schwerkraft zeigt, ob die Schwerkrafteinflüsse in einer gegebenen Situation vernachlässigbar sind oder nicht:
Hall C., Hoff W. D.: Rising damp: capillary rise dynamics in walls, Proceedings of the Royal Society A (2007) 463, 1871-1884
DOI: 10.1098/rspa.2007.1855, PDF
In dieser Veröffentlichung werden zwei Beispiele betrachtet, in denen die Steighöhen ohne Berücksichtigung der Schwerkraft 500 und 1000 mm betragen, während Berücksichtigung der Schwerkraft die Steighöhen auf 488 bzw. 951 mm reduziert. In diesen Fällen hat die Vernachlässigung der Schwerkraft die Ergebnisse also nicht wesentlich verändert.
Dass die Ergebnisse von WUFI-2D gut mit den Ergebnissen dieses vereinfachten Modells (ohne Schwerkraft) übereinstimmen, wird hier gezeigt:
Guimarães A. S., Delgado J., de Freitas V. P.: Walls with Rising Damp Problems: Predicting Water Capillary Rise
(NSB- 9th Nordic Symposium on Building Physics, Tampere, Finland, 2011) PDF
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In building walls, the effects of gravity can usually be ignored, due to the strong capillary forces and the relatively short travel distances of the water. Exceptions are materials with low capillary forces ("low suction"), materials close to saturation (in this case capillary forces are always weak), and situations involving large heights.
(See Hall, Hoff: Water Transport in Brick, Stone and Concrete, Taylor & Francis 2002, p. 120)
In investigations of rising damp, the rising height of the water column in the wall is usually determined almost exclusively by the equilibrium between the capillary transport of water into the wall and the evaporation losses through the wall surfaces. It is possible to derive a strongly simplified model which balances these transport rates (taking gravity into account) and provides an estimate of the rise height and the rate of rise. Comparing the model results with and without gravity shows whether the effects of gravity are negligible in a given situation or not:
Hall C., Hoff W. D.: Rising damp: capillary rise dynamics in walls, Proceedings of the Royal Society A (2007) 463, 1871-1884
DOI: 10.1098/rspa.2007.1855, PDF
In that paper, two cases considered without gravity resulted in rise heights of 500 and 1000 mm, whereas with gravity the rise heights were reduced to 488 mm and 951 mm, respectively. Neglecting gravity therefore did not change the results appreciably.
That the results of WUFI-2D agree well with the results of this simplified model (without gravity) has been shown here:
Guimarães A. S., Delgado J., de Freitas V. P.: Walls with Rising Damp Problems: Predicting Water Capillary Rise
(NSB- 9th Nordic Symposium on Building Physics, Tampere, Finland, 2011) PDF
Regards,
Thomas
Keywords: aufsteigende Feuchte, Schwerkraft, rising damp, gravity, gravitation
beim Feuchtetransport in Gebäudewänden kann der Einfluss der Schwerkraft aufgrund der starken Kapillarkräfte und der relativ geringen Transportstrecken in der Regel vernachlässigt werden. Ausnahmen sind Materialien mit schwachen Kapillarkräften (also mit geringem Saugvermögen), Materialien nahe der Sättigung (weil dann die Kapillarkräfte immer schwach sind) und Situationen mit großen Höhenunterschieden.
(Vgl. Hall, Hoff: Water Transport in Brick, Stone and Concrete, Taylor & Francis 2002, S. 120)
Im Fall aufsteigender Feuchte wird die Steighöhe der Wassersäule in der Wand normalerweise praktisch ausschließlich durch das Gleichgewicht zwischen dem kapillaren Feuchtezustrom in die Wand und der Verdunstungsrate durch die Wandoberflächen bestimmt. Man kann ein stark vereinfachtes Modell erstellen, das diese beiden Transportraten (unter dem Einfluss der Schwerkraft) bilanziert und eine Abschätzung der Steighöhe und der Steigrate ermöglicht. Ein Vergleich der Modellergebnisse mit und ohne Berücksichtigung der Schwerkraft zeigt, ob die Schwerkrafteinflüsse in einer gegebenen Situation vernachlässigbar sind oder nicht:
Hall C., Hoff W. D.: Rising damp: capillary rise dynamics in walls, Proceedings of the Royal Society A (2007) 463, 1871-1884
DOI: 10.1098/rspa.2007.1855, PDF
In dieser Veröffentlichung werden zwei Beispiele betrachtet, in denen die Steighöhen ohne Berücksichtigung der Schwerkraft 500 und 1000 mm betragen, während Berücksichtigung der Schwerkraft die Steighöhen auf 488 bzw. 951 mm reduziert. In diesen Fällen hat die Vernachlässigung der Schwerkraft die Ergebnisse also nicht wesentlich verändert.
Dass die Ergebnisse von WUFI-2D gut mit den Ergebnissen dieses vereinfachten Modells (ohne Schwerkraft) übereinstimmen, wird hier gezeigt:
Guimarães A. S., Delgado J., de Freitas V. P.: Walls with Rising Damp Problems: Predicting Water Capillary Rise
(NSB- 9th Nordic Symposium on Building Physics, Tampere, Finland, 2011) PDF
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In building walls, the effects of gravity can usually be ignored, due to the strong capillary forces and the relatively short travel distances of the water. Exceptions are materials with low capillary forces ("low suction"), materials close to saturation (in this case capillary forces are always weak), and situations involving large heights.
(See Hall, Hoff: Water Transport in Brick, Stone and Concrete, Taylor & Francis 2002, p. 120)
In investigations of rising damp, the rising height of the water column in the wall is usually determined almost exclusively by the equilibrium between the capillary transport of water into the wall and the evaporation losses through the wall surfaces. It is possible to derive a strongly simplified model which balances these transport rates (taking gravity into account) and provides an estimate of the rise height and the rate of rise. Comparing the model results with and without gravity shows whether the effects of gravity are negligible in a given situation or not:
Hall C., Hoff W. D.: Rising damp: capillary rise dynamics in walls, Proceedings of the Royal Society A (2007) 463, 1871-1884
DOI: 10.1098/rspa.2007.1855, PDF
In that paper, two cases considered without gravity resulted in rise heights of 500 and 1000 mm, whereas with gravity the rise heights were reduced to 488 mm and 951 mm, respectively. Neglecting gravity therefore did not change the results appreciably.
That the results of WUFI-2D agree well with the results of this simplified model (without gravity) has been shown here:
Guimarães A. S., Delgado J., de Freitas V. P.: Walls with Rising Damp Problems: Predicting Water Capillary Rise
(NSB- 9th Nordic Symposium on Building Physics, Tampere, Finland, 2011) PDF
Regards,
Thomas
Keywords: aufsteigende Feuchte, Schwerkraft, rising damp, gravity, gravitation