@phdthesis{Haefner2006,
  author    = {H{\"a}fner, Stefan},
  title     = {Grid-based procedures for the mechanical analysis of heterogeneous solids},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.858},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070830-9185},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {The importance of modern simulation methods in the mechanical analysis of heterogeneous solids is presented in detail. Thereby the problem is noted that even for small bodies the required high-resolution analysis reaches the limits of today's computational power, in terms of memory demand as well as acceptable computational effort. A further problem is that frequently the accuracy of geometrical modelling of heterogeneous bodies is inadequate. The present work introduces a systematic combination and adaption of grid-based methods for achieving an essentially higher resolution in the numerical analysis of heterogeneous solids. Grid-based methods are as well primely suited for developing efficient and numerically stable algorithms for flexible geometrical modeling. A key aspect is the uniform data management for a grid, which can be utilized to reduce the effort and complexity of almost all concerned methods. A new finite element program, called Mulgrido, was just developed to realize this concept consistently and to test the proposed methods. Several disadvantages which generally result from grid discretizations are selectively corrected by modified methods. The present work is structured into a geometrical model, a mechanical model and a numerical model. The geometrical model includes digital image-based modeling and in particular several methods for the theory-based generation of inclusion-matrix models. Essential contributions refer to variable shape, size distribution, separation checks and placement procedures of inclusions. The mechanical model prepares the fundamentals of continuum mechanics, homogenization and damage modeling for the following numerical methods. The first topic of the numerical model introduces to a special version of B-spline finite elements. These finite elements are entirely variable in the order k of B-splines. For homogeneous bodies this means that the approximation quality can arbitrarily be scaled. In addition, the multiphase finite element concept in combination with transition zones along material interfaces yields a valuable solution for heterogeneous bodies. As the formulation is element-based, the storage of a global stiffness matrix is superseded such that the memory demand can essentially be reduced. This is possible in combination with iterative solver methods which represent the second topic of the numerical model. Here, the focus lies on multigrid methods where the number of required operations to solve a linear equation system only increases linearly with problem size. Moreover, for badly conditioned problems quite an essential improvement is achieved by preconditioning. The third part of the numerical model discusses certain aspects of damage simulation which are closely related to the proposed grid discretization. The strong efficiency of the linear analysis can be maintained for damage simulation. This is achieved by a damage-controlled sequentially linear iteration scheme. Finally a study on the effective material behavior of heterogeneous bodies is presented. Especially the influence of inclusion shapes is examined. By means of altogether more than one hundred thousand random geometrical arrangements, the effective material behavior is statistically analyzed and assessed.},
  subject      = {B-Spline},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hoffmann2006,
  author    = {Hoffmann, Sabine},
  title     = {Numerische und experimentelle Untersuchung von Phasen{\"u}bergangsmaterialien zur Reduktion hoher sommerlicher Raumtemperaturen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.823},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070709-8790},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {Moderne B{\"u}roarchitektur mit R{\"a}umen in Leichtbauweise und großen transparenten Fassa-denanteilen versch{\"a}rft im Zusammenwirken mit hohen internen Lasten die Problematik der sommerlichen {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden. Phasen{\"u}bergangsmaterialien (PCM: phase change materials) stellen eine interessante M{\"o}glichkeit dar, sommerliche {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden ohne aufw{\"a}ndige Anlagentechnik wie beispielsweise Klimaanlagen zu reduzieren. Der thermische Komfort in R{\"a}umen, die mit einem PCM-Putz ausgestattet sind, kann signifikant erh{\"o}ht werden. Die Arbeit untersucht Anwendungsm{\"o}glichkeiten und Optimierungspotential eines PCM-Putzes auf experimentelle und numerische Weise. Zur Untersuchung des PCM-Putzes wurden materialtechnische und experimentelle sowie numerische und numerisch-analytische Methoden eingesetzt. Die Kenntnis der thermischen Parameter des PCM-Putzes ist unabl{\"a}ssig f{\"u}r die Berechnung der m{\"o}glichen Temperaturreduktionen. Zur Bestimmung der Latentw{\"a}rme, des qualitativen Schmelz- und Erstarrungsprozesses sowie des Temperaturintervalls, in dem der Phasen{\"u}bergang stattfindet, wurden Messungen mit einem Differential Scanning Calorimeter (DSC) durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung des PCM-Putzes wurden zwei identische Testr{\"a}ume in Leichtbauweise erstellt. Die R{\"a}ume wurden im Verifikationsobjekt „Eiermannbau" des Sonderforschungsbereiches SFB 524 der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar gemessen. Nach der {\"U}berpr{\"u}fung, dass sich beide R{\"a}ume thermisch gleich verhalten, wurde ein Raum mit dem PCM-Putz und der zweite Raum mit einem vergleichbaren Innenputz ohne PCM verputzt. Thermoelemente zur Temperaturmessung im Bauteil, an der Oberfl{\"a}che und zur Raumlufttemperaturbestimmung wurden angebracht und mit einer Messwerterfassungsanlage verbunden. Der Verlauf der Außenlufttemperatur und die Globalstrahlung am Standort der Versuchsr{\"a}ume wurden aufgezeichnet, um einen Klimadatensatz zu erstellen. F{\"u}r die Berechnung der Temperaturverteilung in einem PCM-Bauteil mit kontinuierlichem Phasen{\"u}bergang existiert keine geschlossene analytische L{\"o}sung. Daher wurde ein numerischer Ansatz gew{\"a}hlt, bei dem der Phasen{\"u}bergang im Temperaturbereich T1 bis T2 mit Hilfe einer temperaturabh{\"a}ngigen W{\"a}rmekapazit{\"a}t c(T) innerhalb der erweiterten Fou-rier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung dargestellt wird. Die Funktion c(T) wird auf Basis der DSC-Messungen bestimmt. Die Modellierung erfolgte mit einem Finite-Differenzen-Verfahren auf Grundlage der Fourier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung. Im Rahmen der Arbeit wurde ein PCM-Modul entwickelt, das in ein Geb{\"a}udesimulationsprogramm implementiert wurde. Mit dem neuen Modul lassen sich sowohl die Temperaturverl{\"a}ufe in einem PCM-Bauteil wie auch seine Wechselwirkung mit dem Raumklima darstellen. Eine Validierung des entwickelten PCM-Moduls anhand von zahlreichen experimentellen Daten der Versuchsr{\"a}ume wurde f{\"u}r das PCM-Modul erfolgreich durchgef{\"u}hrt. Sommerliche {\"U}berhitzungsstunden k{\"o}nnen durch PCM in Wand- und Deckenelementen deutlich reduziert werden. Der PCM-Putz eignet sich vor allem f{\"u}r Anwendungen in Leichtbauten wie z.B. moderne B{\"u}ror{\"a}ume. In R{\"a}umen, in denen bereits eine ausreichende thermische Masse vorhanden ist, ist die Temperaturreduktion durch PCM nur gering. Kann das PCM w{\"a}hrend der Nachtstunden nicht erstarren, ersch{\"o}pft sich seine F{\"a}higkeit zur Latentw{\"a}rmespeicherung. Erh{\"o}hte Nachtl{\"u}ftung f{\"u}hrt bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen zu h{\"o}herem W{\"a}rme{\"u}bergang und kann damit zur besseren Entladung des PCM beitragen. Im Rahmen der Dissertation konnten Aussagen zur idealen Phasen{\"u}bergangstemperatur in Abh{\"a}ngigkeit des verwendeten Materials und der Schichtdicke getroffen werden. Die Reduktion der Oberfl{\"a}chentemperaturen, die sich bei Einsatz eines PCM-Putzes unter geeigneten Randbedingungen ergibt, betr{\"a}gt 2.0 - 3.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 3.0 - 5.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Diese Werte wurden sowohl numerisch als auch durch experimentelle Untersuchungen ermittelt. Die Reduktion der Lufttemperaturen aufgrund einer Konditionierung des Raumes mit PCM-Putz betr{\"a}gt bei geeigneten thermischen Verh{\"a}ltnissen ca. 1.0 - 2.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 2.0 - 3.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Die operative Temperatur als wichtiger Komfortparameter kann durch den Einsatz des PCM-Putzes um bis zu 4 K gesenkt werden. Damit l{\"a}sst sich mit Hilfe eines PCM-Putzes die thermische Behaglichkeit in einem Raum deutlich erh{\"o}hen.},
  subject      = {Bauphysik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Blickling2006,
  author    = {Blickling, Arno},
  title     = {Spezifikation des Bau-Solls durch interaktive Modellierung auf virtuellen Baustellen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.790},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20061105-8311},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {Heutige Methoden zur Soll-Spezifikation von Bauleistungen (Kostenermittlung und zeitliche Ablaufplanung) gehen von einer abstrahierten und vereinfachten Betrachtung der Zusammenh{\"a}nge bei Bauprojekten aus. Leistungsverzeichnisse, Kostenermittlungen und Bauzeitpl{\"a}ne orientieren sich nur indirekt an der Geometrie des Bauwerks und der Baustelle. Die dabei verwendeten Medien wie Papier, 2D-Dateien, digitale Leistungsbeschreibungen oder 3D-Darstellungen lassen die Suche nach Informationen auf der Baustelle zu einem zeitaufw{\"a}ndigen und in Anbetracht existierender Medientechnologien ineffizienten Prozess werden. Interaktive virtuelle Umgebungen erlauben die Aufl{\"o}sung starrer Zusammenh{\"a}nge durch interaktive Eingriffe des Anwenders und visualisieren komplexe bauproduktionstechnische Vorg{\"a}nge. Das Konzept der visuellen interaktiven Simulation der Bauproduktion sieht vor, die Soll-Spezifikation anhand eines interaktiven 3D-Modells zu entwickeln, um r{\"a}umliche Ver{\"a}nderungen und parallele Prozesse auf der virtuellen Baustelle im Rahmen der Entscheidungsfindung zum Bauablauf besser ber{\"u}cksichtigen zu k{\"o}nnen. Verlangt man einen hohen Grad an Interaktivit{\"a}t mit dem 3D-Modell, dann bieten sich Computerspieltechnologien sehr gut zu Verifikationszwecken an. Die visuelle interaktive Simulation der Bauproduktion ist damit als eine 3D-modellbasierte Methode der Prozessmodellierung zu verstehen, die Entscheidungen als Input ben{\"o}tigt und die Kostenermittlung sowie die zeitliche Ablaufplanung als Output liefert.},
  subject      = {Virtuelle Realit{\"a}t},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Genzel2006,
  author    = {Genzel, Elke},
  title     = {Zur Geschichte der Konstruktion und der Bemessung von Tragwerken aus faserverst{\"a}rkten Kunststoffen 1950-1980},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.802},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070226-8468},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Arbeit befasst sich mit der Anwendung faserverst{\"a}rkter Kunststoffe f{\"u}r Tragwerke des Hochbaus. Es wird ein geschichtlicher {\"U}berblick {\"u}ber die Jahre 1950 bis 1980 gegeben und dabei herausgestellt, wie es 1. zur Einf{\"u}hrung des bis 1950 unbekannten Werkstoffes im Bauwesen kommen konnte 2. welche Personen und Institute maßgeblich an der Einf{\"u}hrung und Entwicklung des Bauens mit FVK beteiligt waren 3. welche Tragwerke verwendet wurden 4. wie die Pioniere diese Tragwerke bemaßen 5. welche konstruktiven Besonderheiten sich mit der Verwendung von FVK in der Tragstruktur ergaben Nach einer Einf{\"u}hrung werden im Kapitel 2 die wichtigsten Faktoren der Entwicklung von Tragwerken aus GFK er{\"o}rtert. Im Kapitel 3 wird die Technik der Fertigung von GFK-Teilen und deren F{\"u}gung beschrieben. Im Kapitel 4 werden die Tragwerke beschrieben und einzelne Tragwerkstypen eingehend er{\"o}rtert. Im Kapitel 5 werden die Bemessungskonzepte und deren Entwicklung er{\"o}rtert. In der Bilanz werden die Faktoren aufgez{\"a}hlt, die zum Abklingen des Bauens mit FVK in der Tragstruktur gef{\"u}hrt haben. Die Arbeit wird erg{\"a}nzt durch eine ca. 40-seitige Tabelle in der die gebauten Tragwerke in Abh{\"a}ngigkeit von den technischen Parametern Spannweiten und Lasten dargestellt werden. Im Anhang werden 10 exemplarische Bauten detailliert er{\"o}rtert.},
  subject      = {Tragwerk},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roessler2006,
  author    = {R{\"o}ßler, Christiane},
  title     = {Hydratation, Fließf{\"a}higkeit und Festigkeitsentwicklung von Portlandzement - Einfluss von Fließmitteln, Alkalisulfaten und des Abbindereglers},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.799},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070206-8425},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2006},
  abstract  = {Eine zielf{\"u}hrende Anwendung von Zusatzmitteln bei der Ausf{\"u}hrung anspruchsvoller Betonbauten setzt einen hohen Kenntnisstand bez{\"u}glich der Wirkungsmechanismen und Interaktionen der einzelnen Betonkomponenten voraus. In der vorliegenden Arbeit wurden einige Aspekte der Zementhydratation in Abh{\"a}ngigkeit von der Fließmittelzugabe diskutiert. Im Ergebnis liefern die Teile eins und zwei der vorliegenden Arbeit einen Beitrag dazu, Ver{\"a}nderungen der Fließf{\"a}higkeit von Zementleim in Abh{\"a}ngigkeit der Zementhydratation und Fließmittelzugabe besser zu verstehen. Es konnte so z.B. gezeigt werden, dass Bildung langprismatischer Kristalle (z.B. Syngenit, Gips) die Fließf{\"a}higkeit von Zementleim und Beton vermindert. Infolge anhaltender Scherung von Zementleimen / Betonen mit langprismatischen Kristallen wird ein Zuwachs an Fließf{\"a}higkeit erzielt. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass dies darauf zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, dass die Kristalle in eine Vorzugsorientierung relativ zur Scherbewegung rotieren. Weiterhin wurde der Mechanismus einer so genannten Zement-Fließmittel-Inkompatibilit{\"a}t aufgezeigt. Durch diese Erweiterung des Kenntnisstandes zum Einfluss von Fließmitteln auf die Zementhydratation ist es m{\"o}glich der Zement-Fließmittel-Inkompatibilit{\"a}t durch gezielte Auswahl des Zementes vorzubeugen. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass der Zement ein ausgewogenes Verh{\"a}ltnis an zur Reaktion zur Verf{\"u}gung stehendem C3A und Menge / L{\"o}slichkeit des Abbindereglers besitzt. Fließmittel ver{\"a}ndern nicht nur die Verarbeitungseigenschaften sondern auch die Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Zementstein und Beton. Im dritten Teil der vorliegenden Arbeit wird daher der Einfluss der Fließmittel und deren verfl{\"u}ssigender Wirkung auf die Festigkeitsentwicklung von Zementstein und C3S untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die dispergierende Wirkung der Fließmittel auch ohne Verminderung des Wasserzementwertes, eine Verdichtung des Zementsteingef{\"u}ges erzielt werden kann. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass durch die Erh{\"o}hung der Partikelpackungsdichte am Anfang der Hydratation die Ausbildung der festigkeitsgebenden C-S-H Phasen ver{\"a}ndert wird. Ein dichteres Verwachsen dieser nanostrukturierten C-S-H Phasen erm{\"o}glicht einen zus{\"a}tzlichen Festigkeitszuwachs.},
  subject      = {Zement},
  language  = {de}
}