@phdthesis{Wolff2009,
  author    = {Wolff, Thomas},
  title     = {Ein methodischer Bemessungsansatz zur Absch{\"a}tzung des Tragverhaltens von Pfahlgr{\"u}ndungen in weichem kalkigen Sedimentgestein},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1414},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100125-14993},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2009},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wird das Tragverhalten und das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hle in den pleistoz{\"a}nen Kalkarenit der K{\"u}stenregion von Dubai untersucht. Zun{\"a}chst wird auf der Grundlage von Ergebnissen umfangreicher Baugrundanalysen und Probebelastungen das Tragverhalten detailliert beschrieben. Anschließend wird ein auf der Finiten-Elemente-Methode basierendes Strukturmodell zur Simulation des Last-Setzungsverhaltens von Großbohrpf{\"a}hlen im Sinne eines numerischen Versuchsstandes entwickelt. Um herstellungsbedingte Ver{\"a}nderungen der Baugrundeigenschaften in der Kontaktzone Pfahl-Baugrund zu ber{\"u}cksichtigen, die mit boden- und felsmechanischen Elementversuchen gew{\"o}hnlich nicht erfassbar sind, werden die Gr{\"o}ßen der relevanten konstitutiven Parameterwerte iterativ mittels inverser Optimierungsstrategien bestimmt. Abschließend wird eine methodische Vorgehensweise aufgezeigt, wie das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hlen unter Ber{\"u}cksichtigung der r{\"a}umlichen Variabilit{\"a}t der Baugrundeigenschaften zuverl{\"a}ssig abgesch{\"a}tzt werden kann.},
  subject      = {Pfahl},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Splittgerber,
  author    = {Splittgerber, Frank},
  title     = {Identifizierung der Zementart in Zementsteinen und die {\"U}bertragbarkeit auf M{\"o}rtel und Betone},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1817},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130114-18179},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {173},
  abstract  = {Der Einsatz ungeeigneter Materialien ist eine der h{\"a}ufigsten Ursachen f{\"u}r Bauwerkssch{\"a}den. Da die Beseitigung dieser Sch{\"a}den oft mit hohen Kosten verbunden ist, besteht in der Baupraxis der Bedarf an einer Identifizierungsmethode f{\"u}r eingesetzte Baustoffe. Daneben w{\"a}re eine Kenntnis der in einem Bauwerk vorliegenden Materialien auch f{\"u}r Instandhaltungsarbeiten hilfreich. Die Identifizierung der in einem Festbeton oder Festm{\"o}rtel vorliegenden Zementart gilt auch gegenw{\"a}rtig noch als schwierig oder sogar unm{\"o}glich. Die Schwierigkeiten ergeben sich in erste Linie daraus, dass die Hydratationsprodukte verschiedener Zementarten oft nur geringe Unterschiede in ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung aufweisen und die Hydratationsmechanismen bei einigen Zementarten noch nicht vollst{\"a}ndig erforscht sind. Prim{\"a}res Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, ob anhand des Mineralphasenbestandes, der sich w{\"a}hrend einer thermischen Behandlung von Zementsteinen einstellt, eine Identifizierung der vorliegenden Zementart m{\"o}glich ist. Weiterhin sollte die {\"U}bertragbarkeit dieser Ergebnisse auf Betone und M{\"o}rtel eingesch{\"a}tzt werden. Zur Schaffung von Identifizierungsmerkmalen wurden die (angereicherten) Zementsteine bei Temperaturen im Bereich zwischen 600 °C und 1400 °C thermisch behandelt. An den getemperten Proben wurde der Mineralphasenbestand mittels R{\"o}ntgendiffraktometrie bestimmt. Mit der gleichen Methode wurden die Ausgangszemente und die (angereicherten) Zementsteine untersucht. Aus der Gegen{\"u}berstellung der nachgewiesenen Mineralphasen konnten die gesuchten Identifizierungsmerkmale abgeleitet werden. Um den Einfluss der Gesteinsk{\"o}rnungen auf die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten gesondert zu erfassen, wurde das Versuchsprogramm auf 3 Abstraktionsebenen angelegt. F{\"u}r die Auswertung der Ergebnisse wurden die Proben zu Klassen zusammengefasst, welche jeweils charakteristische Zusammensetzungen der Ausgangszemente repr{\"a}sentieren. F{\"u}r die Analyseergebnisse wurden die klassenspezifischen die Mittel- und Grenzwerte bestimmt. Als die effektivste Methode zur Anreicherung der Zementsteinmatrix aus M{\"o}rtel- und Betonproben erwies sich die Kombination aus einer Zerkleinerung in einem Laborbackenbrecher. Die fein partikul{\"a}ren Fraktionen, welche Zementsteingehalte von 70-80 Ma.-\% aufwiesen, wurden als Analyseproben verwendet. Es zeigte sich aber auch, dass das Anreicherungsergebnis von der Gesteinsk{\"o}rnungsart abh{\"a}ngt. Bei Laborbetonen mit einer Kalkstein-Gesteinsk{\"o}rnung wurde mit der gleichen Methode lediglich eine Anreicherung des Zementsteins auf etwa 50 Ma.-\% erreicht. Die Untersuchungen auf Abstraktionsebene 1 lieferten die Erkenntnis, dass der Hydratationsprozess der Klinkerphasen, der Klinkerphasengemische sowie des H{\"u}ttensandes, auch in Gegenwart des Sulfattr{\"a}gers f{\"u}r Behandlungstemperaturen im Bereich des Klinkerbrandes vollst{\"a}ndig reversibel ist. Im Hinblick auf die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten wurde 1100 °C als optimale Behandlungstemperatur ermittelt, da hier eine Schmelzphasenbildung ausgeschlossen werden kann. Durch eine Gegen{\"u}berstellung der chemischen Zusammensetzung der Ausgangszemente und des Phasenbestandes nach der Temperung konnte nachgewiesen werden, dass bei reinen Zementsteinen grunds{\"a}tzlich alle Bestandteile an der Reaktion, die w{\"a}hrend der thermischen Behandlung bei 1100 °C stattfindet, beteiligt sind. Der sich einstellende Phasen bestand ist nur von der chemischen Zusammensetzung der Probe und dabei besonders von derem CaO-Gehalt abh{\"a}ngig. Empirisch wurde eine Priorit{\"a}tenfolge f{\"u}r die Phasenbildung ermittelt. Daraus geht hervor, dass bevorzugt CaO-reiche Phasen, wie Aluminatferritphase, Belit und Ye'elimit entstehen und dass {\"u}bersch{\"u}ssiger Kalk als freies CaO vorliegt. Nur wenn der CaO-Gehalt der Probe nicht f{\"u}r die vollst{\"a}ndige Bildung der - in der Summe - kalkreichsten Phasen ausreicht, entstehen partiell oder vollst{\"a}ndig kalk{\"a}rmere Phasen, wie Merwinit und Melilith. Basierend auf den Priorit{\"a}ten zur Phasenbildung wurde ein Satz von Berechnungsgleichungen aufgestellt, mit denen der CaO-Typ aus der Phasenzusammensetzung der bei 1100 °C getemperten Probe bestimmt werden kann. CaO-Typen repr{\"a}sentieren Bereiche f{\"u}r die chemische Zusammensetzung der Ausgangsprobe, welche bei der Temperaturbehandlung zu einer charakteristischen qualitativen Phasenzusammensetzung f{\"u}hren. Die CaO-Typen der markt{\"u}blichen Zementarten wurden anhand der in der Norm EN 197 festgelegten Bereiche f{\"u}r die Zusammensetzung der Zemente aus ihren Hauptbestandteilen sowie der aus der Fachliteratur ermittelten Bereiche f{\"u}r die chemische Zusammensetzung dieser Hauptbestandteile ermittelt. Damit kann f{\"u}r die Zementarten der Phasenbestand vorhergesagt werden, welcher sich w{\"a}hrend der Temperaturbehandlung des entsprechenden Zementsteins einstellt. Ein Vergleich mit dem gemessenen Phasenbestand erlaubt so die Identifizierung der Zementart. Die {\"U}bertragbarkeit der durch die Untersuchungen an den Zementsteinen gewonnenen Erkenntnisse und die daraus abgeleiteten Identifizierungsm{\"o}glichkeiten auf Zementsteine, welche aus quarzsandhaltigen Normm{\"o}rteln angereichert wurden, konnte nachgewiesen werden. Dabei wurde eine leichte Verschiebung des Phasenbestandes hin zu kalk{\"a}rmeren Phasen beobachtet, welche auf die Reaktionsbeteiligung eines Teils der in den Proben enthaltenen Restgesteinsk{\"o}rnung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Die Unterscheidungsm{\"o}glichkeiten zwischen den Zementarten blieben jedoch {\"u}berwiegend erhalten. Bei Betonen nimmt der Einfluss der Gesteinsk{\"o}rnung auf den Phasenbestand deutlich zu und kann zum Teil nicht mehr vernachl{\"a}ssigt werden. Die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten m{\"u}ssen deshalb nach der chemischen Zusammensetzung und der Reaktivit{\"a}t der Gesteinsk{\"o}rnung differenziert ermittelt werden. Dazu sind weitere Untersuchungen notwendig. F{\"u}r Zementsteine, zementsteinreiche Systeme sowie M{\"o}rtel und Betone mit wenig reaktiven Gesteinsk{\"o}rnungen kann die Zementart bereits mit der in dieser Arbeit vorgestellten Methode identifiziert werden. In F{\"a}llen, f{\"u}r die sich die Bereiche der chemischen Zusammensetzung mehrerer Zementarten {\"u}berschneiden, kann es dabei notwendig sein, zus{\"a}tzliche chemische bzw. mineralogische Untersuchungen durchzuf{\"u}hren, z. B. am unbehandelten Zementstein.},
  subject      = {Baustoff},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gerold,
  author    = {Gerold, Fabian},
  title     = {Konzepte zur interaktiven Entwurfsraum-Exploration im Tragwerksentwurf},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2153},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20140408-21532},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {101},
  abstract  = {Der Entwurfsraum f{\"u}r den Entwurf eines Tragwerks ist ein n-dimensionaler Raum, der aus allen freien Parametern des Modells aufgespannt wird. Traditionell werden nur wenige Punkte dieses Raumes durch eine numerische (computergest{\"u}tzte) Simulation evaluiert, meist auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Mehrere Faktoren f{\"u}hren dazu, dass heute oft viele Revisionen eines Simulationsmodells durchlaufen werden: Zum einen ergeben sich oft Planungs{\"a}nderungen, zum anderen ist oft die Untersuchung von Planungsalternativen und die Suche nach einem Optimum w{\"u}nschenswert. In dieser Arbeit soll f{\"u}r ein vorhandenes Finite-Elemente-Framework die sequentielle Datei-Eingabeschnittstelle durch eine Netzwerkschnittstelle ersetzt werden, die den Erfordernissen einer interaktiven Arbeitsweise entspricht. So erlaubt die hier konzipierte Schnittstelle interaktive, inkrementelle Modell{\"a}nderungen sowie Status- und Berechnungsergebnis-Abfragen durch eine bidirektionale Schnittstelle. Die Kombination aus interaktiver numerischer Simulation und Interoperabilit{\"a}t durch die Anwendung von Konzepten zur Bauwerks-Informations-Modellierung im Tragwerksentwurf ist Ziel dieser Dissertation. Die Beschreibung der Konzeption und prototypischen Umsetzung ist Gegenstand der schriftlichen Arbeit.},
  subject      = {Interaktive numerische Simulation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{SalehiSadaghiani,
  author    = {Salehi Sadaghiani, Mohamad Reza},
  title     = {Suffusion Phenomenon in Widely Graded Soils - Influence of Homogeneity},
  publisher = {Blueprint},
  address   = {Weimar},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2681},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161020-26819},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {160},
  abstract  = {Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit D{\"a}mme und Deiche f{\"u}r z.B. Fluß-, Kanal- oder Speicherbauten sind Erdbauwerke mit großer Kubatur, die meistens großen Platzbedarf und enormen Materialverbrauch erfordern. Aus der Vielfalt von Materialien die uns zur Herstellung der D{\"a}mme zur Verf{\"u}gung stehen, muss immer die wirtschaftlichste L{\"o}sung gefunden werden. Aus diesem Grund werden im Dammbau, die im Umfeld nat{\"u}rlich anstehenden B{\"o}den verwendet. Meist handelt es sich um weitgestufte B{\"o}den, so dass bei der Herstellung der Erdbauwerke eine potenzielle Gefahr der Entmischung besteht. Bei einer hydraulischen Beanspruchung solcher B{\"o}den k{\"o}nnen verschiedene Prozesse der inneren Erosion auftreten, deren Ph{\"a}nomene in Filtration, Suffosion, Kolmation und r{\"u}ckschreitende Erosion unterschieden werden. In der Geotechnik beschreibt man den Transport von Feinteilen aus einem Erdstoff mit dem Begriff "Suffosion". Kommt es zum Materialtransport innerhalb des Bodens, verursacht dies eine Erh{\"o}hung der Wasserdurchl{\"a}ssigkeit und des Porenanteils. Gleichzeitig nehmen die Raumdichte des Bodengef{\"u}ges und die Tragf{\"a}higkeit des Bodens ab. Suffosion ist geometrisch m{\"o}glich, wenn die Porenengstellen der groben, skelettbildenden Fraktionen gr{\"o}ßer als die Korngr{\"o}ßen der mobilen feinen Fraktionen des Bodens sind. Sobald ein kritischer hydraulischer Gradient erreicht wird, werden die mobilen feinen Partikel transportiert. Wegen des starken Einfl usses der Struktur spielt die Homogenit{\"a}t des Korngef{\"u}ges bei allen Prozessen der inneren Erosion eine große Rolle. Die Effekte der Suffosion k{\"o}nnen bei verschiedenen Erdbauwerken unterschiedliche Wirkung haben und zur Beeintr{\"a}chtigung der Funktion oder zu Sch{\"a}den f{\"u}hren. Zu den Aufgaben der Ingenieure z{\"a}hlt die Absch{\"a}tzung, inwiefern die hydrodynamischen Einwirkungen einen standsicherheitrelevanten Einfl uss haben. Die Rolle der Partikelzusammensetzung zur Initialisierung und Fortsetzung des Materialtransportes (Suffosion) wurde noch nicht vollst{\"a}ndig untersucht. Alle g{\"a}ngigen Kriterien gehen von einer Homogenit{\"a}t des Gef{\"u}ges aus. Daher ist das Hauptziel dieser Arbeit, ein analytisches Suffosionskriterium unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}t abzuleiten. Das Kriterium soll in der Lage sein, die mobilen, lokal beweglichen, sowie die suffosiven, global beweglichen Fraktionen eines weitgestuften Bodens einzusch{\"a}tzen. Stand der Wissenschaft Geometrische Suffosionskriterien basieren auf Untersuchungen, die zur Dimensionierung von Erdstofffi ltern im Dammbau entwickelt wurden. Als Eingangsparameter werden die Korngr{\"o}ßenverteilungen der B{\"o}den herangezogen. Fundamentale geometrische Suffosionskriterien wurden u. a. von Ziems (1969), Burenkova (1993), Kenney \& Lau (1986), Wan und Fell (2008) und Witt (2013) entwickelt. Mit den verf{\"u}gbaren Kriterien zur Beurteilung der inneren Suffosionsbest{\"a}ndigkeit kann die Wahrscheinlichkeit eines Materialtransportes nicht quantitativ beurteilt werden. Die zahlreichen Kriterien basieren im Wesentlichen auf empirischen Ans{\"a}tzen und sind nur f{\"u}r spezifische Bodenarten und Randbedingungen anwendbar. Die Anwendungsgrenzen der Suffosionskriterien werden hinsichtlich der Bodenart und des Ungleichf{\"o}rmigkeitsgrades meist {\"u}berschritten. Dar{\"u}ber hinaus ist das Ph{\"a}nomen "Suffosion" in erster Linie ein Problem, das auf der Partikelebene untersucht werden muss. Die Homogenit{\"a}t der Kornzusammensetzung der Erdstoffe fi ndet explizit keine Rolle in den verf{\"u}gbaren Kriterien und die aktuellen internationalen Forschungsaktivit{\"a}ten zeigen, dass haupts{\"a}chlich weitere empirische Ans{\"a}tze entwickelt werden. Eingesetzte Methoden F{\"u}r die analytische Beschreibung von suffosiven Materialtransportprozessen in weitgestuften Erdstoffen unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}tseffekte, muss das Ph{\"a}nomen auf der Partikelebene beschrieben werden. Dies setzt drei Arbeitsschritte und Teilziele voraus: i) Die Kenntnis und Beschreibung der Gef{\"u}gestruktur ii) Beschreibung und Dimensionierung eines repr{\"a}sentativen Volumens iii) Konstruktion einer homogenen Packung f{\"u}r beliebige Korngr{\"o}ßßenverteilungslinien und Quantifizierung des vorhandenen Homogenit{\"a}tsgrads. Die granularen Packungen wurden sowohl experimentell als auch numerisch anhand sequentieller Mischversuche (SFT) untersucht. In einer stochastisch homogenen Packung werden der Anteil der skelettbildenden und der mobilen Fraktionen identifi ziert und ein Bereich als Trenndurchmesser, der Skelett und mobile Feinteile abgrenzt, bestimmt. Dadurch kann die Gef{\"u}gestruktur in suffosiv und nicht suffosive Gruppen klassifi ziert werden. Der experimentelle Ansatz wurde numerisch mittels Diskreter Element Methode (DEM) simuliert, um die Kontaktkr{\"a}fte und Anzahl der Nachbarn f{\"u}r verschiedene Bodenfraktionen (Skelett und bis zu gewissen Bereichen auch die F{\"u}llung) zu finden. Das kleinste repr{\"a}sentative Volumen (REV) f{\"u}r solch eine Bodenpackung wird numerisch bestimmt. Eine Methode zur Festlegung der relevanten Skala zur Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t wurde vorgeschlagen. Als Bindeglied wurden 2D-Aufnahmen der experimentell oder numerisch erzeugten Packungen angefertigt, um mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung die relevanten Kennwerte der Packung und die Anzahl der skelettbildenden Partikel zu ermitteln. Die erfassten Oberfl{\"a}chen dienen der statistischen Analyse der r{\"a}umlichen Streuung skeletviitbildender Partikel. Anhand der Berechnung der Varianz k{\"o}nnen die unterschiedlichen Parameter miteinander verglichen werden. Eine Varianz von Null bedeutet totale Homogenit{\"a}t. Ein Programm wurde in MATLAB geschrieben, um die Bildanalyse und die Varianzkalkulationen anhand unterschiedlicher Eingangsparameter durchzuf{\"u}hren. Ein analytisch beschreibbares Packungsmodell wird vorgeschlagen, um Homogenit{\"a}t und REV mit Suffosion in Verbindung zu bringen. Basierend auf diesem Modell wird ein Suffosionskriterium entwerfen, das in der Lage ist die Masse des ausgesp{\"u}lten Materials aus einem weitgestuften Boden zu prognostizieren. Wesentliche Ergebnisse Suffosion ist ein Ph{\"a}nomen der Partikelskala und der Partikeltransport ist abh{\"a}ngig von der Partikelanordnung. Die Zusammensetzung der skelettbildenden Partikel bestimmt die Eigenschaft des Porenraums. Die charakteristischen Parameter der Bodenstruktur eines weitgestuften Bodens wurden anhand sequentieller Mischversuche (SFT) festgestellt. Dadurch kann ein weitgestufter Boden in suffosiv oder nicht-suffosiv eingestuft werden. Das granulare Material formt ein Skelett, wenn die ben{\"o}tigte Mindestmasse oder das repr{\"a}{\"a}sentative Volumen erreicht wird. Dies ist eine notwendige Bedingung f{\"u}r die weiteren Untersuchungen. Diese Mindestmasse bzw. das repr{\"a}sentatives Volumen wurde numerisch mittels DEM Simulationen ermittelt. Eine statistische Methode f{\"u}r die Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t f{\"u}r 2D-Aufnahmen in Abh{\"a}ngigkeit der Gr{\"o}ße des repr{\"a}sentativen Volumens wurde vorgeschlagen. Diese Methode wurde f{\"u}r komplexe stochastisch homogene, segregierte sowie f{\"u}r homogene Gitter-Packungen getestet. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit dem bekannten Verfahren des Voronoi-Diagramms. Der Vorteil dieser Methode ist, dass viele Parameter ber{\"u}cksichtigt und in den Code integriert werden k{\"o}nnen. Eine in-situ Versuchsmethode f{\"u}r die Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t wurde vorgeschlagen. Dar{\"u}ber hinaus wurde gezeigt, dass der lockerste und der dichteste Zustand eines weitgestuften Bodens, welcher gem{\"a}ß den Standardrichtlinien ermittelt werden kann, nicht die ultimativen Zust{\"a}nde sind. Die ultimativen Zust{\"a}nde k{\"o}nnen durch die vorgeschlagene Probenvorbereitung ermittelt werden. Ein homogenes Packungsmodell f{\"u}r weitgestufte B{\"o}den mit dominanter Grobmatrix wurde vorgestellt. Die Idee dieses Packungsmodells basiert auf der immer wiederkehrenden Natur der Homogenit{\"a}t und des Segregationsprozesses. Dieses Modell wurde durch Suffosionsversuche getestet und validiert. Basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodell wurde eine neue experimentelle Methode zur qualitativen Beurteilung der Suffosionsanf{\"a}lligkeit vorgestellt. Ein neues analytisches Suffosionskriterium, basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodel unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}t im REV wurde entworfen. Damit k{\"o}nnen die mobilen sowie suffosiven Fraktionen eines weitgestuften Bodens ermittelt werden.},
  subject      = {Homogenit{\"a}t},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Koegel2007,
  author    = {K{\"o}gel, Eduard},
  title     = {Zwei Poelzigsch{\"u}ler in der Emigration: Rudolf Hamburger und Richard Paulick zwischen Shanghai und Ost-Berlin (1930-1955)},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.929},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20071015-9914},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2007},
  abstract  = {Zwei Poelzigsch{\"u}ler in der Emigration: Rudolf Hamburger und Richard Paulick zwischen Shanghai und Ost-Berlin (1930-1955) (Hamburger _ China, Polen, Schweiz, Iran, UdSSR) (Paulick _ China) Diese Dissertation befasst sich mit dem Leben und Wirken der beiden Architekten Rudolf Hamburger (1903-1980) und Richard Paulick (1903-1979) w{\"a}hrend ihrer Emigration zwischen 1930 und 1955. Die Arbeit ist in zw{\"o}lf Kapitel gegliedert und beinhaltet einen Prolog und Epilog. Im Anhang sind Originaltexte sowohl von Hamburger wie von Paulick, Mitarbeiterlisten der von Paulick betriebenen Firmen in Shanghai, eine Liste der B{\"u}hnenbilder von Paulick in Shanghai, die Projektlisten beider Architekten in der Emigration sowie die Literaturliste ver{\"o}ffentlicht. Der Prolog beleuchtet die Situation in der DDR nach der R{\"u}ckkehr von Paulick und Hamburger aus der Emigration. Unter dem Druck der Partei (SED) mussten beide ihre Biographie erweitern und s{\"a}ubern. Der starke ideologische Hintergrund verhinderte in der DDR zwischen 1950 bis zum Ende 1989 eine ehrliche Aufarbeitung der Emigration und im Falle von Hamburger einen unverstellten Blick auf seine Tortur in den Arbeitslagern (Gulag) der Sowjetunion. Das ersten Kapitel beleuchtet die Herkunft und Ausbildung der beiden, als Studenten bei Hans Poelzig und Hermann Jansen; im Falle von Paulick seine Kooperation mit Georg Muche und seinen Mitarbeit im B{\"u}ro von Walter Gropius; im Falle von Hamburger seine Mitarbeit als Meistersch{\"u}ler bei Hans Poelzig und anderen. Auch die Mitgliedschaft der beiden in der 'Gruppe Junger Architekten' (GIA) wird beleuchtet. Rudolf Hamburger kam 1930 als Arbeitsemigrant nach Shanghai und konnte wegen seiner j{\"u}dischen Wurzeln nach der Macht{\"u}bernahme durch die Nationalsozialisten 1933 nicht nach Deutschland zur{\"u}ckkehren. Er half Paulick 1933 bei der Flucht nach Shanghai, als dieser aus politischen Gr{\"u}nden Deutschland verlassen musste. Die weitere Karriere und das Privatleben bei beiden wurden durch diese Umst{\"a}nde bestimmt. Die Dissertation beleuchtet den sozialen und politischen Hintergrund w{\"a}hrend ihrer Zeit in der Emigration. Rudolf Hamburger wurde als Architekt f{\"u}r das Shanghai Municipal Council zwischen 1930 und 1937 zu einem wichtigen Protagonisten f{\"u}r die Entwicklung der modernen Architektur in Shanghai, der hier erstmals vorgestellt wird. Neben dieser Arbeit gr{\"u}ndete er 1932 die Firma THE MODERN HOME, die 1934 in die Firma MODERN HOME {\"u}berf{\"u}hrt wurde und die zwischen 1937 und 1949 von Richard Paulick unter dem Namen MODERN HOMES weitergef{\"u}hrt wurde. Richard Paulick war auch als B{\"u}hnenbildner zwischen 1936 und 1949 an unterschiedlichen Theatern in Shanghai aktiv. Als Professor f{\"u}r Stadtplanung lehrte er zwischen 1943 und 1949 an der St. John's Universit{\"a}t zum ersten Mal die Prinzipien der Moderne in diesem Feld in China. Er spielte auch eine Schl{\"u}sselrolle bei der Stadtplanung f{\"u}r Groß-Shanghai zwischen 1945 und 1949, die nach den Prinzipien der organischen Dezentralisation erfolgte. Die Schwierigkeiten seiner Weiteremigration in die USA oder der R{\"u}ckkehr nach Deutschland zwischen 1947 und 1949, bis zu seiner Heimkehr in die DDR 1950, bilden den letzten Abschnitt in seinem Fall. Bei Rudolf Hamburger kommt hinzu, dass er in den dreißiger Jahren f{\"u}r den Geheimdienst der sowjetischen Armee (GRU) aktiv wurde. Die T{\"a}tigkeit als Architekt nutzte er in der Folge lediglich zur Deckung seiner anderen Aktivit{\"a}ten. Die Emigration nach Polen, die Schweiz, erneut China, die Sowjetunion und in den Iran (1936-1943) sind immer den Zielen der geheimdienstlichen T{\"a}tigkeit untergeordnet. Mit dubiosen Vorw{\"u}rfen wurde Hamburger 1943 in Moskau konfrontiert und in ein Arbeitslager deportiert, wo er nach Folter und schwierigen Haftbedingungen erst 1952 frei gelassen wurde. Bis 1955 lebte er in der Verbannung in der Ukraine und konnte dann mit der Hilfe seines Freundes Richard Paulick in die DDR einreisen.},
  subject      = {Berlin / Ausstellung Exil},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Berninger2004,
  author    = {Berninger, Anna Maria},
  title     = {Mikrostrukturelle Eigenschaften von Quarz als Bestandteil sp{\"a}t reagierender, alkaliempfindlicher Zuschl{\"a}ge},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.478},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20050310-4494},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2004},
  abstract  = {Zwischen den Jahren 1920 und 1930 kam es an der kalifornischen K{\"u}ste zu Bausch{\"a}den an Br{\"u}cken und Fahrbahnen, die sich vor allem in einer deutlichen Rissbildung {\"a}ußerten. Seither werden immer wieder Bausch{\"a}den beschrieben, deren Ursache in der Reaktion von Zuschl{\"a}gen, die „reaktive" Kiesels{\"a}ure enthalten, mit der Porenl{\"o}sung des Betons zu sehen ist. Diese Reaktion wird als Alkali-Kiesels{\"a}ure Reaktion (AKR) bezeichnet. Seit der ersten Ver{\"o}ffentlichung von Stanton {\"u}ber die „alkali-aggregate reaction" an opalhaltigen Zuschl{\"a}gen sind hunderte von Forschungsarbeiten zu diesem Thema durchgef{\"u}hrt und deren Ergebnisse ver{\"o}ffentlicht worden. Trotz eingehender Forschung seit mehr als 8o Jahren ist weder der Mechanismus der AKR vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rt noch eine eindeutige Voraussage {\"u}ber die Gef{\"a}hrdung von Bauwerken oder Bauteilen mit potentiell AKR-empfindlichen Zuschl{\"a}gen m{\"o}glich. Das liegt vor allen Dingen daran, das es sich bei der AKR um eine Reaktion handelt, die aus einer komplexen Abfolge chemischer und physikalischer Prozesse besteht, die in ihrer Gesamtheit zu einer Sch{\"a}digung von Beton bzw. Betonbauteilen und Bauwerken f{\"u}hren k{\"o}nnen. Eine geschlossene Beschreibung und Behandlung dieser Reaktion ist nicht m{\"o}glich, solange keine befriedigende Kenntnis {\"u}ber den Ablauf der einzelnen Schritte vorliegt. Dazu bedarf es grunds{\"a}tzlicher Untersuchungen der einzelnen chemischen und physikalischen Reaktionsschritte sowie einer m{\"o}glichst quantitativen Bewertung der verschiedenen Einflussfaktoren. Grunds{\"a}tzlich gibt es weltweit eine ganze Reihe von Richtlinien und Normen , die dazu verhelfen sollen, Sch{\"a}digungen an Bauwerken durch AKR zu verhindern. In Deutschland ist das momentan g{\"u}ltige Regelwerk die sogenannte Alkali-Richtlinie des deutschen Ausschusses f{\"u}r Stahlbeton (DAfStb). Sie dient zur Beurteilung von Zuschlag nach DIN 4226 [6, 7, 8] mit alkaliempfindlichen Bestandteilen. Dabei bezieht sich der Teil 2 der Richtlinie auf Zuschl{\"a}ge mit Opalsandstein, Kieselkreide und Flint aus bestimmten Gewinnungsgebieten. Hier wird eine reine Zuschlagpr{\"u}fung gefordert. Teil 3 der Richtlinie bezieht sich auf pr{\"a}kambrische Grauwacken und andere alkaliempfindliche Gesteine. Gefordert werden hier Pr{\"u}fungen der Zuschl{\"a}ge selbst sowie Pr{\"u}fung an Betonbalken und 30er W{\"u}rfeln in der Nebelkammer. F{\"u}r die meisten in der Richtlinie genannten Zuschl{\"a}ge bilden die Pr{\"u}fungen und Vorschriften eine ausreichende Sicherheit, um eine AKR zu vermeiden. Dennoch treten immer wieder Sch{\"a}den mit Zuschl{\"a}gen auf, die nach der Alkali-Richtlinie als unempfindlich eingestuft werden m{\"u}ssten. Dabei handelt es sich in der Regel um Schadensf{\"a}lle, die erst nach mehreren Jahren mit sp{\"a}t reagierenden AKR-empfindlichen Zuschl{\"a}gen auftreten. Zu diesen Zuschl{\"a}gen, die gegebenenfalls speziell im Nebelkammertest innerhalb von neun Monaten keine signifikante Dehnung (<0,6mm/m) aufweisen, geh{\"o}ren Stressquarze, Kieselkalk, Granit, Porphyr, Kieselschiefer und Grauwacke. Die vorliegende Arbeit dient speziell der Beurteilung und Einordnung von unterschiedlichen kristallinen Quarzmodifikationen sowie der Ermittlung geeigneter Untersuchungsmethoden f{\"u}r die Beurteilung der AKR-Empfindlichkeit von Quarz.},
  subject      = {Quarz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Alexander,
  author    = {Alexander, Anne},
  title     = {Quantitative Erfassung von Risiken und Simulation ihrer Auswirkungen auf den Verlauf eines Bauprojektes},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2051},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130927-20514},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {171},
  abstract  = {Das Bauwesen hat sich in den letzten Jahren durch die Globalisierung des Marktes verbunden mit einer verst{\"a}rkten Nutzung moderner Technologien stark gewandelt. Die Planung und die Durchf{\"u}hrung von Bauvorhaben werden zunehmend komplexer und sind mit erh{\"o}hten Risiken verbunden. Geld- und Zeitressourcen werden bei einem immer h{\"a}rter werdenden Konkurrenzkampf knapper. Das Projektmanagement stellt L{\"o}sungsans{\"a}tze bereit, um Bauvorhaben auch unter erschwerten Bedingungen und erh{\"o}hten Risiken erfolgreich zum Abschluss zu bringen. Dabei hat ein systematisches Risikomanagement beginnend bei der Projektentwicklung bis zum Projektabschluss eine f{\"u}r den Projekterfolg entscheidende Bedeutung. Ziel der Arbeit ist es, eine quantitative Risikoerfassung f{\"u}r Projektmanager als professionelle Bauherrenvertretung und die Simulation der Risikoauswirkungen auf den Verlauf eines Projektes w{\"a}hrend der Planungs- und Bauphase zu erm{\"o}glichen. Mit Hilfe eines abstrakten Modells soll eine differenzierte, praxisnahe Simulation durchf{\"u}hrbar sein, die die verschiedenen Arten der Leistungs- und Kostenentstehung widerspiegelt. Parallel dazu soll die Beschreibung von Risiken so abstrahiert werden, dass beliebige Risiken quantitativ erfassbar und anschließend ihre Auswirkungen inklusive m{\"o}gliche Gegenmaßnahmen in das Modell integrierbar sind. Anhand zweier Beispiele werden die unterschiedlichen Einsatzm{\"o}glichkeiten der quantitativen Erfassung von Projektrisiken und der anschließenden Simulation ihrer Auswirkungen aufgezeigt. Bei dem ersten Beispiel, einem realen, bereits abgeschlossenen Schieneninfrastrukturprojekt, wird die Wirksamkeit einer vorbeugenden Maßnahme gegen ein Projektrisiko untersucht. Im zweiten Beispiel wird ein Planspielansatz zur praxisnahen Aus- und Weiterbildung von Projektmanagern entwickelt. Inhalt des Planspiels ist die Planung und Errichtung eines privatfinanzierten, {\"o}ffentlichen Repr{\"a}sentationsbaus mit teilweiser Fremdnutzung.},
  subject      = {Risiko},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ailland,
  author    = {Ailland, Karin},
  title     = {Ereignisbasierte Abbildung von Bau-Ist-Zust{\"a}nden},
  publisher = {Verlag der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-86068-508-2},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2065},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131029-20651},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {220},
  abstract  = {Der Komplexit{\"a}t einer großen Baumaßnahme steht meist ein relativ unpr{\"a}zises Termincontrolling gegen{\"u}ber. Die Gr{\"u}nde daf{\"u}r liegen in unzureichenden Baufortschrittsinformationen und der Schwierigkeit, eine geeignete Steuerungsmaßnahme auszuw{\"a}hlen. In der Folge kommt es h{\"a}ufig zu Terminverz{\"u}gen und Mehrkosten. Ziel der Arbeit war es, die realen Bau-Ist-Zust{\"a}nde eines Bauprojektes so genau zu erfassen, dass es m{\"o}glich wird, t{\"a}glich ein zutreffendes Abbild des Baufortschrittes und der Randbedingungen des Bauablaufes zu schaffen und mit Hilfe eines Simulationswerkzeuges nachzubilden. Zu diesem Zweck sollte ein Erfassungskonzept ausgearbeitet werden, mit dessen Hilfe unter Verwendung von Erfassungstechniken aussagekr{\"a}ftige sowie belastbare Daten zu einer auf die Anforderungen der Simulation abgestimmten Datenbasis zusammengef{\"u}hrt werden. Um der Zielstellung gerecht zu werden, wurde anhand eines Beispiels ein Prozessmodell aufgebaut und definiert, welche Informationen zum Aufbau eines Simulationsmodells, das die reaktive Ablaufplanung unterst{\"u}tzt, erfasst werden m{\"u}ssen. Die einzelnen Prozessgr{\"o}ßen wurden detailliert beschrieben und die Erfassungsgr{\"o}ßen daraus abgeleitet. Weiterhin wurden Aussagen zur Prozessstrukturierung erarbeitet. Somit wurden Informationsst{\"u}tzstellen definiert. Es wurden Methoden zur Erfassung des Bau-Ist-Zustandes hinsichtlich ihrer Eignung sowie Anwendungsm{\"o}glichkeiten analysiert und ausgew{\"a}hlte Anwendungsbeispiele f{\"u}r RFID, Barcodes und Bautageb{\"u}cher dargestellt. Außerdem wurde betrachtet, welche Daten der baustelleneigenen Bauablaufdokumentation zur Belegung der Informationsst{\"u}tzstellen genutzt werden k{\"o}nnen. Diese Betrachtung stellte Dokumente in den Fokus, welche aufgrund von Vorschriften oder Vertragsbedingungen ohnehin auf Baustellen erfasst werden m{\"u}ssen. Schließlich wurden die vorangegangenen Betrachtungen hinsichtlich der Erfassungsgr{\"o}ßen und der Erfassungsmethoden in einem Erfassungskonzept zusammengef{\"u}hrt und eine geeignete Kombination von Erfassungsmethoden entwickelt. Der Baufortschritt soll anhand der Beschreibung, welchen Status die einzelnen Vorg{\"a}nge angenommen haben, mit Hilfe eines digitalen Bautagebuchs erfasst werden. Die Randbedingungen, wie die Verf{\"u}gbarkeit von Personal-, Material- und Ger{\"a}teressourcen, werden mit Hilfe von RFID-Tags identifiziert, auf denen alle weiteren ben{\"o}tigten Informationen hinterlegt sind. Informationen {\"u}ber Ressourcen, welche geplante Termine wiedergeben, m{\"u}ssen ebenfalls im digitalen Bautagebuch hinterlegt und aktuell gehalten werden. Traditionelle Lieferscheine in Papierform m{\"u}ssen durch digitale Lieferscheine ersetzt werden. Abgeschlossen wurde die Ausarbeitung des Erfassungskonzeptes durch Ans{\"a}tze, mit deren Hilfe der Erfassungsaufwand reduziert werden kann. Zu diesem Zweck wurde eine hierarchische Ordnung des Erfassungskonzeptes eingef{\"u}hrt. Im Ergebnis ist somit ein Erfassungskonzept entstanden, mit dessen Hilfe die realen Bau-Ist-Zust{\"a}nde einer Baumaßnahme so genau erfasst werden k{\"o}nnen, dass t{\"a}glich ein zutreffendes Abbild des Baufortschrittes und der Randbedingungen des Bauablaufes in einer Simulations¬umgebung generiert werden kann. Die Erfassungskonzeption liefert eine Datenbasis, die auf die Anforderungen der Simulation abgestimmt ist.},
  subject      = {Simulation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dang,
  author    = {Dang, Trang},
  title     = {Automated Detailing of 4D Schedules},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2310},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20141006-23103},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {120},
  abstract  = {The increasing success of BIM (Building Information Model) and the emergence of its implementation in 3D construction models have paved a way for improving scheduling process. The recent research on application of BIM in scheduling has focused on quantity take-off, duration estimation for individual trades, schedule visualization, and clash detection. Several experiments indicated that the lack of detailed planning causes about 30\% non-productive time and stacking of trades. However, detailed planning still has not been implemented in practice despite receiving a lot of interest from researchers. The reason is associated with the huge amount and complexity of input data. In order to create a detailed planning, it is time consuming to manually decompose activities, collect and calculate the detailed information in relevant. Moreover, the coordination of detailed activities requires much effort for dealing with their complex constraints. This dissertation aims to support the generation of detailed schedules from a rough schedule. It proposes a model for automated detailing of 4D schedules by integrating BIM, simulation and Pareto-based optimization.},
  subject      = {Simulation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Cicek,
  author    = {Cicek, Burhan},
  title     = {Revisiting vernacular technique: Engineering a low environmental impact earth stabilisation method},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4698},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220803-46989},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {195},
  abstract  = {The major drawbacks of earth as a construction material — such as its low water stability and moderate strength — have led mankind to stabilize earth. Different civilizations developed vernacular techniques mainly focussing on lime, pozzolan or gypsum stabilization. Recently, cement has become the most commonly used additive in earth stabilization as it improves the strength and durability of plain earth. Also, it is a familiar and globally available construction material. However, using cement as an additive reduces the environmental advantages of earth and run counter to global targets regarding the reduction of CO2 emissions. Alternatives to cement stabilization are currently neither efficient enough to reduce its environmental impact nor allow the possibility of obtaining better results than those of cement. As such, this thesis deals with the rediscovery of a reverse engineering approach for a low environmental impact earth stabilization technique, aiming to replace cement in earth stabilization. The first step in the method consists in a comprehensive review of earth stabilization with regards to earthen building standards and soil classification, which allows us to identify the research gap. The review showed that there is great potential in using other additives which result in similar improvements as those achieved by cement. However, the studies that have been conducted so far either use expansive soils, which are not suitable for earth constructions or artificial pozzolans that indirectly contribute to CO2 emissions. This is the main research gap. The key concept for the development in the second step of the method is to combine vernacular additives to both improve the strength and durability of plain earth and to reduce the CO2 emissions. Various earth-mixtures were prepared and both development and performance tests were done to investigate the performance of this technique. The laboratory analyses on mix-design have proven a high durability and the results show a remarkable increase in strength performance. Furthermore, a significant reduction in CO2 emissions in comparison to cement stabilization could be shown. The third step of the method discusses the results drawn from the experimental programme. In addition, the potential of the new earth mixture with regards to its usability in the field of building construction and architectural design is further elaborated on. The method used in this study is the first of its kind that allows investors to avoid the very time-consuming processes such as finding a suitable source for soil excavation and soil classification. The developed mixture has significant workability and suitability for production of stabilized earthen panels — the very first of its kind. Such a panel is practically feasible, reasonable, and could be integrated into earthen building standards in general and in particular to DIN 18948, which is related to earthen boards and published in 2018.},
  subject      = {Lehm},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Peters,
  author    = {Peters, Simone},
  title     = {The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions},
  isbn      = {ISBN 978-3-00-055602-9},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2744},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170210-27446},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {146},
  abstract  = {Ein aktuelles Thema in der Forschung der Betonindustrie ist die gezielte Steuerung des Erstarrens und der Entwicklung der (Fr{\"u}h)Festigkeit von Betonen und M{\"o}rteln. Aus {\"o}konomischer Sicht sind außerdem die Reduktion der CO2-Emission und die Schonung von Ressourcen und Energie wichtige Forschungsschwerpunkte. Eine M{\"o}glichkeit zum Erreichen dieser Ziele ist es, die Reaktivit{\"a}t/Hydratation der silikatischen Klinkerphasen gezielt anzuregen. Neben den bereits bekannten M{\"o}glichkeiten der Hydratationsbeschleunigung (u.a. W{\"a}rmebehandlung, Zugabe von Salzen) bietet die Anwendung von Power-Ultraschall (PUS) eine weitere Alternative zur Beschleunigung der Zementhydratation. Da bis zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Erfahrungen zum Einsatz von PUS in der Zementchemie vorliegen, sollen mit der vorliegenden Arbeit grundlegende Kenntnisse zum Einfluss von PUS auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen erarbeitet werden. Dazu wurde die Arbeit in f{\"u}nf Hauptuntersuchungsabschnitte aufgeteilt. Im ersten Teil wurden optimale PUS-Parameter wie Amplitude und Energieeintrag ermittelt, die eine effiziente Beschleunigung der Portlandzement(CEM I)hydratation bei kurzen Beschallzeiten und begrenzter Zementleimtemperaturerh{\"o}hung erlauben. Mit Hilfe unabh{\"a}ngiger Untersuchungsmethoden (Bestimmung des Erstarrungsbeginns, der Festigkeitsentwicklung, zerst{\"o}rungsfreier Ultraschallpr{\"u}fung, isothermer W{\"a}rmeflusskalorimetrie, hochaufl{\"o}sender Rasterelektronmikroskopie (REM) wurde die Wirkung von PUS auf den Hydratationsverlauf von CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung von CEM I-Suspensionen mit PUS grunds{\"a}tzlich ein beschleunigtes Erstarren und eine beschleunigte (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung hervorruft. Anhand von REM-Untersuchungen konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass die Beschleunigung der CEM I-Hydratation mit einer beschleunigten Hydratation der Hauptklinkerphase Alit korreliert. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden die Ursachen der Aktivierung der Alithydratation untersucht. Dazu wurden Untersuchungen an Einzelsystemen des CEM I (silikatische Klinkerphase) durchgef{\"u}hrt. Es ist bekannt, das die Hydratation der Hauptklinkerphase Alit (in der reinen Form Tricalciumsilikat 3CaO*SiO2; C3S) durch L{\"o}sungs-/F{\"a}llungsreaktionen (Bildung von Calcium-Silikat-Hydrat Phasen, C-S-H Phasen) bestimmt wird. Mit Hilfe von Untersuchungen zur Aufl{\"o}sung (C3S) und Kristallbildung (C-S-H Phasen) in L{\"o}sungen und Suspensionen (Aufzeichnung der elektrischen Leitf{\"a}higkeit sowie Bestimmung der Ionenkonzentrationen der w{\"a}ssrigen Phase, REM-Charakterisierung der Pr{\"a}zipitate) wurde die Beeinflussung dieser durch eine PUS-Behandlung charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in partikelfreien L{\"o}sungen (prim{\"a}re Keimbildung) eine PUS-Behandlung keinen Einfluss auf die Kinetik der Kristallisation von C-S-H Phasen hervorruft. Das heißt, auch die durch PUS eingetragene Energie reicht offensichtlich nicht aus, um in Abwesenheit von Oberfl{\"a}chen die C-S-H Phasen Bildung zu beschleunigen. Das weist darauf hin, dass die Bildung von C-S-H Phasen nicht durch eine Beschleunigung von Ionen in der L{\"o}sung (erh{\"o}hte Diffusion durch Anwendung von PUS) hervorgerufen wird. Eine Beschleunigung des Kristallisationsprozesses (Keimbildung und Wachstum von C-S-H Phasen) durch PUS wird nur in Anwesenheit von Partikeln in der L{\"o}sung (Suspension) erzielt. Das belegen Ergebnisse, bei denen die Bildung erster C-S-H Phasen bei geringer {\"U}bers{\"a}ttigung (heterogene Keimbildung, in Anwesenheit von Oberfl{\"a}chen) erfolgt. Unter diesen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass PUS innerhalb der ersten 30 Minuten der Hydratation eine erh{\"o}hte F{\"a}llung von ersten C-S-H Phasen bewirkt. Diese fungieren dann vermutlich w{\"a}hrend der Haupthydratation als Keim bzw. geeignete Oberfl{\"a}che zum beschleunigten Aufwachsen von weiteren C-S-H Phasen. Weiterhin ist vorstellbar, dass (in Analogie zu anderen Bereichen der Sonochemie) PUS durch Kavitation Schockwellen hervorruft, welche Partikel und w{\"a}ssriges Medium beschleunigen und damit erh{\"o}hte Partikelbewegungen und -kollisionen induziert. Dies wiederum bewirkt, dass die anf{\"a}nglich auf der C3S-Oberfl{\"a}che gebildeten C-S-H Phasen teilweise wieder entfernt werden. Damit ist das Inl{\"o}sunggehen von Ca- und Si-Ionen aus dem C3S weiterhin m{\"o}glich. Um den genauen Mechanismus weiter zu charakterisieren sollten mit geeigneten Methoden weitere Untersuchungen durchgef{\"u}hrt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss von PUS auf das Fließverhalten von CEM I-Suspensionen untersucht. Aus der Anwendung von PUS in anderen technischen Bereichen sind unter anderem Effekte wie das Entl{\"u}ften, das Homogenisieren und das Dispergieren von Suspensionen und Emulsionen mittels PUS bekannt. Mit Hilfe der Bestimmung des Luftporengehaltes, Sedimentationsversuchen und cryo-SEM Untersuchungen wurde der Einfluss von PUS auf CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse belegen, dass durch PUS eine verbesserte Homogenit{\"a}t und Dispergierung der CEM I-Suspension erzielt wird. Damit wird f{\"u}r CEM I-Suspensionen unterschiedlichster w/z-Werte eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Ergebnisse der Bestimmung von Ausbreitmaßen und Trichterauslaufzeiten zeigen, dass PUS einen direkten Einfluss vor allem auf die Viskosit{\"a}t der CEM I-Suspensionen besitzt. Werden Fließmitteln (FM) der CEM I-Suspension zugegeben, wird nicht in jedem Fall eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Hier scheint unter bestimmten Voraussetzungen (w/z-Wert, FM-Gehalt, PUS) die Reaktion zwischen Aluminat- und Sulfatphase des Klinkers gest{\"o}rt. Zur eindeutigen Kl{\"a}rung dieses Sachverhaltes bedarf es jedoch weiterer quantitativer Untersuchungen zum Reaktionsumsatz. Im dritten Teil der Arbeit wurden die am CEM I gewonnenen Erkenntnisse zum Einfluss von PUS auf die Hydratation an Portland-H{\"u}ttensand(H{\"U}S)-Zement-Systemen verifiziert. Daf{\"u}r wurden auch in diesem Teil der Arbeit zun{\"a}chst die optimalen PUS-Parameter festgelegt und der Einfluss auf das Erstarrung- und Erh{\"a}rtungsverhalten dokumentiert. Untersuchungsmethoden sind unter anderem die Bestimmung des Erstarrungsbeginns und der (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung, Temperaturaufzeichnungen und isothermale W{\"a}rmeflusskalorimetrie sowie REM. Die Ergebnisse zeigen, dass auch die Reaktion von H{\"U}S-Zementen durch PUS beschleunigt wird. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen belegen, dass die erzielte Beschleunigung vorwiegend auf der Beschleunigung der Alitkomponente des CEM I beruht. Im Fokus der Teile vier und f{\"u}nf dieser Arbeit stand die Anwendbarkeit der PUS-Technik unter praktischen Bedingungen. Zum einen wurde die Anwendbarkeit von PUS in fertig gemischten M{\"o}rteln beurteilt. Anhand des Vergleichs wichtiger Frisch- und Festm{\"o}rteleigenschaften unterschiedlich hergestellter M{\"o}rtel (beschallt im Anschluss an konventionelle Mischtechnik, beschallt im Anschluss an Suspensionsmischtechnik mit anschließender Zumischung der Gesteinsk{\"o}rnung und nicht beschallt) wird gezeigt, dass im Fall von M{\"o}rteln mit hohem Leimanteil eine durch PUS induzierte beschleunigte Festigkeitsentwicklung auch mit herk{\"o}mmlichen Mischabl{\"a}ufen (ohne aufwendige Umstellung des Mischprozesses) m{\"o}glich ist. Abschließend wird untersucht, ob der Herstellungsprozess von Wandbauteilen im Fertigteilwerk durch den Einsatz von PUS optimiert werden kann und ob eine Einbindung der PUS-Technik in den Fertigungsprozess ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich ist. Dazu wurden in einem ersten Schritt die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines aktuell angewendeten selbstverdichtenden Betons im Labormaßstab (M{\"o}rtel) in Abh{\"a}ngigkeit einer PUS-Behandlung dokumentiert und mit der seiner unbeschallten Referenz verglichen. Aufgrund der durch PUS verursachten verbesserten Fließ- und Festigkeitseigenschaften kann die beschallte M{\"o}rtelrezeptur hinsichtlich Fließmittelgehalt und Dauer der W{\"a}rmebehandlung optimiert werden. Somit werden ca. 30 \% der Fließmittelzugabe und 40 \% der Dauer der W{\"a}rmebehandlung eigespart. Eine Einbindung der PUS-Technik in das betrachtete Fertigteilwerk ist nach {\"U}berpr{\"u}fung der konstruktiven Gegebenheiten der Fertigungsstrukturen ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich.},
  subject      = {Cement},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vu,
  author    = {Vu, Bac Nam},
  title     = {Stochastic uncertainty quantification for multiscale modeling of polymeric nanocomposites},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2555},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160322-25551},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {265},
  abstract  = {Nanostructured materials are extensively applied in many fields of material science for new industrial applications, particularly in the automotive, aerospace industry due to their exceptional physical and mechanical properties. Experimental testing of nanomaterials is expensive, timeconsuming,challenging and sometimes unfeasible. Therefore,computational simulations have been employed as alternative method to predict macroscopic material properties. The behavior of polymeric nanocomposites (PNCs) are highly complex. The origins of macroscopic material properties reside in the properties and interactions taking place on finer scales. It is therefore essential to use multiscale modeling strategy to properly account for all large length and time scales associated with these material systems, which across many orders of magnitude. Numerous multiscale models of PNCs have been established, however, most of them connect only two scales. There are a few multiscale models for PNCs bridging four length scales (nano-, micro-, meso- and macro-scales). In addition, nanomaterials are stochastic in nature and the prediction of macroscopic mechanical properties are influenced by many factors such as fine-scale features. The predicted mechanical properties obtained by traditional approaches significantly deviate from the measured values in experiments due to neglecting uncertainty of material features. This discrepancy is indicated that the effective macroscopic properties of materials are highly sensitive to various sources of uncertainty, such as loading and boundary conditions and material characteristics, etc., while very few stochastic multiscale models for PNCs have been developed. Therefore, it is essential to construct PNC models within the framework of stochastic modeling and quantify the stochastic effect of the input parameters on the macroscopic mechanical properties of those materials. This study aims to develop computational models at four length scales (nano-, micro-, meso- and macro-scales) and hierarchical upscaling approaches bridging length scales from nano- to macro-scales. A framework for uncertainty quantification (UQ) applied to predict the mechanical properties of the PNCs in dependence of material features at different scales is studied. Sensitivity and uncertainty analysis are of great helps in quantifying the effect of input parameters, considering both main and interaction effects, on the mechanical properties of the PNCs. To achieve this major goal, the following tasks are carried out: At nano-scale, molecular dynamics (MD) were used to investigate deformation mechanism of glassy amorphous polyethylene (PE) in dependence of temperature and strain rate. Steered molecular dynamics (SMD)were also employed to investigate interfacial characteristic of the PNCs. At mico-scale, we developed an atomistic-based continuum model represented by a representative volume element (RVE) in which the SWNT's properties and the SWNT/polymer interphase are modeled at nano-scale, the surrounding polymer matrix is modeled by solid elements. Then, a two-parameter model was employed at meso-scale. A hierarchical multiscale approach has been developed to obtain the structure-property relations at one length scale and transfer the effect to the higher length scales. In particular, we homogenized the RVE into an equivalent fiber. The equivalent fiber was then employed in a micromechanical analysis (i.e. Mori-Tanaka model) to predict the effective macroscopic properties of the PNC. Furthermore, an averaging homogenization process was also used to obtain the effective stiffness of the PCN at meso-scale. Stochastic modeling and uncertainty quantification consist of the following ingredients: - Simple random sampling, Latin hypercube sampling, Sobol' quasirandom sequences, Iman and Conover's method (inducing correlation in Latin hypercube sampling) are employed to generate independent and dependent sample data, respectively. - Surrogate models, such as polynomial regression, moving least squares (MLS), hybrid method combining polynomial regression and MLS, Kriging regression, and penalized spline regression, are employed as an approximation of a mechanical model. The advantage of the surrogate models is the high computational efficiency and robust as they can be constructed from a limited amount of available data. - Global sensitivity analysis (SA) methods, such as variance-based methods for models with independent and dependent input parameters, Fourier-based techniques for performing variance-based methods and partial derivatives, elementary effects in the context of local SA, are used to quantify the effects of input parameters and their interactions on the mechanical properties of the PNCs. A bootstrap technique is used to assess the robustness of the global SA methods with respect to their performance. In addition, the probability distribution of mechanical properties are determined by using the probability plot method. The upper and lower bounds of the predicted Young's modulus according to 95 \% prediction intervals were provided. The above-mentioned methods study on the behaviour of intact materials. Novel numerical methods such as a node-based smoothed extended finite element method (NS-XFEM) and an edge-based smoothed phantom node method (ES-Phantom node) were developed for fracture problems. These methods can be used to account for crack at macro-scale for future works. The predicted mechanical properties were validated and verified. They show good agreement with previous experimental and simulations results.},
  subject      = {Polymere},
  language  = {en}
}
@phdthesis{PhungThi,
  author    = {Phung Thi, Thu Ha},
  title     = {Metakaolin as an Additive in Composite Cement},
  publisher = {F. A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-00-042655-1},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1976},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130705-19764},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {119},
  abstract  = {Metakaolin made from kaolin is used around the world but rarely in Vietnam where abundant deposits of kaolin is found. The first studies of producing metakaolin were conducted with high quality Vietnamese kaolins. The results showed the potential to produce metakaolin, and its effect has on strength development of mortars and concretes. However, utilisation of a low quality kaolin for producing Vietnamese metakaolin has not been studied so far. The objectives of this study were to produce a good quality metakaolin made from low quality Vietnamese kaolin and to facilitate the utilisation of Vietnamese metakaolin in composite cements. In order to reach such goals, the optimal thermal conversion of Vietnamese kaolin into metakaolin was carried out by many investigations, and as such the optimal conversion is found using the analysis results of DSC/TGA, XRD and CSI. During the calcination in a range of 500 - 800 oC lasting for 1 - 5 hours, the characterisation of calcinated kaolin was also monitored for mass loss, BET surface, PSD, density as well as the presence of the residual water. It is found to have a well correlation between residual water and BET surface. The pozzolanic activity of metakaolin was tested by various methods regarding to the saturated lime method, mCh and TGA-CaO method. The results of the study showed which method is the most suitable one to characterise the real activity of metakaolin and can reach the greatest agreement with concrete performance. Furthermore, the pozzolanic activity results tested using methods were also analysed and compared to each other with respect to the BET surface. The properties of Vietnam metakaolin was established using investigations on water demand, setting time, spread-flowability, and strength. It is concluded that depending on the intended use of composite cement and weather conditions of cure, each Vietnamese metakaolin can be used appropriately to produce (1) a composite cement with a low water demand (2) a high strength of composite cement (3) a composite cement that aims to reduce CO2 emissions and to improve economics of cement products (4) a high performance mortar. The durability of metakaolin mortar was tested to find the needed metakaolin content against ASR, sulfat and sulfuric acid attacks successfully.},
  subject      = {metakaolin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sowoidnich,
  author    = {Sowoidnich, Thomas},
  title     = {A Study of Retarding Effects on Cement and Tricalcium Silicate Hydration induced by Superplasticizers},
  isbn      = {978-3-00-052204-8},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2544},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160224-25444},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {214},
  abstract  = {Fließmittel werden in Betonen verwendet, um deren Fließeigenschaften w{\"a}hrend der Verarbeitung zu verbessern und Wasser einzusparen. Beide Faktoren beeinflussen nicht nur den Frischbeton, sondern auch signifikant die Festbetoneigenschaften. Nachteilig wirken sich Fließmittel auf die Festigkeitsentwicklung aus, die z.T. sehr stark verz{\"o}gert wird. Dies ist vor allem bei Bauteilen, die im Rahmen eines Vorfertigungsprozesses hergestellt werden, ein {\"o}konomischer Nachteil. Die vorliegende Arbeit widmet sich den Ursachen f{\"u}r die Verz{\"o}gerung der Portlandzementhydratation bei Verwendung von Fließmitteln. Um die komplexen Reaktionen, die w{\"a}hrend der Portlandzementhydratation auftreten, zu vereinfachen, betrachtet ein {\"u}berwiegender Teil der Arbeit die Wechselwirkung Fließmittel-Tricalciumsilikat (Abk. Ca3SiO5 oder C3S, Hauptbestandteil von Portlandzementklinker). Die Untersuchungen werden in drei Hauptteilen durchgef{\"u}hrt, wobei Methoden wie u.a. isotherme W{\"a}rmeflusskalorimetrie, Elektrische Leitf{\"a}higkeit, Elektronenmikroskopie, ICP-OES, TOC als auch Analytische Ultrazentrifugation Anwendung finden. Basierend auf der Wechselwirkung von Kationen mit anionischen Ladungstr{\"a}gern von Polymeren wird die Interaktion von Calcium mit Fließmitteln im ersten Teil der Arbeit untersucht. Dabei kommt es {\"u}berwiegend zur Komplexierung von Calciumionen durch die funktionellen Gruppen der Plymere (Carboxyl- bzw. Sulfonguppen), die in zement{\"a}ren Umgebungen sowohl gel{\"o}st in der w{\"a}ssrigen Phase als auch als Bestandteil von Partikelgrenzfl{\"a}chen vorhanden sind. Neben diesen Effekten kann auch gezeigt werden, dass Fließmittel die Bildung von nanoskaligen Partikeln hervorrufen, die infolge der sterischen Wirkung von Fließmitteln dispergiert in der w{\"a}ssrigen Phase vorliegen (Clusterbildung). Analog zu neuesten Erkenntnissen aus dem Bereich der Biomineralisation ist daher davon auszugehen, dass diese Nanopartikel durch Agglomeration das Kristallwachtsum beeinflussen. Ausgehend von der Annahme, dass die Aufl{\"o}sungs- und/ oder F{\"a}llungskinetik durch die Wirkung von Fließmitteln behindert und damit f{\"u}r den Verz{\"o}gerungseffekt der Fließmittel w{\"a}hrend der komplexen Hydratationsreaktion verantwortlich seien k{\"o}nnen, werden die zugrundeliegenden Vorg{\"a}nge im zweiten Abschnitt getrennt voneinander untersucht. Es wird anhand von L{\"o}sungsuntersuchungen an C-S-H Phasen und Portlandit herausgestellt, dass die Komplexierung von gel{\"o}sten Calciumionen durch funktionelle Gruppen der Polymere die L{\"o}slichkeit von Portlandit erh{\"o}ht. Im Gegensatz f{\"u}hrt die Komplexierung von Calciumionen in der w{\"a}ssrigen Phase zu einer Verringerung der Calciumionenkonzentration in der w{\"a}ssrigen Phase. Diese Effekte werden auf die unterschiedlich starke Adsorptionsneigung der Polymere an C-S-H-Phasen und Portlandit zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. Es wird davon ausgegangen, dass die Adsorption aufgrund der gr{\"o}ßeren spezifischen Oberfl{\"a}che st{\"a}rker an den C-S-H-Phasen als am Portlandit auftritt. Demnach stellt sich dar, dass die Polymere erst nachdem die funktionellen Gruppen Calciumionen aus der w{\"a}ssrigen Phase komplexiert haben an den C-S-H-Phasen adsorbieren. Weiterhin kann gezeigt werden, dass die freie C3S Aufl{\"o}sungsrate in Anwesenheit von Fließmitteln keinen direkten Zusammenhang zur Verz{\"o}gerung erkennen l{\"a}sst. Teilweise kommt es zu einer in Bezug zur Kontrollprobe ohne Fließmittel erh{\"o}hten sowie auch verringerten Aufl{\"o}sungsrate. Wird das Komplexierungsvem{\"o}gen der Fließmittel ber{\"u}cksichtigt, so kann durchaus eine verlangsamte freie Aufl{\"o}sungsrate ermittelt werden. Doch auch Calcit zeigt einen verz{\"o}gernden Einfluss auf die freie C3S Aufl{\"o}sung, obwohl es den Gesamtprozess der Hydratation signifikant beschleunigt. Somit kann die behinderte Aufl{\"o}sung als m{\"o}gliche Ursache f{\"u}r die verz{\"o}gernde Wirkung w{\"a}hrend der Zementhydratation weder best{\"a}tigt noch widerlegt werden. Dieser Punkt sollte in zuk{\"u}nftigen Arbeiten weiter untersucht werden. Im letzten Schritt dieses Untersuchungsabschnitts wird die reine Kristallisation von C-S-H-Phasen und Portlandit untersucht. Es stellt sich heraus, dass Fließmittel insbesondere durch die Wirkung der Komplexierung von Ionen in der w{\"a}ssrigen Phase sowohl die Induktionszeit verl{\"a}ngern als auch die Kristallwachstumsrate ver{\"a}ndern. Dies allein kann aber nicht die komplette Verz{\"o}gerungswirkung erkl{\"a}ren. Ein wichtiger Verz{\"o}gerungsfaktor ist die Adsorption der Polymere an Kristalloberfl{\"a}chen als auch eine fließmittelbedingte Dispergierung von nanoskaligen Einzelpartikeln, die deren Agglomeration zu Kristallen behindert. Im letzten Hauptuntersuchungsabschnitt werden die gewonnenen Erkenntnisse auf die w{\"a}hrend der Zement- und Tricalciumsilikathydratation parallel ablaufenden Reaktionen analysiert. Dabei wird insbesondere die ionische Zusammensetzung der w{\"a}ssrigen Phase von C3S Pasten und Suspensionen untersucht, um Hinweise f{\"u}r eine kinetische Hemmung der Hydratationsreaktion zu identifizieren. Zusammenfassend wird festgestellt, dass die Ursachen der verz{\"o}gernden Wirkung von Fließmitteln auf die Hydratation von C3S auf die starke Verz{\"o}gerung der Kristallisation von Hydratphasen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Dabei kommt den zwei Faktoren Komplexierung von Calciumionen an Oberfl{\"a}chen und Stabilisierung von nanoskaligen Partikeln eine zentrale Bedeutung zu. Diese Effekte k{\"o}nnen durch die Wirkung als Templat als auch durch Erh{\"o}hung der L{\"o}slichkeit infolge Komplexierung freier/gel{\"o}ster Ionen teilkompensiert werden. Dass die Aufl{\"o}sungsreaktion durch die Anwesenheit von Fließmitteln behindert wird, kann nur indirekt anhand der Entwicklung von Ionenkonzentrationen festgestellt werden. Ob dieser Vorgang die Ursache oder die Folge des L{\"o}sungs-F{\"a}llungs-Mechanismus der Hydratation ist und damit die verz{\"o}gernde Wirkung durch behinderte Aufl{\"o}sung des Edukts hervorgerufen wird, bleibt Gegenstand weiterer Untersuchungen. Im Rahmen der Arbeit kann auch gezeigt werden, dass Fließmittel chemisch als Inhibitoren wirken indem sie den Frequenzfaktor verringern. Dar{\"u}ber hinaus wird erstmalig eine Methode entwickelt, die die Bestimmung der Ionenkonzentration in Pasten in-situ erlaubt. Mit deren Hilfe wird dargestellt, dass die Entwicklung der Ionenkonzentration als auch die allgemein verwendete W{\"a}rmefreisetzungsrate (Kalorimetrie) miteinander korrespondiert. Dar{\"u}ber hinaus erlaubt die entwickelte Methode die weitere Differenzierung der Accelerationsperiode in drei Stadien. Die Kristallisation von C-S-H-Phasen und Portlandit ist f{\"u}r den Beginn der Haupthydratationsperiode entscheidend.},
  subject      = {Cement},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Abeltshauser,
  author    = {Abeltshauser, Rainer},
  title     = {Identification and separation of physical effects of coupled systems by using defined model abstractions},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2860},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28600},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The thesis investigates at the computer aided simulation process for operational vibration analysis of complex coupled systems. As part of the internal methods project "Absolute Values" of the BMW Group, the thesis deals with the analysis of the structural dynamic interactions and excitation interactions. The overarching aim of the methods project is to predict the operational vibrations of engines. Simulations are usually used to analyze technical aspects (e. g. operational vibrations, strength, ...) of single components in the industrial development. The boundary conditions of submodels are mostly based on experiences. So the interactions with neighboring components and systems are neglected. To get physically more realistic results but still efficient simulations, this work wants to support the engineer during the preprocessing phase by useful criteria. At first suitable abstraction levels based on the existing literature are defined to identify structural dynamic interactions and excitation interactions of coupled systems. So it is possible to separate different effects of the coupled subsystems. On this basis, criteria are derived to assess the influence of interactions between the considered systems. These criteria can be used during the preprocessing phase and help the engineer to build up efficient models with respect to the interactions with neighboring systems. The method was developed by using several models with different complexity levels. Furthermore, the method is proved for the application in the industrial environment by using the example of a current combustion engine.},
  subject      = {Strukturdynamik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Vogler,
  author    = {Vogler, Verena},
  title     = {A framework for artificial coral reef design: Integrating computational modelling and high precision monitoring strategies for artificial coral reefs - an Ecosystem-aware design approach in times of climate change},
  isbn      = {978-3-00-074495-2},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4611},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220322-46115},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {243},
  abstract  = {Tropical coral reefs, one of the world's oldest ecosystems which support some of the highest levels of biodiversity on the planet, are currently facing an unprecedented ecological crisis during this massive human-activity-induced period of extinction. Hence, tropical reefs symbolically stand for the destructive effects of human activities on nature [4], [5]. Artificial reefs are excellent examples of how architectural design can be combined with ecosystem regeneration [6], [7], [8]. However, to work at the interface between the artificial and the complex and temporal nature of natural systems presents a challenge, i.a. in respect to the B-rep modelling legacy of computational modelling. The presented doctorate investigates strategies on how to apply digital practice to realise what is an essential bulwark to retain reefs in impossibly challenging times. Beyond the main question of integrating computational modelling and high precision monitoring strategies in artificial coral reef design, this doctorate explores techniques, methods, and linking frameworks to support future research and practice in ecology led design contexts. Considering the many existing approaches for artificial coral reefs design, one finds they often fall short in precisely understanding the relationships between architectural and ecological aspects (e.g. how a surface design and material composition can foster coral larvae settlement, or structural three-dimensionality enhance biodiversity) and lack an integrated underwater (UW) monitoring process. Such a process is necessary in order to gather knowledge about the ecosystem and make it available for design, and to learn whether artificial structures contribute to reef regeneration or rather harm the coral reef ecosystem. For the research, empirical experimental methods were applied: Algorithmic coral reef design, high precision UW monitoring, computational modelling and simulation, and validated through parallel real-world physical experimentation - two Artificial Reef Prototypes (ARPs) in Gili Trawangan, Indonesia (2012-today). Multiple discrete methods and sub techniques were developed in seventeen computational experiments and applied in a way in which many are cross valid and integrated in an overall framework that is offered as a significant contribution to the field. Other main contributions include the Ecosystem-aware design approach, Key Performance Indicators (KPIs) for coral reef design, algorithmic design and fabrication of Biorock cathodes, new high precision UW monitoring strategies, long-term real-world constructed experiments, new digital analysis methods and two new front-end web-based tools for reef design and monitoring reefs. The methodological framework is a finding of the research that has many technical components that were tested and combined in this way for the very first time. In summary, the thesis responds to the urgency and relevance in preserving marine species in tropical reefs during this massive extinction period by offering a differentiated approach towards artificial coral reefs - demonstrating the feasibility of digitally designing such 'living architecture' according to multiple context and performance parameters. It also provides an in-depth critical discussion of computational design and architecture in the context of ecosystem regeneration and Planetary Thinking. In that respect, the thesis functions as both theoretical and practical background for computational design, ecology and marine conservation - not only to foster the design of artificial coral reefs technically but also to provide essential criteria and techniques for conceiving them. Keywords: Artificial coral reefs, computational modelling, high precision underwater monitoring, ecology in design.},
  subject      = {Korallenriff},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Staeudel,
  author    = {St{\"a}udel, J{\"u}rgen},
  title     = {Development, Implementation and Operation of Integrated Sanitation Systems Based on Material-Flows - Integrated Sanitation in the City of Darkhan, Mongolia - A Practicable Example},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3179},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170512-31794},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The world society faces a huge challenge to implement the human right of "access to sanitation". More and more it is accepted that the conventional approach towards providing sanitation services is not suitable to solve this problem. This dissertation examines the possibility to enhance "access to sanitation" for people who are living in areas with underdeveloped water and wastewater infrastructure systems. The idea hereby is to follow an integrated approach for sanitation, which allows for a mutual completion of existing infrastructure with resource-based sanitation systems. The notion "integrated sanitation system (iSaS)" is defined in this work and guiding principles for iSaS are formulated. Further on the implementation of iSaS is assessed at the example of a case study in the city of Darkhan in Mongolia. More than half of Mongolia's population live in settlements where yurts (tents of Nomadic people) are predominant. In these settlements (or "ger areas") sanitation systems are not existent and the hygienic situation is precarious. An iSaS has been developed for the ger areas in Darkhan and tested over more than two years. Further on a software-based model has been developed with the goal to describe and assess different variations of the iSaS. The results of the assessment of material-flows, monetary-flows and communication-flows within the iSaS are presented in this dissertation. The iSaS model is adaptable and transferable to the socio-economic conditions in other regions and climate zones.},
  subject      = {Abwasser},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schwedler,
  author    = {Schwedler, Michael},
  title     = {Integrated structural analysis using isogeometric finite element methods},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2737},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170130-27372},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {209},
  abstract  = {The gradual digitization in the architecture, engineering, and construction industry over the past fifty years led to an extremely heterogeneous software environment, which today is embodied by the multitude of different digital tools and proprietary data formats used by the many specialists contributing to the design process in a construction project. Though these projects become increasingly complex, the demands on financial efficiency and the completion within a tight schedule grow at the same time. The digital collaboration of project partners has been identified as one key issue in successfully dealing with these challenges. Yet currently, the numerous software applications and their respective individual views on the design process severely impede that collaboration. An approach to establish a unified basis for the digital collaboration, regardless of the existing software heterogeneity, is a comprehensive digital building model contributed to by all projects partners. This type of data management known as building information modeling (BIM) has many benefits, yet its adoption is associated with many difficulties and thus, proceeds only slowly. One aspect in the field of conflicting requirements on such a digital model is the cooperation of architects and structural engineers. Traditionally, these two disciplines use different abstractions of reality for their models that in consequence lead to incompatible digital representations thereof. The onset of isogeometric analysis (IGA) promised to ease the discrepancy in design and analysis model representations. Yet, that initial focus quickly shifted towards using these methods as a more powerful basis for numerical simulations. Furthermore, the isogeometric representation alone is not capable of solving the model abstraction problem. It is thus the intention of this work to contribute to an improved digital collaboration of architects and engineers by exploring an integrated analysis approach on the basis of an unified digital model and solid geometry expressed by splines. In the course of this work, an analysis framework is developed that utilizes such models to automatically conduct numerical simulations commonly required in construction projects. In essence, this allows to retrieve structural analysis results from BIM models in a fast and simple manner, thereby facilitating rapid design iterations and profound design feedback. The BIM implementation Industry Foundation Classes (IFC) is reviewed with regard to its capabilities of representing the unified model. The current IFC schema strongly supports the use of redundant model data, a major pitfall in digital collaboration. Additionally, it does not allow to describe the geometry by volumetric splines. As the pursued approach builds upon a unique model for both, architectural and structural design, and furthermore requires solid geometry, necessary schema modifications are suggested. Structural entities are modeled by volumetric NURBS patches, each of which constitutes an individual subdomain that, with regard to the analysis, is incompatible with the remaining full model. The resulting consequences for numerical simulation are elaborated in this work. The individual subdomains have to be weakly coupled, for which the mortar method is used. Different approaches to discretize the interface traction fields are implemented and their respective impact on the analysis results is evaluated. All necessary coupling conditions are automatically derived from the related geometry model. The weak coupling procedure leads to a linear system of equations in saddle point form, which, owed to the volumetric modeling, is large in size and, the associated coefficient matrix has, due to the use of higher degree basis functions, a high bandwidth. The peculiarities of the system require adapted solution methods that generally cause higher numerical costs than the standard procedures for symmetric, positive-definite systems do. Different methods to solve the specific system are investigated and an efficient parallel algorithm is finally proposed. When the structural analysis model is derived from the unified model in the BIM data, it does in general initially not meet the requirements on the discretization that are necessary to obtain sufficiently accurate analysis results. The consequently necessary patch refinements must be controlled automatically to allowfor an entirely automatic analysis procedure. For that purpose, an empirical refinement scheme based on the geometrical and possibly mechanical properties of the specific entities is proposed. The level of refinement may be selectively manipulated by the structural engineer in charge. Furthermore, a Zienkiewicz-Zhu type error estimator is adapted for the use with isogeometric analysis results. It is shown that also this estimator can be used to steer an adaptive refinement procedure.},
  subject      = {Finite-Elemente-Methode},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Amiri,
  author    = {Amiri, Fatemeh},
  title     = {Computational modelling of fracture with local maximum entropy approximations},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2631},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160719-26310},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {130},
  abstract  = {The key objective of this research is to study fracture with a meshfree method, local maximum entropy approximations, and model fracture in thin shell structures with complex geometry and topology. This topic is of high relevance for real-world applications, for example in the automotive industry and in aerospace engineering. The shell structure can be described efficiently by meshless methods which are capable of describing complex shapes as a collection of points instead of a structured mesh. In order to find the appropriate numerical method to achieve this goal, the first part of the work was development of a method based on local maximum entropy (LME) shape functions together with enrichment functions used in partition of unity methods to discretize problems in linear elastic fracture mechanics. We obtain improved accuracy relative to the standard extended finite element method (XFEM) at a comparable computational cost. In addition, we keep the advantages of the LME shape functions,such as smoothness and non-negativity. We show numerically that optimal convergence (same as in FEM) for energy norm and stress intensity factors can be obtained through the use of geometric (fixed area) enrichment with no special treatment of the nodes near the crack such as blending or shifting. As extension of this method to three dimensional problems and complex thin shell structures with arbitrary crack growth is cumbersome, we developed a phase field model for fracture using LME. Phase field models provide a powerful tool to tackle moving interface problems, and have been extensively used in physics and materials science. Phase methods are gaining popularity in a wide set of applications in applied science and engineering, recently a second order phase field approximation for brittle fracture has gathered significant interest in computational fracture such that sharp cracks discontinuities are modeled by a diffusive crack. By minimizing the system energy with respect to the mechanical displacements and the phase-field, subject to an irreversibility condition to avoid crack healing, this model can describe crack nucleation, propagation, branching and merging. One of the main advantages of the phase field modeling of fractures is the unified treatment of the interfacial tracking and mechanics, which potentially leads to simple, robust, scalable computer codes applicable to complex systems. In other words, this approximation reduces considerably the implementation complexity because the numerical tracking of the fracture is not needed, at the expense of a high computational cost. We present a fourth-order phase field model for fracture based on local maximum entropy (LME) approximations. The higher order continuity of the meshfree LME approximation allows to directly solve the fourth-order phase field equations without splitting the fourth-order differential equation into two second order differential equations. Notably, in contrast to previous discretizations that use at least a quadratic basis, only linear completeness is needed in the LME approximation. We show that the crack surface can be captured more accurately in the fourth-order model than the second-order model. Furthermore, less nodes are needed for the fourth-order model to resolve the crack path. Finally, we demonstrate the performance of the proposed meshfree fourth order phase-field formulation for 5 representative numerical examples. Computational results will be compared to analytical solutions within linear elastic fracture mechanics and experimental data for three-dimensional crack propagation. In the last part of this research, we present a phase-field model for fracture in Kirchoff-Love thin shells using the local maximum-entropy (LME) meshfree method. Since the crack is a natural outcome of the analysis it does not require an explicit representation and tracking, which is advantageous over techniques as the extended finite element method that requires tracking of the crack paths. The geometric description of the shell is based on statistical learning techniques that allow dealing with general point set surfaces avoiding a global parametrization, which can be applied to tackle surfaces of complex geometry and topology. We show the flexibility and robustness of the present methodology for two examples: plate in tension and a set of open connected pipes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ehrhardt,
  author    = {Ehrhardt, Dirk},
  title     = {ZUM EINFLUSS DER NACHBEHANDLUNG AUF DIE GEF{\"U}GEAUSBILDUNG UND DEN FROST-TAUMITTELWIDERSTAND DER BETONRANDZONE},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3688},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20171120-36889},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {235},
  abstract  = {Die Festigkeitsentwicklung des Zementbetons basiert auf der chemischen Reaktion des Zementes mit dem Anmachwasser. Durch Nachbehandlungsmaßnahmen muss daf{\"u}r gesorgt werden, dass dem Zement gen{\"u}gend Wasser f{\"u}r seine Reaktion zur Verf{\"u}gung steht, da sonst ein Beton mit minderer Qualit{\"a}t entsteht. Die vorliegende Arbeit behandelt die grunds{\"a}tzlichen Fragen der Betonnachbehandlung bei Anwendung von Straßenbetonen. Im Speziellen wird die Frage des erforderlichen Nachbehandlungsbedarfs von h{\"u}ttensandhaltigen Kompositzementen betrachtet. Die Wirkung der Nachbehandlung wird anhand des erreichten Frost-Tausalz-Widerstandes und der Gef{\"u}geausbildung in der unmittelbaren Betonrandzone bewertet. Der Fokus der Untersuchungen lag auf abgezogenen Betonoberfl{\"a}chen. Es wurde ein Modell zur Austrocknung des jungen Betons erarbeitet. Es konnte gezeigt werden, dass in einer fr{\"u}hen Austrocknung (Kapillarphase) keine kritische Austrocknung der Betonrandzone einsetzt, sondern der Beton ann{\"a}hrend gleichm{\"a}ßig {\"u}ber die H{\"o}he austrocknet. Es wurde ein Nomogramm entwickelt, mit dem die Dauer der Kapillarphase in Abh{\"a}ngigkeit der Witterung f{\"u}r Straßenbetone abgesch{\"a}tzt werden kann. Eine kritische Austrocknung der wichtigen Randzone setzt nach Ende der Kapillarphase ein. F{\"u}r Betone unter Verwendung von Zementen mit langsamer Festigkeitsentwicklung ist die Austrocknung der Randzone nach Ende der Kapillarphase besonders ausgepr{\"a}gt. Im Ergebnis zeigen diese Betone dann einen geringen Frost-Tausalz-Widerstand. Mit Zementen, die eine 2d-Zementdruckfestigkeit ≥ 23,0 N/mm² aufweisen, wurde unabh{\"a}ngig von der Zementart (CEM I oder CEM II/B-S) auch dann ein hoher Frost-Tausalz-Widerstand erreicht, wenn keine oder eine schlechtere Nachbehandlung angewendet wurde. F{\"u}r die Praxis ergibt sich damit eine einfache M{\"o}glichkeit der Vorauswahl von geeigneten Zementen f{\"u}r den Verkehrsfl{\"a}chenbau. Betone, die unter Verwendung von Zementen mit langsamere Festigkeitsentwicklung hergestellt werden, erreichen einen hohen Frost-Tausalz-Widerstand nur mit einer geeigneten Nachbehandlung. Die Anwendung von fl{\"u}ssigen Nachbehandlungsmitteln (NBM gem{\"a}ß TL NBM-StB) erreicht eine {\"a}hnliche Wirksamkeit wie eine 5 t{\"a}gige Feuchtnachbehandlung. Voraussetzung f{\"u}r die Wirksamkeit der NBM ist, dass sie auf eine Betonoberfl{\"a}che ohne sichtbaren Feuchtigkeitsfilm (feuchter Glanz) aufgespr{\"u}ht werden. Besonders wichtig ist die Beachtung des richtigen Auftragszeitpunktes bei k{\"u}hler Witterung, da hier aufgrund der verlangsamten Zementreaktion der Beton l{\"a}nger Anmachwasser abst{\"o}ßt. Ein zu fr{\"u}her Auftrag des Nachbehandlungsmittels f{\"u}hrt zu einer Verschlechterung der Qualit{\"a}t der Betonrandzone. Durch Bereitstellung hydratationsabh{\"a}ngiger Transportkenngr{\"o}ßen (Feuchtetransport im Beton) konnten numerische Berechnungen zum Zusammenspiel zwischen der Austrocknung, der Nachbehandlung und der Gef{\"u}geentwicklung durchgef{\"u}hrt werden. Mit dem erstellten Berechnungsmodell wurden Parameterstudien durchgef{\"u}hrt. Die Berechnungen best{\"a}tigen die wesentlichen Erkenntnisse der Laboruntersuchungen. Dar{\"u}ber hinaus l{\"a}sst sich mit dem Berechnungsmodell zeigen, dass gerade bei langsam reagierenden Zementen und k{\"u}hler Witterung ohne eine Nachbehandlung eine sehr d{\"u}nne Randzone (ca. 500 µm - 1000 µm) mit stark erh{\"o}hter Kapillarporosit{\"a}t entsteht.},
  subject      = {Beton},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mueller,
  author    = {M{\"u}ller, Matthias},
  title     = {Salt-frost Attack on Concrete - New Findings regarding the Damage Mechanism},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4868},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230103-48681},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The reduction of the cement clinker content is an important prerequisite for the improvement of the CO2-footprint of concrete. Nevertheless, the durability of such concretes must be sufficient to guarantee a satisfactory service life of structures. Salt frost scaling resistance is a critical factor in this regard, as it is often diminished at increased clinker substitution rates. Furthermore, only insufficient long-term experience for such concretes exists. A high salt frost scaling resistance thus cannot be achieved by applying only descriptive criteria, such as the concrete composition. It is therefore to be expected, that in the long term a performance based service life prediction will replace the descriptive concept. To achieve the important goal of clinker reduction for concretes also in cold and temperate climates it is important to understand the underlying mechanisms for salt frost scaling. However, conflicting damage theories dominate the current State of the Art. It was consequently derived as the goal of this thesis to evaluate existing damage theories and to examine them experimentally. It was found that only two theories have the potential to describe the salt frost attack satisfactorily - the glue spall theory and the cryogenic suction theory. The glue spall theory attributes the surface scaling to the interaction of an external ice layer with the concrete surface. Only when moderate amounts of deicing salt are present in the test solution the resulting mechanical properties of the ice can cause scaling. However, the results in this thesis indicate that severe scaling also occurs at deicing salt levels, at which the ice is much too soft to damage concrete. Thus, the inability of the glue spall theory to account for all aspects of salt frost scaling was shown. The cryogenic suction theory is based on the eutectic behavior of salt solutions, which consist of two phases - water ice and liquid brine - between the freezing point and the eutectic temperature. The liquid brine acts as an additional moisture reservoir, which facilitates the growth of ice lenses in the surface layer of the concrete. The experiments in this thesis confirmed, that the ice formation in hardened cement paste increases due to the suction of brine at sub-zero temperatures. The extent of additional ice formation was influenced mainly by the porosity and by the chloride binding capacity of the hardened cement paste. Consequently, the cryogenic suction theory plausibly describes the actual generation of scaling, but it has to be expanded by some crucial aspects to represent the salt frost scaling attack completely. The most important aspect is the intensive saturation process, which is ascribed to the so-called micro ice lens pump. Therefore a combined damage theory was proposed, which considers multiple saturation processes. Important aspects of this combined theory were confirmed experimentally. As a result, the combined damage theory constitutes a good basis to understand the salt frost scaling attack on concrete on a fundamental level. Furthermore, a new approach was identified, to account for the reduced salt frost scaling resistance of concretes with reduced clinker content.},
  subject      = {Beton},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Harirchian,
  author    = {Harirchian, Ehsan},
  title     = {Improved Rapid Assessment of Earthquake Hazard Safety of Existing Buildings Using a Hierarchical Type-2 Fuzzy Logic Model},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4396},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210326-43963},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {143},
  abstract  = {Although it is impractical to avert subsequent natural disasters, advances in simulation science and seismological studies make it possible to lessen the catastrophic damage. There currently exists in many urban areas a large number of structures, which are prone to damage by earthquakes. These were constructed without the guidance of a national seismic code, either before it existed or before it was enforced. For instance, in Istanbul, Turkey, as a high seismic area, around 90\% of buildings are substandard, which can be generalized into other earthquakeprone regions in Turkey. The reliability of this building stock resulting from earthquake-induced collapse is currently uncertain. Nonetheless, it is also not feasible to perform a detailed seismic vulnerability analysis on each building as a solution to the scenario, as it will be too complicated and expensive. This indicates the necessity of a reliable, rapid, and computationally easy method for seismic vulnerability assessment, commonly known as Rapid Visual Screening (RVS). In RVS methodology, an observational survey of buildings is performed, and according to the data collected during the visual inspection, a structural score is calculated without performing any structural calculations to determine the expected damage of a building and whether the building needs detailed assessment. Although this method might save time and resources due to the subjective/qualitative judgments of experts who performed the inspection, the evaluation process is dominated by vagueness and uncertainties, where the vagueness can be handled adequately through the fuzzy set theory but do not cover all sort of uncertainties due to its crisp membership functions. In this study, a novel method of rapid visual hazard safety assessment of buildings against earthquake is introduced in which an interval type-2 fuzzy logic system (IT2FLS) is used to cover uncertainties. In addition, the proposed method provides the possibility to evaluate the earthquake risk of the building by considering factors related to the building importance and exposure. A smartphone app prototype of the method has been introduced. For validation of the proposed method, two case studies have been selected, and the result of the analysis presents the robust efficiency of the proposed method.},
  subject      = {Fuzzy-Logik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hollberg,
  author    = {Hollberg, Alexander},
  title     = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment - Appendix},
  series = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment},
  journal   = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2688},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161101-26884},
  abstract  = {The building sector is responsible for a large share of human environmental impacts, over which architects and planners have a major influence. The main objective of this thesis is to develop a method for environmental building design optimization based on Life Cycle Assessment (LCA) that is applicable as part of the design process. The research approach includes a thorough analysis of LCA for buildings in relation to the architectural design stages and the establishment of a requirement catalogue. The key concept of the novel method called Parametric Life Cycle Assessment(PLCA) is to combine LCA with parametric design. The application of this method to three examples shows that building designs can be optimized time-efficiently and holistically from the beginning of the most influential early design stages, an achievement which has not been possible until now.},
  subject      = {{\"O}kobilanz},
  language  = {en}
}
@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{MizrakBilen,
  author    = {Mizrak Bilen, Burcin},
  title     = {A Power-Centered Approach to the Capitalization of Climate Change in Property Sector and Strategic Limitation},
  doi       = {10.25643/BAUHAUS-UNIVERSITAET.3840},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190107-38406},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {256},
  abstract  = {The capitalization of 'certified' sustainable building sector will be investigated over the power theory of value approach of Jonathan Nitzan and Shimshon Bichler. The study will be initiated by questioning why the environment problems are one of the first items on the agenda and by sharing the ideas of scholars who approaches the subject skeptically, because the predominant literature underlying the necessity and prominence of the topic is already well-known and adapted by the majority. Over the theory developed by Nitzan and Bichler, the concepts of capitalization, strategic sabotage, power, legitimacy, and obedience will be discussed. The hypothesis of "the absentee owners of the construction sector, holding the whip hand and capitalizing the ecology, control the growth and the creativity of green building production and make it carbon-dependent, in order to increase their profit margin" will be questioned. To strengthen the arguments in the hypothesis, the factors, the institutional arrangements, value measurement methods, which affect directly the net present value, will be investigated both in corporation and in building scale in detail, because net present value/ capitalization is asserted as the most important criteria by Nitzan and Bichler to make the investment decisions in the capitalist economic system. To trace the implications of power and the strategic sabotage that power caused, as the empirical dimension of this dissertation, an interface exploring the correlational ties between the climate responsive architecture and the ever changing political, economical, and social contexts and building economics praxis by decades will be developed and the expert interviews will be conducted with the design teams and the appraisers.},
  subject      = {Klima{\"a}nderung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Achenbach,
  author    = {Achenbach, Marcus},
  title     = {Weiterentwicklung der Zonenmethode f{\"u}r den Nachweis der Feuerwiderstandsdauer von rechteckigen Stahlbetondruckgliedern},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-95773-264-4},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3848},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190119-38484},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {174},
  abstract  = {Die Zonenmethode nach Hertz ist ein vereinfachtes Verfahren zur Heißbemessung von Stahlbetonbauteilen. Um eine h{\"a}ndische Bemessung zu erm{\"o}glichen, werden daher verschiedene Annahmen und Vereinfachungen getroffen. Insbesondere werden die thermischen Dehnungen vernachl{\"a}ssigt und das mechanische Verhalten durch einen verkleinerten Querschnitt mit konstanten Stoffeigenschaften beschrieben. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, dieses vereinfachte Verfahren in ein nichtlineares Verfahren zur Heißbemessung von Stahlbetondruckgliedern bei Brandbeanspruchung durch die Einheits-Temperaturzeitkurve zu {\"u}berf{\"u}hren. Dazu werden die wesentlichen Annahmen der Zonenmethode {\"u}berpr{\"u}ft und ein Vorschlag zur Weiterentwicklung vorgestellt. Dieser beruht im Wesentlichen auf der Modellierung der druckbeanspruchten Bewehrung. Diese weiterentwickelte Zonenmethode wird durch die Nachrechnung von Laborversuchen validiert und das Sicherheitsniveau durch eine vollprobabilistische Analyse und den Vergleich mit dem allgemeinen Verfahren bestimmt.},
  subject      = {Bautechnik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Berhe,
  author    = {Berhe, Asgedom Haile},
  title     = {Mitigating Risks of Corruption in Construction: A theoretical rationale for BIM adoption in Ethiopia},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4517},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20211007-45175},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {336},
  abstract  = {This PhD thesis sets out to investigate the potentials of Building Information Modeling (BIM) to mitigate risks of corruption in the Ethiopian public construction sector. The wide-ranging capabilities and promises of BIM have led to the strong perception among researchers and practitioners that it is an indispensable technology. Consequently, it has become the frequent subject of science and research. Meanwhile, many countries, especially the developed ones, have committed themselves to applying the technology extensively. Increasing productivity is the most common and frequently cited reason for that. However, both technology developers and adopters are oblivious to the potentials of BIM in addressing critical challenges in the construction sector, such as corruption. This particularly would be significant in developing countries like Ethiopia, where its problems and effects are acute. Studies reveal that bribery and corruption have long pervaded the construction industry worldwide. The complex and fragmented nature of the sector provides an environment for corruption. The Ethiopian construction sector is not immune from this epidemic reality. In fact, it is regarded as one of the most vulnerable sectors owing to varying socio-economic and political factors. Since 2015, Ethiopia has started adopting BIM, yet without clear goals and strategies. As a result, the potential of BIM for combating concrete problems of the sector remains untapped. To this end, this dissertation does pioneering work by showing how collaboration and coordination features of the technology contribute to minimizing the opportunities for corruption. Tracing loopholes, otherwise, would remain complex and ineffective in the traditional documentation processes. Proceeding from this anticipation, this thesis brings up two primary questions: what are areas and risks of corruption in case of the Ethiopian public construction projects; and how could BIM be leveraged to mitigate these risks? To tackle these and other secondary questions, the research employs a mixed-method approach. The selected main research strategies are Survey, Grounded Theory (GT) and Archival Study. First, the author disseminates an online questionnaire among Ethiopian construction engineering professionals to pinpoint areas of vulnerability to corruption. 155 responses are compiled and scrutinized quantitatively. Then, a semi-structured in-depth interview is conducted with 20 senior professionals, primarily to comprehend opportunities for and risks of corruption in those identified highly vulnerable project stages and decision points. At the same time, open interviews (consultations) are held with 14 informants to be aware of state of the construction documentation, BIM and loopholes for corruption in the country. Consequently, these qualitative data are analyzed utilizing the principles of GT, heat/risk mapping and Social Network Analysis (SNA). The risk mapping assists the researcher in the course of prioritizing corruption risks; whilst through SNA, methodically, it is feasible to identify key actors/stakeholders in the corruption venture. Based on the generated research data, the author constructs a [substantive] grounded theory around the elements of corruption in the Ethiopian public construction sector. This theory, later, guides the subsequent strategic proposition of BIM. Finally, 85 public construction related cases are also analyzed systematically to substantiate and confirm previous findings. By ways of these multiple research endeavors that is based, first and foremost, on the triangulation of qualitative and quantitative data analysis, the author conveys a number of key findings. First, estimations, tender document preparation and evaluation, construction material as well as quality control and additional work orders are found to be the most vulnerable stages in the design, tendering and construction phases respectively. Second, middle management personnel of contractors and clients, aided by brokers, play most critical roles in corrupt transactions within the prevalent corruption network. Third, grand corruption persists in the sector, attributed to the fact that top management and higher officials entertain their overriding power, supported by the lack of project audits and accountability. Contrarily, individuals at operation level utilize intentional and unintentional 'errors' as an opportunity for corruption. In light of these findings, two conceptual BIM-based risk mitigation strategies are prescribed: active and passive automation of project audits; and the monitoring of project information throughout projects' value chain. These propositions are made in reliance on BIM's present dimensional capabilities and the promises of Integrated Project Delivery (IPD). Moreover, BIM's synchronous potentials with other technologies such as Information and Communication Technology (ICT), and Radio Frequency technologies are topics which received a treatment. All these arguments form the basis for the main thesis of this dissertation, that BIM is able to mitigate corruption risks in the Ethiopian public construction sector. The discourse on the skepticisms about BIM that would stem from the complex nature of corruption and strategic as well as technological limitations of BIM is also illuminated and complemented by this work. Thus, the thesis uncovers possible research gaps and lays the foundation for further studies.},
  subject      = {Building Information Modeling},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Goebel,
  author    = {G{\"o}bel, Michael},
  title     = {FASER-KUNSTSTOFF-METALL-GLAS-HYBRIDSYSTEME UND DEREN EINSATZ IN TRAGENDEN KONSTRUKTIONEN},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1990},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131217-19909},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {334},
  abstract  = {Die Entwicklung von Hybridtechnologien f{\"u}hrt zu vielen neuartigen und effizienten Anwen-dungen. Hybridtechnologien kommen immer dann zum Einsatz, wenn die ausschließliche Nutzung einer Technologie oder eines Werkstoffs nicht zum gew{\"u}nschten Ergebnis f{\"u}hrt. Dann kann durch Kombination unterschiedlicher Werkstoffe oder Technologien ein System geschaffen werden, das in seiner Konfiguration ein Optimum an Eigenschaften darstellt. Im Bauwesen geht die Entwicklung schon seit jeher in Richtung von immer schlankeren ar-chitektonisch ansprechenden Konstruktionen. In der gegenw{\"a}rtigen Entwicklung erm{\"o}glichen hochtechnologische Kunststoffe und Faserwerkstoffe, wie z. B. Kohlenstofffasern, sehr schlanke, leichte und dennoch hochtragf{\"a}higer Konstruktionen. Der wirtschaftliche Aspekt bei der Entwicklung von Tragsystemen bzw. -strukturen erfordert dabei in fast allen F{\"a}llen eine kosteng{\"u}nstig effiziente Ausbildung und die Optimierung von Trageigenschaften und Kostenfaktoren. Daher besteht oft die Anforderung nach einem Verbundsystem, bei dem unterschiedliche Materialien in der Art miteinander kombiniert werden, dass jeder Werkstoff f{\"u}r eine bestimmte Beanspruchung angeordnet wird und sein Tragf{\"a}higkeitspotenzial optimal aussch{\"o}pft. Im Rahmen dieser Arbeit werden an konkreten Beispielen M{\"o}glichkeiten aufge-zeigt, Hochtechnologiewerkstoffe in effizienter Art und Weise zu nutzen. Der Kunststoff-Faser-Verbundwerkstoff stellt eine M{\"o}glichkeit dar, den als solches nur f{\"u}r d{\"u}nnschichtige Klebverbindungen nutzbaren Klebstoff in seinen Anwendungsm{\"o}glichkeiten zu erweitern. Die Fasern wirken dabei dem mechanischen Schwachpunkt des Klebstoffs, einer nur geringen Zugfestigkeit, effektiv entgegen. Mit faserverst{\"a}rkten Klebstoff k{\"o}nnen Anwendungen realisiert werden, bei denen der Klebstoff auch zur Zugkraft{\"u}bertragung ge-nutzt wird. Zus{\"a}tzlich bieten F{\"u}llstoffe eine M{\"o}glichkeit, die Steifigkeit des Klebstoffs zu stei-gern, was f{\"u}r viele mechanischen Beanspruchungen Vorteile mit sich bringt. Die Kombination aus einem partikelgef{\"u}llten und zus{\"a}tzlich faserverst{\"a}rkten Klebstoff f{\"u}hrt zu einem Ver-bundwerkstoff, der f{\"u}r viele unterschiedliche Anwendungen geeignet ist. Praktische Anwen-dungsm{\"o}glichkeiten finden sich in der Herstellung von Fassadenelementen, wo der faserver-st{\"a}rkte Klebstoff zur Verbindung von Aluminiumhohlprofilen verwendet wird. Weitere Anwen-dungsgebiete erstrecken sich auf die Zugkraftbewehrung von Betontragelementen, bei denen der faserverst{\"a}rkte Klebstoff die Rolle einer Zugbewehrung an der Betonoberfl{\"a}che {\"u}bernimmt. Alu-CFK-Hybridelemente erm{\"o}glichen die Herstellung sehr effizienter Tragsysteme, bei de-nen Gewichtsreduzierung der Tragstruktur und Kosteneinsparungen im Betrieb des Bauwerks gleichermaßen erm{\"o}glicht werden. Die CFK-Lamellen werden dabei in den am st{\"a}rksten l{\"a}ngskraftbeanspruchten Bereichen eines Aluminiumtragelementes angeordnet, wodurch sich die Biegetragf{\"a}higkeit des dann hybriden Tragelements signifikant erh{\"o}ht. In der Folge k{\"o}nnen Gewichtsreduzierungen, verglichen mit herk{\"o}mmlichen Aluminiumtragelementen, erzielt werden. Weiterhin k{\"o}nnen die Querschnittsaußenmaße bei Alu-CFK-Hybridelementen deutlich reduziert werden. In der Folge vereinfachen sich der Transport und die Montage dieser Art Tragwerke, was besonders bei fliegenden Bauten einen wesentlichen Vorteil dar-stellt. Der Einsatz von Glas-Kunststoff-Hybridelementen erm{\"o}glicht die Konstruktion transparenter Tragstrukturen in einer optisch einzigartigen Qualit{\"a}t. Die Konstruktion eines Glas-Kunststoff-Hybridelementes erm{\"o}glicht ein redundant wirkendes Tragverhalten, bei dem die Steifigkeit und optische Qualit{\"a}t des Glases optimal im Tragsystem genutzt werden k{\"o}nnen. Der Kunst-stoff stellt eine Art Sicherheitselement dar und {\"u}bernimmt im Falle eines Glasbruchs die Tragwirkung des Glases. Die Eigenschaft der Vorank{\"u}ndigung eines Systemversagens stellt die Grundlage f{\"u}r eine baupraktische Anwendung des Glas-Kunststoff-Hybridelementes als statisches Tragsystem dar. Durch die Redundanz des Tragverhaltens von Glas-Kunststoff-Hybridelementen ist das Versagen dieser Tragstruktur durch optische oder strukturelle An-zeichen erkennbar und eine Bemessung somit m{\"o}glich. F{\"u}r die mechanische Analyse grundlegender Zusammenh{\"a}nge in Hybridsystemen k{\"o}nnen ingenieurm{\"a}ßige, analytische und numerische Betrachtungen durchgef{\"u}hrt werden. Die in-genieurm{\"a}ßigen Betrachtungen sind sehr gut geeignet, um Absch{\"a}tzungen zu treffen, die in sp{\"a}ter durchgef{\"u}hrten experimentellen Bauteiluntersuchungen oft auch ihre Best{\"a}tigung fan-den. Bei Detailbetrachtungen, wie z. B. der Analyse eines nichtlinearen Spannungsverlaufes in mechanisch beanspruchten Klebfugen, bietet eine numerische Betrachtung mittels FEM Vorteile, da sie eine sehr detaillierte Auswertung in Bereichen mit hohen Spannungsgradien-ten erm{\"o}glicht. Durch die Anwendung der FEM ist es m{\"o}glich, Strukturen in unterschiedlichen Skalierungsbereichen zu analysieren und dabei auch Bereiche einzubeziehen, die f{\"u}r experimentelle Untersuchungen nur sehr schwer zug{\"a}nglich sind. Genaue Kenntnisse {\"u}ber das Materialverhalten der zu analysierenden Stoffe stellen dabei eine wesentliche Grundlage f{\"u}r die Erstellung qualitativ hochwertiger Rechenmodelle dar.},
  subject      = {Klebstoff-Faser-Verbundwerkstoff; Alu-Carbon-Hybridelement; Glas-Kunststoff-Hybridelement; ANSYS; CFK; Klebverbindungen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wellnitz,
  author    = {Wellnitz, Felix},
  title     = {BAUKLIMATISCHE ERT{\"U}CHTIGUNG UND NACHHALTIGE INSTANDSETZUNG DENKMALGESCH{\"U}TZTER VERWALTUNGSBAUTEN DER 1950er JAHRE AM BEISPIEL DER EHEMALIGEN BAYERISCHEN LANDESVERTRETUNG VON SEP RUF IN BONN},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2303},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20140919-23031},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {172},
  abstract  = {Viele Baudenkmale sind dem Konflikt aus baulichem Instandsetzungsbedarf f{\"u}r eine zeitgem{\"a}ße Nutzung und einer sich m{\"o}glicherweise daraus ergebenden Gef{\"a}hrdung der Denkmalsubstanz ausgesetzt. Gr{\"u}nde sind steigende Energiekosten f{\"u}r den Geb{\"a}udebetrieb, zeitgem{\"a}ße Anforderungen an Behaglichkeit und Arbeitsschutz, sowie die Vermeidung von Sch{\"a}den an der Substanz aufgrund baulicher M{\"a}ngel des konstruktiven W{\"a}rme- und Feuchteschutzes. Gleichzeitig gilt f{\"u}r viele Bauten aber auch die Notwendigkeit regelm{\"a}ßiger Nutzung und Bewirtschaftung, um den Erhalt {\"u}berhaupt zu sichern. Die energetische Ert{\"u}chtigung von Baudenkmalen scheitert in diesem Spannungsfeld oft am unl{\"o}sbaren Konflikt zwischen dem Erhalt der bauzeitlichen Substanz auf der einen und der notwendigen energetischen Optimierung der Geb{\"a}udeh{\"u}lle auf der anderen Seite. Zielsetzung dieser Fallstudie ist die beispielhafte Entwicklung einer bauklimatischen und denkmalgerechten Ert{\"u}chtigungsstrategie am Beispiel eines Verwaltungsgeb{\"a}udes der Nachkriegsmoderne als Beitrag zur L{\"o}sung dieses Konfliktes.},
  subject      = {Denkmalpflege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Partschefeld,
  author    = {Partschefeld, Stephan},
  title     = {Synthese von Fließmitteln aus St{\"a}rke und Untersuchung der Wechselwirkung mit Portlandzement},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4640},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220505-46402},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {145},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit war es, neuartige Fließmittel auf Basis von St{\"a}rke als nachwachsenden Rohstoff zu synthetisieren und die Wechselwirkung mit Portlandzement zu charakterisieren. Die Notwendigkeit, Alternativen zu synthetischen Zusatzmittel zu erforschen, ergibt sich aus der ben{\"o}tigten Menge zur Verarbeitung von ca. 4,1 Gt/a, wobei ca. 85 \% der Zusatzmittel auf die Fließmittel entfallen. Um Fließmittel aus St{\"a}rke zu synthetisieren, wurden drei Basisst{\"a}rken unterschiedlicher Herkunft verwendet. Es wurde eine Maniokst{\"a}rke mit einer niedrigen Molekularmasse und eine Weizenst{\"a}rke mit einer hohen Molekularmasse verwendet. Dar{\"u}ber hinaus wurde eine Kartoffelst{\"a}rke mit einer mittleren Molekularmasse, die ein Abfallprodukt der kartoffelverarbeitenden Industrie darstellt, genutzt. Die St{\"a}rkefließmittel wurden durch chemische Modifikation in einem zweistufigen Prozess synthetisiert. Im ersten Schritt wurde das Molekulargewicht der Weizen- und Kartoffelst{\"a}rke durch s{\"a}urehydrolytischen Abbau verringert. F{\"u}r die kurzkettige Maniokst{\"a}rke war eine Degradation der Molekularmasse nicht notwendig. Im zweiten Syntheseschritt wurden anionische Ladungen durch das Versetzen der degradierten St{\"a}rken und Maniokst{\"a}rke mit Natriumvinylsulfonat in die St{\"a}rkemolek{\"u}le eingef{\"u}hrt. Beurteilung der Synthesemethode zur Erzeugung von St{\"a}rkefließmitteln In diesem Zusammenhang sollten molekulare Parameter der St{\"a}rkefließmittel gezielt eingestellt werden, um eine Fließwirkung im Portlandzement zu erhalten. Insbesondere die Molekularmasse und die Menge anionischer Ladungen sollte variiert werden, um Abh{\"a}ngigkeiten mit der Dispergierleistung zu identifizieren. 1. Es konnte durch GPC-Messungen gezeigt werden, dass die Molekularmasse der langkettigen Weizenst{\"a}rke durch die gew{\"a}hlten Modifizierungsbedingungen zum s{\"a}urehydrolytischen Abbau verringert werden konnte. Durch Variation der s{\"a}urehydrolytischen Bedingungen wurden 4 degradierte Weizenst{\"a}rken erzeugt, die eine Reduzierung der Molekularmasse um 27,5 - 43 \% aufwiesen. Die Molekularmasse der Kartoffelst{\"a}rke konnte durch s{\"a}urehydrolytischen Abbau um ca. 26 \% verringert werden. 2. Durch PCD-Messungen wurde gezeigt, dass anionische Ladungen durch Sulfoethylierung der freien Hydroxylgruppen in die degradierten St{\"a}rken eingef{\"u}hrt werden konnten. Durch Variation der Dauer der Sulfoethylierung konnte die Menge der anionischen Ladungen gesteuert und gezielt variiert werden, so dass St{\"a}rkefließmittel mit steigender Ladungsmenge in folgender Reihenfolge synthetisiert wurden: W-3 < W-2 < K-1 < W¬-4 < W¬1 < M-1 Im Ergebnis der chemischen Modifizierung konnten 6 St{\"a}rkefließmittel mit variierten Molekularmassen und anionischen Ladungen erzeugt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Herkunft der St{\"a}rke f{\"u}r die chemische Modifizierung unerheblich ist. Die Fließmittel lagen synthesebedingt als basische, w{\"a}ssrige Suspensionen mit Wirkstoffgehalten im Bereich von 23,5 - 50 \% vor. Beurteilung der Dispergierleistung der synthetisierten St{\"a}rkefließmittel Die Dispergierperformance wurde durch rheologische Experimente mit einem Rotationsviskosimeter erfasst. Dabei wurden der Einfluss auf die Fließkurven und die Viskosit{\"a}tskurven betrachtet. Durch Vergleich der Dispergierleistung mit einem Polykondensat- und einem PCE-Fließmittel konnte eine Einordnung und Bewertung der Fließmittel vorgenommen werden. 3. Die rheologische Experimente haben gezeigt, dass die St{\"a}rkefließmittel eine vergleichbar hohe Dispergierleistung aufweisen, wie das zum Vergleich herangezogen PCE-Fließmittel. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass die Fließwirkung der 6 St{\"a}rkefließmittel gegen{\"u}ber dem Polykondensatfließmittel deutlich h{\"o}her ist. Das aus der Literatur bekannte Einbrechen der Dispergierleistung der Polykondensat-fließmittel bei w/z-Werten < 0,4 konnte best{\"a}tigt werden. 4. Alle 6 St{\"a}rkefließmittel f{\"u}hrten zu einer Verringerung der Fließgrenze und der dynamischen Viskosit{\"a}t des Zementleimes bei einem w/z-Wert von 0,35. 5. Der Vergleich der Dispergierleistung der St{\"a}rkefließmittel untereinander zeigte, dass die anionische Ladungsmenge einen Schl{\"u}sselparameter darstellt. Die St{\"a}rkefließmittel M-1, K-1, W-1 und W-4 mit anionischen Ladungsmengen > 6 C/g zeigten die h{\"o}chste Dispergier¬performance. Die vergleichend herangezogenen klassischen Fließmittel wiesen anionische Ladungsmengen im Bereich von 1,2 C/g (Polycondensat) und 1,6 C/g (PCE) auf. Die Molekularmasse schien f{\"u}r die Dispergierleistung zun{\"a}chst unerheblich zu sein. Aus diesem Grund wurde die Basisweizenst{\"a}rke erneut chemisch modifiziert, indem anionische Ladungen eingef{\"u}hrt wurden, ohne die Molekularmasse jedoch zu verringern. Das St{\"a}rkederivat wies verdickende Eigenschaften im Zementleim auf. Daraus konnte geschlussfolgert werden, dass eine definierte Grenzmolekularmasse (150.000 Da) existiert, die unterschritten werden muss, um Fließmittel aus St{\"a}rke zu erzeugen. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass durch die chemische Modifizierung sowohl Fließmittel als auch Verdicker aus St{\"a}rke erzeugt werden k{\"o}nnen. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des Portlandzementes Aus der Literatur ist bekannt, dass Fließmittel die Hydratation von Portlandzement maßgeblich beeinflussen k{\"o}nnen. Aus diesem Grund wurden kalorimetrische und konduktometrische Untersuchungen an Zementsuspensionen, die mit den synthetisierten St{\"a}rkefließmitteln versetzt wurden, durchgef{\"u}hrt. Erg{\"a}nzt wurden die Untersuchungen durch Porenl{\"o}sungsanalysen zu verschiedenen Zeitpunkten der Hydratation. 6. Die kalorimetrischen Untersuchungen zur Beeinflussung der Hydratation des Portlandzementes zeigten, dass die dormante Periode durch die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel z.T. erheblich verl{\"a}ngert wird. Es konnte gezeigt werden, dass, je h{\"o}her die anionische Ladungsmenge der St{\"a}rkefließmittel ist, desto l{\"a}nger dauert die dormante Periode andauert. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass eine niedrige Molekularmasse der St{\"a}rkefließmittel die Verl{\"a}ngerung der dormanten Periode beg{\"u}nstigt. 7. Durch die konduktometrischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass alle St{\"a}rkefließmittel die Dauer des freien- und diffusionskontrollierten CSH-Phasenwachstums verlangsamen. Insbesondere die Ausf{\"a}llung des Portlandits, welches mit dem Erstarrungsbeginn korreliert, erfolgt zu deutlich sp{\"a}teren Zeitpunkten. Des Weiteren korrelierten die konduktometrischen Untersuchungen mit der zeitlichen Entwicklung der Calciumkonzentration der Porenl{\"o}sungen. Der Vergleich der St{\"a}rkefließmittel untereinander zeigte, dass die Molekularmasse ein Schl{\"u}sselparameter ist. Das St{\"a}rkefließmittel M-1 mit der geringsten Molekularmasse, welches geringe Mengen kurzkettiger Anhydroglucoseeinheiten aufweist, verz{\"o}gert die Hydratphasenbildung am st{\"a}rksten. Diese Wirkung ist vergleichbar mit der von Zuckern. Dar{\"u}ber hinaus deuteten die Ergebnisse daraufhin, dass die St{\"a}rkefließmittel auf den ersten Hydratationsprodukten adsorbieren, wodurch die Hydratphasenbildung verlangsamt wird. Die kalorimetrischen und konduktometrischen Daten sowie die Ergebnisse der Porenl{\"o}sungsanalytik des Zementes, erforderten eine genauere Betrachtung der Beeinflussung der Hydratation der Klinkerphasen C3A und C3S, durch die St{\"a}rkefließmittel. Demzufolge wurden die Untersuchungen mit den Klinkerphasen C3A und C3S in Analogie zum Portlandzement durchgef{\"u}hrt. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des C3A W{\"a}hrend die kalorimetrischen Untersuchungen zur C3A-Hydratation eine Tendenz zur verlangsamten Hydratphasenbildung durch die St{\"a}rkefließmittel aufzeigten, lieferten die konduktometrischen Ergebnisse grundlegende Erkenntnisse zur Beeinflussung der C3A-Hydratation. Das Stadium I der C3A-Hydratation ist durch einen Abfall der elektrischen Leitf{\"a}higkeit gepr{\"a}gt. Dies korreliert mit dem Absinken der Calciumionenkonzentration und dem Anstieg der Aluminiumionenkonzentration in der Porenl{\"o}sung der C3A-Suspensionen. Im Anschluss an das Stadium I bildet sich ein Plateau in den elektrischen Leitf{\"a}higkeitskurven aus. 8. Es konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel das Stadium I der C3A-Hydratation, d.h. die Aufl{\"o}sung und Bildung erster Calciumaluminathydrate verlangsamen. Insbesondere die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse erh{\"o}hten die Dauer des Stadium I. Das Stadium II wird durch die St{\"a}rkefließmittel in folgender Reihenfolge am st{\"a}rksten verl{\"a}ngert: M-1 > W-3 > K-1 > W-2 ≥ W-4 und verdeutlicht, dass keine Abh{\"a}ngigkeit von der anionischen Ladungsmenge identifiziert werden konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass speziell die kurzkettige St{\"a}rke M-1, das Stadium II l{\"a}nger aufrechterhalten. 9. Das Stadium III und IV der C3A-Hydratation wird insbesondere durch die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse verl{\"a}ngert. Die Ergebnisse der Porenl{\"o}sungsanalytik korrelieren mit den Ergebnissen der elektrischen Leitf{\"a}higkeit. Speziell die zeitlichen Verl{\"a}ufe der Calciumionenkonzentration bildeten die Verl{\"a}ufe der Konduktivit{\"a}tskurven der C3A-Hydratation mit großer {\"U}bereinstimmung ab. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des C3S Die Ergebnisse der kalorimetrischen Untersuchungen zur Beeinflussung der C3S-Hydratation durch die St{\"a}rkefließmittel zeigen, dass diese maßgeblich verlangsamt wird. Das Maximum des Haupthydratationspeaks wird zu sp{\"a}teren Zeiten verschoben und auch die H{\"o}he des Maximums wird deutlich verringert. Durch die konduktometrischen Experimente wurde aufgekl{\"a}rt, welche Stadien der C3S-Hydrataion beeinflusst wurden. 10. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Menge der eingebrachten anionischen Ladungen als auch das Vorhandensein sehr kleiner St{\"a}rkefließmittelmolek{\"u}le (Zucker), Schl{\"u}sselparameter der verz{\"o}gerten Hydratationskinetik des C3S sind. Der grundlegende Mechanismus der Hydratationsverz{\"o}gerung beruht auf einer Kombination aus verminderter CSH-Keimbildung und Adsorptionsprozessen auf den ersten gebildeten CSH-Phasen der C3S-Partikel. Beurteilung des Adsorptionsverhaltens am Zement, C3A und C3S Die Bestimmung des Adsorptionsverhaltens der St{\"a}rkefließmittel erfolgte mit der Phenol-Schwefels{\"a}ure-Methode an Zement,- C3A- und C3S-Suspensionen. Durch den Vergleich der Adsorptionsraten und Adsorptionsmengen in Abh{\"a}ngigkeit von den molekularen Parametern der St{\"a}rkefließmittel wurde ein Wechselwirkungsmodell identifiziert. 11. Die Ursache f{\"u}r die hohe Dispergierleistung der St{\"a}rkefließmittel liegt in Adsorptionsprozessen an den ersten gebildeten Hydratphasen des Zementes begr{\"u}ndet. Die Molekularmasse der St{\"a}rkefließmittel ist ein Schl{\"u}sselparameter der entscheidend f{\"u}r den Mechanismus der Adsorption ist. W{\"a}hrend anionische, langkettige St{\"a}rken an mehreren Zementpartikeln gleichzeitig adsorbieren und f{\"u}r eine Vernetzung der Zementpartikel untereinander sorgen (Verdickerwirkung), adsorbieren kurzkettige anionische St{\"a}rken lediglich an den ersten gebildeten Hydratphasen der einzelnen Zementpartikel und f{\"u}hren zu elektrostatischer Abstoßung (Fließmittelwirkung). 12. Es konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel mit geringerem Molekulargewicht bei h{\"o}heren Konzentrationen an den Hydratphasen des Zementes adsorbieren. Die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse erreichen bei einer Zugabemenge von 0,7 \% ein Plateau. Daraus wird geschlussfolgert, dass die gr{\"o}ßeren Fließmittelmolek{\"u}le einen erh{\"o}hten Platzbedarf erfordern und zur Abs{\"a}ttigung der hydratisierenden Oberfl{\"a}chen bei geringeren Zugabemengen f{\"u}hren. Dar{\"u}ber hinaus konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer anionischer Ladungsmenge zu h{\"o}heren Adsorptionsmengen auf den Zement-, C3A- und C3S-Partikeln f{\"u}hren. 13. Die Adsorptionsprozesse finden an den ersten gebildeten Hydratphasen der C3A-Partikel statt, wodurch sowohl die Aufl{\"o}sung des C3A als auch die Bildung der Calciumhydroaluminate verlangsamt wird. Dar{\"u}ber hinaus wurde festgestellt, dass die Verlangsamung des freien- und diffusionskontrollierten Hydratphasenwachstums des C3S, durch die Adsorption der St{\"a}rkefließmittel auf den ersten gebildeten CSH-Phasen hervorgerufen wird. Des Weiteren wurde festgestellt, dass sehr kleine zucker{\"a}hnliche Molek{\"u}le in der kurzkettigen Maniokst{\"a}rke in der Lage sind, die Bildung der ersten CSH-Keime zu unterdr{\"u}cken. Dadurch kann die langanhaltende Plateauphase der elektrischen Leitf{\"a}higkeit der C3S-Hydratation erkl{\"a}rt werden. Beurteilung der Porenstruktur- und Festigkeitsausbildung Die Beurteilung der Qualit{\"a}t der Mikrostruktur erfolgte durch die Bestimmung der Rohdichte und der Porenradienverteilung mit Hilfe der Quecksilberhochdruckporosimetrie. Durch das Versetzen der Zementleime mit den St{\"a}rkefließmitteln konnten bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit Zementsteinprobek{\"o}rper mit einem um 17,5 \% geringeren w/z-Wert von 0,35 hergestellt werden. Die Absenkung des w/z-Wertes f{\"u}hrt zu einem Anstieg der Rohdichte des Zementsteins. 14. Durch die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel und den verringerten w/z-Wert wird die Porenstruktur der Zementsteinproben im Vergleich zum Referenzzementstein verfeinert, da die Gesamtporosit{\"a}t sinkt. Insbesondere der Kapillarporenanteil wird verringert und der Gelporenanteil erh{\"o}ht. Im Unterschied zu den PCE-Fließmitteln f{\"u}hrt die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel zu keinem erh{\"o}hten Eintrag von Luftporen. Dies wiederum hat zur Folge, dass bei der Verwendung der St{\"a}rkefließmittel auf Entsch{\"a}umer verzichtet werden kann. 15. Entsprechend der dichteren Zementsteinmatrix wurden f{\"u}r die Zementsteine mit den St{\"a}rkefließmitteln nach 7 d und 28 d, erh{\"o}hte Biegezug- und Druckfestigkeiten ermittelt. Insbesondere die 28 d Druckfestigkeit wurde durch den verringerten w/z-Wert um die Faktoren 3,5 - 6,6 erh{\"o}ht.},
  subject      = {Bauchemie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wieteska,
  author    = {Wieteska, Marcin},
  title     = {Untersuchungen zur Optimierung des Feuerwiderstandsverhaltens von Gipsplatten},
  publisher = {Marcin Wieteska},
  address   = {Warszawa},
  isbn      = {978-83-936473-0-9},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1782},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20121207-17829},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {176},
  abstract  = {Die Qualit{\"a}t von Beplankungselementen wirkt sich deutlich auf den Feuerwiderstand von Metallst{\"a}nder-Wandkonstruktionen aus. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss von Zus{\"a}tzen in Gipsplatten bez{\"u}glich einer m{\"o}glichen Verbesserung dieser Eigenschaft untersucht. Zu diesem Zweck wurden spezielle, den jeweiligen Untersuchungsbedingungen angepasste Probek{\"o}rper unter Verwendung verschiedenster Zus{\"a}tze gefertigt. Die Beurteilung deren Auswirkungen erfolgte insbesondere mittels nachfolgender f{\"u}nf Kriterien: 1) dem Zeitpunkt der Temperaturerh{\"o}hung nach der Probek{\"o}rperentw{\"a}sserung, 2) dem Maximalwert der Plattenr{\"u}ckseitentemperatur, 3) der Gr{\"o}ße und der Anzahl der Risse, 4) der Plattenstabilit{\"a}t nach der W{\"a}rmebeanspruchung, 5) der Verk{\"u}rzung von prismatischen Probek{\"o}rpern. Besonders wichtig war hierbei die Charakterisierung der Auswirkungen einer simulierten Brandbeanspruchung von 970 °C {\"u}ber 90 Minuten auf Labor-Gipsplatten. Dabei wurde die Temperatur{\"a}nderung auf der Plattenr{\"u}ckseite {\"u}ber den gesamten Pr{\"u}fzeitraum kontinuierlich erfasst. Die Bewertung des Zusammenhalts der Platten nach der thermischen Beanspruchung erfolgte erstmals quantitativ {\"u}ber Anzahl und Gr{\"o}ße der an den Proben entstandenen Risse. Urs{\"a}chlich f{\"u}r die Rissbildung ist die Verringerung des Probek{\"o}rpervolumens infolge des ausgetriebenen Kristallwassers. Da dieser Parameter im Plattenversuch nicht bestimmt werden kann, wurde erg{\"a}nzend das L{\"a}ngen{\"a}nderungsverhalten von Prismen im Ergebnis einer 90min{\"u}tigen Temperung bei 1000 °C im Muffelofen ermittelt. Besonders vorteilhaft hat sich die Zugabe von 80 g/m2 Glasfasern und 7,75 \% Kalksteinmehl auf das Verhalten von Gipsplatten bei Brandbeanspruchung ausgewirkt. Diese Verbesserung ist insbesondere auf h{\"o}here Stabilit{\"a}t und geringere Schrumpfung der Gipsplatte zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Basierend auf den im Labormaßstab erhaltenen Ergebnissen wurden Rezepturvorschl{\"a}ge zur Verbesserung des Feuerwiderstandsverhaltens von Gipsplatten unter Praxisbedingungen entwickelt. Die Herstellung der erforderlichen großformatigen Platten erfolgte auf der Bandstraße der Knauf Gips KG. Diese Platten wurden als Wandkonstruktion mit zweilagiger Beplankung einer großtechnischen Pr{\"u}fung erfolgreich unterzogen. Eine geringere Durchbiegung der Wandkonstruktion, eine verminderte Volumenreduzierung der Platten sowie eine erh{\"o}hte Plattenstabilit{\"a}t belegen die verbesserten Eigenschaften dieser modifizierten Feuerschutzplatte. Weitere durchgef{\"u}hrte Untersuchungen ergaben, dass es unerheblich ist, ob die Platten auf Basis von Natur- oder REA-Gips bzw. mit hohem oder niedrigem Fl{\"a}chengewicht gefertigt wurden. Das eindeutig beste Ergebnis mit einer Feuerwiderstandsdauer von 118 Minuten hat eine Wandkonstruktion aus Feuerschutzplatten auf Basis eines Stuckgipses aus 100 \% REA-Gips mit einem Anteil von 83,9 g/m2 Glasfasern und 1 \% Vermiculit und einem Fl{\"a}chengewicht von 10,77 kg/m2, bei einer Plattenst{\"a}rke von 12,5 mm. Die als Ziel vorgebende Feuerwiderstandsdauer von 120 Minuten bei zweilagiger Beplankung ohne D{\"a}mmstoff k{\"o}nnte k{\"u}nftig erreicht werden, wenn es gelingt, die Volumenreduzierung noch besser zu kompensieren und die Plattenstabilit{\"a}t zu steigern. Eine M{\"o}glichkeit hierzu ist die Substitution der beidseitigen Kartonlagen durch eine Glasfaser-Vliesummantelung. Die Wandkonstruktion W112 ohne D{\"a}mmstoff erreicht dabei eine Feuerwiderstandsdauer von weit {\"u}ber 120 Minuten, wobei der Gipskern mit Glasfasern armiert ist.},
  subject      = {0947},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mueller,
  author    = {M{\"u}ller, Matthias},
  title     = {Frost-Tausalz-Angriff auf Beton - Neue Erkenntnisse zum Schadensmechanismus},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4502},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210922-45025},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {226},
  abstract  = {F{\"u}r die Verminderung der betonspezifischen CO2-Emissionen wird ein verst{\"a}rkter Einsatz klinkerreduzierter Zemente bzw. Betone angestrebt. Die Reduzierung des Klinkergehaltes darf jedoch nicht zu einer lebensdauerrelevanten Beeintr{\"a}chtigung der Betondauerhaftigkeit f{\"u}hren. In diesem Zusammenhang stellt der Frost-Tausalz-Widerstand eine kritische Gr{\"o}ße dar, da er bei h{\"o}heren Klinkersubstitutionsraten h{\"a}ufig negativ beeinflusst wird. Erschwerend kommt hinzu, dass f{\"u}r klinkerreduzierte Betone nur ein unzureichender Erfahrungsschatz vorliegt. Ein hoher Frost-Tausalz-Widerstand kann daher nicht ausschließlich anhand deskriptiver Vorgaben gew{\"a}hrleistet werden. Demgem{\"a}ß sollte perspektivisch auch f{\"u}r frost-tausalzbeanspruchte Bauteile eine performancebasierte Lebensdauerbetrachtung erfolgen. Eine unverzichtbare Grundlage f{\"u}r das Erreichen dieser Ziele ist ein Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Schadensvorg{\"a}nge beim Frost-Tausalz-Angriff. Der Forschungsstand ist jedoch gepr{\"a}gt von widerspr{\"u}chlichen Schadenstheorien. Somit wurde als Zielstellung f{\"u}r diese Arbeit abgeleitet, die existierenden Schadenstheorien unter Ber{\"u}cksichtigung des aktuellen Wissensstandes zu bewerten und mit eigenen Untersuchungen zu pr{\"u}fen und einzuordnen. Die Sichtung des Forschungsstandes zeigte, dass nur zwei Theorien das Potential haben, den Frost-Tausalz-Angriff umfassend abzubilden - die Glue Spall Theorie und die Cryogenic Suction Theorie. Die Glue Spall Theorie f{\"u}hrt die Entstehung von Abwitterungen auf die mechanische Sch{\"a}digung der Betonoberfl{\"a}che durch eine anhaftende Eisschicht zur{\"u}ck. Dabei sollen nur bei moderaten Tausalzkonzentrationen in der einwirkenden L{\"o}sung kritische Spannungszust{\"a}nde in der Eisschicht auftreten, die eine Sch{\"a}digung der Betonoberfl{\"a}che hervorrufen k{\"o}nnen. In dieser Arbeit konnte jedoch nachgewiesen werden, dass starke Abwitterungen auch bei Tausalz¬konzentrationen auftreten, bei denen eine mechanische Sch{\"a}digung des Betons durch das Eis auszuschließen ist. Damit wurde die fehlende Eignung der Glue Spall Theorie aufgezeigt. Die Cryogenic Suction Theorie fußt auf den eutektischen Eigenschaften von Tausalz-l{\"o}sungen, die im gefrorenen Zustand immer als Mischung auf festem Wassereis und fl{\"u}ssiger, hochkonzentrierter Salzl{\"o}sung bestehen, solange ihre Eutektikumstemperatur nicht unter¬schritten wird. Die fl{\"u}ssige Phase im salzhaltigen Eis stellt f{\"u}r gefrorenen Beton ein bisher nicht ber{\"u}cksichtigtes Fl{\"u}ssigkeitsreservoir dar, welches trotz der hohen Salzkonzentration die Eisbildung in der Betonrandzone verst{\"a}rken und so die Entstehung von Abwitterungen verursachen soll. In dieser Arbeit wurde best{\"a}tigt, dass die Eisbildung im Zementstein beim Gefrieren in hochkonzentrierter Tausalzl{\"o}sung tats{\"a}chlich verst{\"a}rkt wird. Das Ausmaß der zus{\"a}tzlichen Eisbildung wurde dabei auch von der F{\"a}higkeit des Zementsteins zur Bindung von Chloridionen aus der Tausalzl{\"o}sung beeinflusst. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass die Cryogenic Suction Theorie eine gute Beschreibung des Frost-Tausalz-Angriffes darstellt, aber um weitere Aspekte erg{\"a}nzt werden muss. Die Ber{\"u}cksichtigung der intensiven S{\"a}ttigung von Beton durch den Prozess der Mikroeislinsenpumpe stellt hier die wichtigste Erweiterung dar. Basierend auf dieser {\"U}berlegung wurde eine kombinierte Schadenstheorie aufgestellt. Wichtige Annahmen dieser Theorie konnten experimentell best{\"a}tigt werden. Im Ergebnis wurde so die Grundlage f{\"u}r ein tiefergehendes Verst{\"a}ndnis des Frost-Tausalz-Angriffes geschaffen. Zudem wurde ein neuer Ansatz identifiziert, um die (potentielle) Verringerung des Frost-Tausalz-Widerstandes klinkerreduzierter Betone zu erkl{\"a}ren.},
  subject      = {Beton},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fauth,
  author    = {Fauth, Judith},
  title     = {Ein handlungsorientiertes Entscheidungsmodell zur Feststellung der Genehmigungsf{\"a}higkeit von Bauvorhaben},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Ilmtal-Weinstraße},
  isbn      = {978-3-95773-299-6},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4509},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210928-45093},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {318},
  abstract  = {Die Auseinandersetzung mit der Digitalisierung ist in den letzten Jahren in den Medien, auf Konferenzen und in Aussch{\"u}ssen der Bau- und Immobilienbranche angekommen. W{\"a}hrend manche Bereiche Neuerungen hervorbringen und einige Akteure als Pioniere zu bezeichnen sind, weisen andere Themen noch Defizite hinsichtlich der digitalen Transformation auf. Zu dieser Kategorie kann auch das Baugenehmigungsverfahren gez{\"a}hlt werden. Unabh{\"a}ngig davon, wie Architekten und Ingenieure in den Planungsb{\"u}ros auf innovative Methoden setzen, bleiben die Bauvorlagen bisher zuhauf in Papierform oder werden nach der elektronischen Einreichung in der Beh{\"o}rde ausgedruckt. Vorhandene Ressourcen, beispielsweise in Form eines Bauwerksinformationsmodells, die Unterst{\"u}tzung bei der Baugenehmigungsfeststellung bieten k{\"o}nnen, werden nicht ausgesch{\"o}pft. Um mit digitalen Werkzeugen eine Entscheidungshilfe f{\"u}r die Baugenehmigungsbeh{\"o}rden zu erarbeiten, ist es notwendig, den Ist-Zustand zu verstehen und Gegebenheiten zu hinterfragen, bevor eine Gesamtautomatisierung der innerbeh{\"o}rdlichen Vorg{\"a}nge als alleinige L{\"o}sung zu verfolgen ist. Mit einer inhaltlich-organisatorischen Betrachtung der relevanten Bereiche, die Einfluss auf die Baugenehmigungsfeststellung nehmen, wird eine Optimierung des Baugenehmigungsverfahrens in den Beh{\"o}rden angestrebt. Es werden die komplexen Bereiche, wie die Gesetzeslage, der Einsatz von Technologie aber auch die subjektiven Handlungsalternativen, ermittelt und strukturiert. Mit der Entwicklung eines Modells zur Feststellung der Baugenehmigungsf{\"a}higkeit wird sowohl ein Verst{\"a}ndnis f{\"u}r Einflussfaktoren vermittelt als auch eine Transparenzsteigerung f{\"u}r alle Beteiligten geschaffen. Neben einer internationalen Literaturrecherche diente eine empirische Studie als Untersuchungsmethode. Die empirische Studie wurde in Form von qualitativen Experteninterviews durchgef{\"u}hrt, um den Ist-Zustand im Bereich der Baugenehmigungsverfahren festzustellen. Das erhobene Datenmaterial wurde aufbereitet und anschließend einer softwaregest{\"u}tzten Inhaltsanalyse unterzogen. Die Ergebnisse wurden in Kombination mit den Erkenntnissen der Literaturrecherche in verschiedenen Analysen als Modellgrundlage aufgearbeitet. Ergebnis der Untersuchung stellt ein Entscheidungsmodell dar, welches eine L{\"u}cke zwischen den gegenw{\"a}rtigen Abl{\"a}ufen in den Baubeh{\"o}rden und einer Gesamtautomatisierung der Baugenehmigungspr{\"u}fung schließt. Die prozessorientierte Strukturierung entscheidungsrelevanter Sachverhalte im Modell erm{\"o}glicht eine Unterst{\"u}tzung bei der Baugenehmigungsfeststellung f{\"u}r Pr{\"u}fer und Antragsteller. Das theoretische Modell konnte in Form einer Webanwendung in die Praxis {\"u}bertragen werden.},
  subject      = {Baugenehmigung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hoerold,
  author    = {H{\"o}rold, Stefan},
  title     = {Leistungsbezogene Musterjahresganglinien f{\"u}r den Straßenbetriebsdienst},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4491},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210830-44910},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {124},
  abstract  = {In den letzten Jahrzehnten unterlag der Straßenbetriebsdienst tiefgreifenden Ver{\"a}nderungen. Diese Ver{\"a}nderungen schließt auch die betriebliche Steuerungsphilosophie ein, um eine planungsrationale und {\"o}konomische Gestaltung des Straßenbetriebsdienstes zu unterst{\"u}tzen. Dabei erfolgt eine verbindliche Vorgabe der Leistungsinhalte und -umf{\"a}nge und erm{\"o}glicht eine Budgetierung f{\"u}r das vorgesehene Jahresarbeitsprogramm. Ziel der Untersuchung ist die Entwicklung eines Modells f{\"u}r die Ermittlung von leistungsbezogenen Musterjahresganglinien zur Unterst{\"u}tzung der Jahresarbeitsplanung. Daf{\"u}r lagen f{\"u}r jede Leistung des Leistungsbereiches „Gr{\"u}npflege" jeweils 260 einzelne Jahresganglinien vor. Im Ergebnis der Untersuchung wird die leistungsbezogene Musterjahresganglinie in vier Schritten ermittelt. Im ersten Schritt erfolgt die Pr{\"u}fung der Datenqualit{\"a}t; im zweiten Schritt eine Korrelationsanalyse; im dritten Schritt die fachliche {\"U}berpr{\"u}fung der Leistungsauspr{\"a}gung und im vierten Schritt die Ermittlung der leistungsbezogenen Musterjahresganglinie aus den verbliebenen leistungsbezogenen Jahresganglinien.},
  subject      = {Straßenbetriebsdienst},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fauth,
  author    = {Fauth, Judith},
  title     = {A process-oriented decision model for determining the permitability of construction projects},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4602},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220309-46020},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {325},
  abstract  = {In recent years, the discussion of digitalization has arrived in the media, at conferences, and in committees of the construction and real estate industry. While some areas are producing innovations and some contributors can be described as pioneers, other topics still show deficits with regard to digital transformation. The building permit process can also be counted in this category. Regardless of how architects and engineers in planning offices rely on innovative methods, building documents have so far remained in paper form in too many cases, or are printed out after electronic submission to the authority. Existing resources - for example in the form of a building information model, which could provide support in the building permit process - are not being taken advantage of. In order to use digital tools to support decision-making by the building permit authorities, it is necessary to understand the current situation and to question conditions before pursuing the overall automation of internal authority processes as the sole solution. With a substantive-organizational consideration of the relevant areas that influence building permit determination, an improvement of the building permit procedure within authorities is proposed. Complex areas - such as legal situations, the use of technology, as well as the subjective alternative action - are determined and structured. With the development of a model for the determination of building permitability, both an understanding of influencing factors is conveyed and an increase in transparency for all parties involved is created. In addition to an international literature review, an empirical study served as the research method. The empirical study was conducted in the form of qualitative expert interviews in order to determine the current state in the field of building permit procedures. The collected data material was processed and subsequently subjected to a software-supported content analysis. The results were processed, in combination with findings from the literature review, in various analyses to form the basis for a proposed model. The result of the study is a decision model that closes the gap between the current processes within the building authorities and an overall automation of the building permit review process. The model offers support to examiners and applicants in determining building permit eligibility, through its process-oriented structuring of decision-relevant facts. The theoretical model could be transferred into practice in the form of a web application.},
  subject      = {Baugenehmigung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jaouadi,
  author    = {Jaouadi, Zouhour},
  title     = {Pareto and Reliability-Oriented Aeroelastic Shape Optimization of Bridge Decks},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4935},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230303-49352},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {167},
  abstract  = {Due to the development of new technologies and materials, optimized bridge design has recently gained more attention. The aim is to reduce the bridge components materials and the CO2 emission from the cement manufacturing process. Thus, most long-span bridges are designed to be with high flexibility, low structural damping, and longer and slender spans. Such designs lead, however, to aeroelastic challenges. Moreover, the consideration of both the structural and aeroelastic behavior in bridges leads to contradictory solutions as the structural constraints lead to deck prototypes with high depth which provide high inertia to material volume ratios. On the other hand, considering solely the aerodynamic requirements, slender airfoil-shaped bridge box girders are recommended since they prevent vortex shedding and exhibit minimum drag. Within this framework comes this study which provides approaches to find optimal bridge deck cross-sections while considering the aerodynamic effects. Shape optimization of deck cross-section is usually formulated to minimize the amount of material by finding adequate parameters such as the depth, the height, and the thickness and while ensuring the overall stability of the structure by the application of some constraints. Codes and studies have been implemented to analyze the wind phenomena and the structural responses towards bridge deck cross-sections where simplifications have been adopted due to the complexity and the uniqueness of such components besides the difficulty of obtaining a final model of the aerodynamic behavior. In this thesis, two main perspectives have been studied; the first is fully deterministic and presents a novel framework on generating optimal aerodynamic shapes for streamlined and trapezoidal cross-sections based on the meta-modeling approach. Single and multi-objective optimizations were both carried out and a Pareto Front is generated. The performance of the optimal designs is checked afterwards. In the second part, a new strategy based on Reliability-Based Design Optimization (RBDO) to mitigate the vortex-induced vibration (VIV) on the Trans-Tokyo Bay bridge is proposed. Small changes in the leading and trailing edges are presented and uncertainties are considered in the structural system. Probabilistic constraints based on polynomial regression are evaluated and the problem is solved while applying the Reliability Index Approach (RIA) and the Performance Measure Approach (PMA). The results obtained in the first part showed that the aspect ratio has a significant effect on the aerodynamic behavior where deeper cross-sections have lower resistance against flutter and should be avoided. In the second part, the adopted RBDO approach succeeded to mitigate the VIV, and it is proven that designs with narrow or prolonged bottom-base length and featuring an abrupt surface change in the leading and trailing edges can lead to high vertical vibration amplitude. It is expected that this research will help engineers with the selections of the adequate deck cross-section layout, and encourage researchers to apply concepts of optimization regarding this field and develop the presented approaches for further studies.},
  subject      = {Gestaltoptimierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Alkam,
  author    = {Alkam, Feras},
  title     = {Vibration-based Monitoring of Concrete Catenary Poles using Bayesian Inference},
  volume    = {2021},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Weimar},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4433},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210526-44338},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {177},
  abstract  = {This work presents a robust status monitoring approach for detecting damage in cantilever structures based on logistic functions. Also, a stochastic damage identification approach based on changes of eigenfrequencies is proposed. The proposed algorithms are verified using catenary poles of electrified railways track. The proposed damage features overcome the limitation of frequency-based damage identification methods available in the literature, which are valid to detect damage in structures to Level 1 only. Changes in eigenfrequencies of cantilever structures are enough to identify possible local damage at Level 3, i.e., to cover damage detection, localization, and quantification. The proposed algorithms identified the damage with relatively small errors, even at a high noise level.},
  subject      = {Parameteridentifikation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bianco,
  author    = {Bianco, Marcelo Jos{\´e}},
  title     = {Coupling between Shell and Generalized Beam Theory (GBT) elements},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4391},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210315-43914},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {265},
  abstract  = {In the last decades, Finite Element Method has become the main method in statics and dynamics analysis in engineering practice. For current problems, this method provides a faster, more flexible solution than the analytic approach. Prognoses of complex engineer problems that used to be almost impossible to solve are now feasible. Although the finite element method is a robust tool, it leads to new questions about engineering solutions. Among these new problems, it is possible to divide into two major groups: the first group is regarding computer performance; the second one is related to understanding the digital solution. Simultaneously with the development of the finite element method for numerical solutions, a theory between beam theory and shell theory was developed: Generalized Beam Theory, GBT. This theory has not only a systematic and analytical clear presentation of complicated structural problems, but also a compact and elegant calculation approach that can improve computer performance. Regrettably, GBT was not internationally known since the most publications of this theory were written in German, especially in the first years. Only in recent years, GBT has gradually become a fertile research topic, with developments from linear to non-linear analysis. Another reason for the misuse of GBT is the isolated application of the theory. Although recently researches apply finite element method to solve the GBT's problems numerically, the coupling between finite elements of GBT and other theories (shell, solid, etc) is not the subject of previous research. Thus, the main goal of this dissertation is the coupling between GBT and shell/membrane elements. Consequently, one achieves the benefits of both sides: the versatility of shell elements with the high performance of GBT elements. Based on the assumptions of GBT, this dissertation presents how the separation of variables leads to two calculation's domains of a beam structure: a cross-section modal analysis and the longitudinal amplification axis. Therefore, there is the possibility of applying the finite element method not only in the cross-section analysis, but also the development for an exact GBT's finite element in the longitudinal direction. For the cross-section analysis, this dissertation presents the solution of the quadratic eigenvalue problem with an original separation between plate and membrane mechanism. Subsequently, one obtains a clearer representation of the deformation mode, as well as a reduced quadratic eigenvalue problem. Concerning the longitudinal direction, this dissertation develops the novel exact elements, based on hyperbolic and trigonometric shape functions. Although these functions do not have trivial expressions, they provide a recursive procedure that allows periodic derivatives to systematise the development of stiffness matrices. Also, these shape functions enable a single-element discretisation of the beam structure and ensure a smooth stress field. From these developments, this dissertation achieves the formulation of its primary objective: the connection of GBT and shell elements in a mixed model. Based on the displacement field, it is possible to define the coupling equations applied in the master-slave method. Therefore, one can model the structural connections and joints with finite shell elements and the structural beams and columns with GBT finite element. As a side effect, the coupling equations limit the displacement field of the shell elements under the assumptions of GBT, in particular in the neighbourhood of the coupling cross-section. Although these side effects are almost unnoticeable in linear analysis, they lead to cumulative errors in non-linear analysis. Therefore, this thesis finishes with the evaluation of the mixed GBT-shell models in non-linear analysis.},
  subject      = {Biegetheorie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Reshetnikova,
  author    = {Reshetnikova, Tatiana},
  title     = {Transformation of the Environment: Influence of "Urban Reagents." German and Russian Case Studies},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4351},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210128-43517},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {256 (thesis) + 23 (Folder) + 83 (CD)},
  abstract  = {An urban regeneration manifests itself through urban objects operating as change agents. The en-tailed diverse effects on the surroundings demonstrate experimental origin - an experiment as a preplanned but unpredictable method. An understanding of influences and features of urban ob-jects requires scrutiny due to a high potential of the elements to force an alteration and reactions. This dissertation explores the transformation of the milieu and mechanisms of this transformation.},
  subject      = {Stadtentwicklung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sproete,
  author    = {Spr{\"o}te, Daniel},
  title     = {Immobilienportfoliomanagement {\"o}ffentlicher musealer Schl{\"o}sserverwaltungen - Daten zur Investitionssteuerung},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4426},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210510-44260},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {220},
  abstract  = {Die Arbeit leistet einen wissenschaftlichen Beitrag zur Erforschung der Einsatzm{\"o}glichkeiten eines Immobilienportfoliomanagements f{\"u}r {\"o}ffentliche museale Schl{\"o}sserverwaltungen in Deutschland. Insbesondere wird ein f{\"u}r deren Organisation spezifisches Modell zur Investitionssteuerung herausgearbeitet und dessen Anwendbarkeit in der Praxis mit Experten diskutiert.},
  subject      = {Unbewegliche Sache},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kavrakov,
  author    = {Kavrakov, Igor},
  title     = {Synergistic Framework for Analysis and Model Assessment in Bridge Aerodynamics and Aeroelasticity},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-95773-284-2},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4109},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200316-41099},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {314},
  abstract  = {Wind-induced vibrations often represent a major design criterion for long-span bridges. This work deals with the assessment and development of models for aerodynamic and aeroelastic analyses of long-span bridges. Computational Fluid Dynamics (CFD) and semi-analytical aerodynamic models are employed to compute the bridge response due to both turbulent and laminar free-stream. For the assessment of these models, a comparative methodology is developed that consists of two steps, a qualitative and a quantitative one. The first, qualitative, step involves an extension of an existing approach based on Category Theory and its application to the field of bridge aerodynamics. Initially, the approach is extended to consider model comparability and completeness. Then, the complexity of the CFD and twelve semi-analytical models are evaluated based on their mathematical constructions, yielding a diagrammatic representation of model quality. In the second, quantitative, step of the comparative methodology, the discrepancy of a system response quantity for time-dependent aerodynamic models is quantified using comparison metrics for time-histories. Nine metrics are established on a uniform basis to quantify the discrepancies in local and global signal features that are of interest in bridge aerodynamics. These signal features involve quantities such as phase, time-varying frequency and magnitude content, probability density, non-stationarity, and nonlinearity. The two-dimensional (2D) Vortex Particle Method is used for the discretization of the Navier-Stokes equations including a Pseudo-three dimensional (Pseudo-3D) extension within an existing CFD solver. The Pseudo-3D Vortex Method considers the 3D structural behavior for aeroelastic analyses by positioning 2D fluid strips along a line-like structure. A novel turbulent Pseudo-3D Vortex Method is developed by combining the laminar Pseudo-3D VPM and a previously developed 2D method for the generation of free-stream turbulence. Using analytical derivations, it is shown that the fluid velocity correlation is maintained between the CFD strips. Furthermore, a new method is presented for the determination of the complex aerodynamic admittance under deterministic sinusoidal gusts using the Vortex Particle Method. The sinusoidal gusts are simulated by modeling the wakes of flapping airfoils in the CFD domain with inflow vortex particles. Positioning a section downstream yields sinusoidal forces that are used for determining all six components of the complex aerodynamic admittance. A closed-form analytical relation is derived, based on an existing analytical model. With this relation, the inflow particles' strength can be related with the target gust amplitudes a priori. The developed methodologies are combined in a synergistic framework, which is applied to both fundamental examples and practical case studies. Where possible, the results are verified and validated. The outcome of this work is intended to shed some light on the complex wind-bridge interaction and suggest appropriate modeling strategies for an enhanced design.},
  subject      = {Br{\"u}cke},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Oucif,
  author    = {Oucif, Chahmi},
  title     = {Analytical Modeling of Self-Healing and Super Healing in Cementitious Materials},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4229},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200831-42296},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {208},
  abstract  = {Self-healing materials have recently become more popular due to their capability to autonomously and autogenously repair the damage in cementitious materials. The concept of self-healing gives the damaged material the ability to recover its stiffness. This gives a difference in comparing with a material that is not subjected to healing. Once this material is damaged, it cannot sustain loading due to the stiffness degradation. Numerical modeling of self-healing materials is still in its infancy. Multiple experimental researches were conducted in literature to describe the behavior of self-healing of cementitious materials. However, few numerical investigations were undertaken. The thesis presents an analytical framework of self-healing and super healing materials based on continuum damage-healing mechanics. Through this framework, we aim to describe the recovery and strengthening of material stiffness and strength. A simple damage healing law is proposed and applied on concrete material. The proposed damage-healing law is based on a new time-dependent healing variable. The damage-healing model is applied on isotropic concrete material at the macroscale under tensile load. Both autonomous and autogenous self-healing mechanisms are simulated under different loading conditions. These two mechanisms are denoted in the present work by coupled and uncoupled self-healing mechanisms, respectively. We assume in the coupled self-healing that the healing occurs at the same time with damage evolution, while we assume in the uncoupled self-healing that the healing occurs when the material is deformed and subjected to a rest period (damage is constant). In order to describe both coupled and uncoupled healing mechanisms, a one-dimensional element is subjected to different types of loading history. In the same context, derivation of nonlinear self-healing theory is given, and comparison of linear and nonlinear damage-healing models is carried out using both coupled and uncoupled self-healing mechanisms. The nonlinear healing theory includes generalized nonlinear and quadratic healing models. The healing efficiency is studied by varying the values of the healing rest period and the parameter describing the material characteristics. In addition, theoretical formulation of different self-healing variables is presented for both isotropic and anisotropic maerials. The healing variables are defined based on the recovery in elastic modulus, shear modulus, Poisson's ratio, and bulk modulus. The evolution of the healing variable calculated based on cross-section as function of the healing variable calculated based on elastic stiffness is presented in both hypotheses of elastic strain equivalence and elastic energy equivalence. The components of the fourth-rank healing tensor are also obtained in the case of isotropic elasticity, plane stress and plane strain. Recent research revealed that self-healing presents a crucial solution also for the strengthening of the materials. This new concept has been termed ``Super Healing``. Once the stiffness of the material is recovered, further healing can result as a strengthening material. In the present thesis, new theory of super healing materials is defined in isotropic and anisotropic cases using sound mathematical and mechanical principles which are applied in linear and nonlinear super healing theories. Additionally, the link of the proposed theory with the theory of undamageable materials is outlined. In order to describe the super healing efficiency in linear and nonlinear theories, the ratio of effective stress to nominal stress is calculated as function of the super healing variable. In addition, the hypotheses of elastic strain and elastic energy equivalence are applied. In the same context, new super healing matrix in plane strain is proposed based on continuum damage-healing mechanics. In the present work, we also focus on numerical modeling of impact behavior of reinforced concrete slabs using the commercial finite element package Abaqus/Explicit. Plain and reinforced concrete slabs of unconfined compressive strength 41 MPa are simulated under impact of ogive-nosed hard projectile. The constitutive material modeling of the concrete and steel reinforcement bars is performed using the Johnson-Holmquist-2 damage and the Johnson-Cook plasticity material models, respectively. Damage diameters and residual velocities obtained by the numerical model are compared with the experimental results and effect of steel reinforcement and projectile diameter is studied.},
  subject      = {Schaden},
  language  = {en}
}
@phdthesis{RadmardRahmani,
  author    = {Radmard Rahmani, Hamid},
  title     = {Artificial Intelligence Approach for Seismic Control of Structures},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4135},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200417-41359},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {Abstract In the first part of this research, the utilization of tuned mass dampers in the vibration control of tall buildings during earthquake excitations is studied. The main issues such as optimizing the parameters of the dampers and studying the effects of frequency content of the target earthquakes are addressed. Abstract The non-dominated sorting genetic algorithm method is improved by upgrading generic operators, and is utilized to develop a framework for determining the optimum placement and parameters of dampers in tall buildings. A case study is presented in which the optimal placement and properties of dampers are determined for a model of a tall building under different earthquake excitations through computer simulations. Abstract In the second part, a novel framework for the brain learning-based intelligent seismic control of smart structures is developed. In this approach, a deep neural network learns how to improve structural responses during earthquake excitations using feedback control. Abstract Reinforcement learning method is improved and utilized to develop a framework for training the deep neural network as an intelligent controller. The efficiency of the developed framework is examined through two case studies including a single-degree-of-freedom system and a high-rise building under different earthquake excitation records. Abstract The results show that the controller gradually develops an optimum control policy to reduce the vibrations of a structure under an earthquake excitation through a cyclical process of actions and observations. Abstract It is shown that the controller efficiently improves the structural responses under new earthquake excitations for which it was not trained. Moreover, it is shown that the controller has a stable performance under uncertainties.},
  subject      = {Erdbeben},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Rabizadeh,
  author    = {Rabizadeh, Ehsan},
  title     = {Goal-oriented A Posteriori Error Estimation and Adaptive Mesh Refinement in 2D/3D Thermoelasticity Problems},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4286},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201113-42864},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {In recent years, substantial attention has been devoted to thermoelastic multifield problems and their numerical analysis. Thermoelasticity is one of the important categories of multifield problems which deals with the effect of mechanical and thermal disturbances on an elastic body. In other words, thermoelasticity encompasses the phenomena that describe the elastic and thermal behavior of solids and their interactions under thermo-mechanical loadings. Since providing an analytical solution for general coupled thermoelasticity problems is mathematically complicated, the development of alternative numerical solution techniques seems essential. Due to the nature of numerical analysis methods, presence of error in results is inevitable, therefore in any numerical simulation, the main concern is the accuracy of the approximation. There are different error estimation (EE) methods to assess the overall quality of numerical approximation. In many real-life numerical simulations, not only the overall error, but also the local error or error in a particular quantity of interest is of main interest. The error estimation techniques which are developed to evaluate the error in the quantity of interest are known as "goal-oriented" error estimation (GOEE) methods. This project, for the first time, investigates the classical a posteriori error estimation and goal-oriented a posteriori error estimation in 2D/3D thermoelasticity problems. Generally, the a posteriori error estimation techniques can be categorized into two major branches of recovery-based and residual-based error estimators. In this research, application of both recovery- and residual-based error estimators in thermoelasticity are studied. Moreover, in order to reduce the error in the quantity of interest efficiently and optimally in 2D and 3D thermoelastic problems, goal-oriented adaptive mesh refinement is performed. As the first application category, the error estimation in classical Thermoelasticity (CTE) is investigated. In the first step, a rh-adaptive thermo-mechanical formulation based on goal-oriented error estimation is proposed.The developed goal-oriented error estimation relies on different stress recovery techniques, i.e., the superconvergent patch recovery (SPR), L2-projection patch recovery (L2-PR), and weighted superconvergent patch recovery (WSPR). Moreover, a new adaptive refinement strategy (ARS) is presented that minimizes the error in a quantity of interest and refines the discretization such that the error is equally distributed in the refined mesh. The method is validated by numerous numerical examples where an analytical solution or reference solution is available. After investigating error estimation in classical thermoelasticity and evaluating the quality of presented error estimators, we extended the application of the developed goal-oriented error estimation and the associated adaptive refinement technique to the classical fully coupled dynamic thermoelasticity. In this part, we present an adaptive method for coupled dynamic thermoelasticity problems based on goal-oriented error estimation. We use dimensionless variables in the finite element formulation and for the time integration we employ the acceleration-based Newmark-_ method. In this part, the SPR, L2-PR, and WSPR recovery methods are exploited to estimate the error in the quantity of interest (QoI). By using adaptive refinement in space, the error in the quantity of interest is minimized. Therefore, the discretization is refined such that the error is equally distributed in the refined mesh. We demonstrate the efficiency of this method by numerous numerical examples. After studying the recovery-based error estimators, we investigated the residual-based error estimation in thermoelasticity. In the last part of this research, we present a 3D adaptive method for thermoelastic problems based on goal-oriented error estimation where the error is measured with respect to a pointwise quantity of interest. We developed a method for a posteriori error estimation and mesh adaptation based on dual weighted residual (DWR) method relying on the duality principles and consisting of an adjoint problem solution. Here, we consider the application of the derived estimator and mesh refinement to two-/three-dimensional (2D/3D) thermo-mechanical multifield problems. In this study, the goal is considered to be given by singular pointwise functions, such as the point value or point value derivative at a specific point of interest (PoI). An adaptive algorithm has been adopted to refine the mesh to minimize the goal in the quantity of interest. The mesh adaptivity procedure based on the DWR method is performed by adaptive local h-refinement/coarsening with allowed hanging nodes. According to the proposed DWR method, the error contribution of each element is evaluated. In the refinement process, the contribution of each element to the goal error is considered as the mesh refinement criterion. In this study, we substantiate the accuracy and performance of this method by several numerical examples with available analytical solutions. Here, 2D and 3D problems under thermo-mechanical loadings are considered as benchmark problems. To show how accurately the derived estimator captures the exact error in the evaluation of the pointwise quantity of interest, in all examples, considering the analytical solutions, the goal error effectivity index as a standard measure of the quality of an estimator is calculated. Moreover, in order to demonstrate the efficiency of the proposed method and show the optimal behavior of the employed refinement method, the results of different conventional error estimators and refinement techniques (e.g., global uniform refinement, Kelly, and weighted Kelly techniques) are used for comparison.},
  subject      = {Mesh Refinement},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Liu,
  author    = {Liu, Bokai},
  title     = {Stochastic multiscale modeling of polymeric nanocomposites using Data-driven techniques},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4637},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220503-46379},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {134},
  abstract  = {In recent years, lightweight materials, such as polymer composite materials (PNCs) have been studied and developed due to their excellent physical and chemical properties. Structures composed of these composite materials are widely used in aerospace engineering structures, automotive components, and electrical devices. The excellent and outstanding mechanical, thermal, and electrical properties of Carbon nanotube (CNT) make it an ideal filler to strengthen polymer materials' comparable properties. The heat transfer of composite materials has very promising engineering applications in many fields, especially in electronic devices and energy storage equipment. It is essential in high-energy density systems since electronic components need heat dissipation functionality. Or in other words, in electronic devices the generated heat should ideally be dissipated by light and small heat sinks. Polymeric composites consist of fillers embedded in a polymer matrix, the first ones will significantly affect the overall (macroscopic) performance of the material. There are many common carbon-based fillers such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), carbon nanobuds (CNB), fullerene, and graphene. Additives inside the matrix have become a popular subject for researchers. Some extraordinary characters, such as high-performance load, lightweight design, excellent chemical resistance, easy processing, and heat transfer, make the design of polymeric nanotube composites (PNCs) flexible. Due to the reinforcing effects with different fillers on composite materials, it has a higher degree of freedom and can be designed for the structure according to specific applications' needs. As already stated, our research focus will be on SWCNT enhanced PNCs. Since experiments are timeconsuming, sometimes expensive and cannot shed light into phenomena taking place for instance at the interfaces/interphases of composites, they are often complemented through theoretical and computational analysis. While most studies are based on deterministic approaches, there is a comparatively lower number of stochastic methods accounting for uncertainties in the input parameters. In deterministic models, the output of the model is fully determined by the parameter values and the initial conditions. However, uncertainties in the input parameters such as aspect ratio, volume fraction, thermal properties of fiber and matrix need to be taken into account for reliable predictions. In this research, a stochastic multiscale method is provided to study the influence of numerous uncertain input parameters on the thermal conductivity of the composite. Therefore, a hierarchical multi-scale method based on computational homogenization is presented in to predict the macroscopic thermal conductivity based on the fine-scale structure. In order to study the inner mechanism, we use the finite element method and employ surrogate models to conduct a Global Sensitivity Analysis (GSA). The SA is performed in order to quantify the influence of the conductivity of the fiber, matrix, Kapitza resistance, volume fraction and aspect ratio on the macroscopic conductivity. Therefore, we compute first-order and total-effect sensitivity indices with different surrogate models. As stochastic multiscale models are computational expensive, surrogate approaches are commonly exploited. With the emergence of high performance computing and artificial intelligence, machine learning has become a popular modeling tool for numerous applications. Machine learning (ML) is commonly used in regression and maps data through specific rules with algorithms to build input and output models. They are particularly useful for nonlinear input-output relationships when sufficient data is available. ML has also been used in the design of new materials and multiscale analysis. For instance, Artificial neural networks and integrated learning seem to be ideally for such a task. They can theoretically simulate any non-linear relationship through the connection of neurons. Mapping relationships are employed to carry out data-driven simulations of inputs and outputs in stochastic modeling. This research aims to develop a stochastic multi-scale computational models of PNCs in heat transfer. Multi-scale stochastic modeling with uncertainty analysis and machine learning methods consist of the following components: -Uncertainty Analysis. A surrogate based global sensitivity analysis is coupled with a hierarchical multi-scale method employing computational homogenization. The effect of the conductivity of the fibers and the matrix, the Kapitza resistance, volume fraction and aspect ratio on the 'macroscopic' conductivity of the composite is systematically studied. All selected surrogate models yield consistently the conclusions that the most influential input parameters are the aspect ratio followed by the volume fraction. The Kapitza Resistance has no significant effect on the thermal conductivity of the PNCs. The most accurate surrogate model in terms of the R2 value is the moving least square (MLS). -Hybrid Machine Learning Algorithms. A combination of artificial neural network (ANN) and particle swarm optimization (PSO) is applied to estimate the relationship between variable input and output parameters. The ANN is used for modeling the composite while PSO improves the prediction performance through an optimized global minimum search. The thermal conductivity of the fibers and the matrix, the kapitza resistance, volume fraction and aspect ratio are selected as input parameters. The output is the macroscopic (homogenized) thermal conductivity of the composite. The results show that the PSO significantly improves the predictive ability of this hybrid intelligent algorithm, which outperforms traditional neural networks. -Stochastic Integrated Machine Learning. A stochastic integrated machine learning based multiscale approach for the prediction of the macroscopic thermal conductivity in PNCs is developed. Seven types of machine learning models are exploited in this research, namely Multivariate Adaptive Regression Splines (MARS), Support Vector Machine (SVM), Regression Tree (RT), Bagging Tree (Bag), Random Forest (RF), Gradient Boosting Machine (GBM) and Cubist. They are used as components of stochastic modeling to construct the relationship between the variable of the inputs' uncertainty and the macroscopic thermal conductivity of PNCs. Particle Swarm Optimization (PSO) is used for hyper-parameter tuning to find the global optimal values leading to a significant reduction in the computational cost. The advantages and disadvantages of various methods are also analyzed in terms of computing time and model complexity to finally give a recommendation for the applicability of different models.},
  subject      = {Polymere},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Habtemariam,
  author    = {Habtemariam, Abinet Kifle},
  title     = {Generalized Beam Theory for the analysis of thin-walled circular pipe members},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4572},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220127-45723},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {188},
  abstract  = {The detailed structural analysis of thin-walled circular pipe members often requires the use of a shell or solid-based finite element method. Although these methods provide a very good approximation of the deformations, they require a higher degree of discretization which causes high computational costs. On the other hand, the analysis of thin-walled circular pipe members based on classical beam theories is easy to implement and needs much less computation time, however, they are limited in their ability to approximate the deformations as they cannot consider the deformation of the cross-section. This dissertation focuses on the study of the Generalized Beam Theory (GBT) which is both accurate and efficient in analyzing thin-walled members. This theory is based on the separation of variables in which the displacement field is expressed as a combination of predetermined deformation modes related to the cross-section, and unknown amplitude functions defined on the beam's longitudinal axis. Although the GBT was initially developed for long straight members, through the consideration of complementary deformation modes, which amend the null transverse and shear membrane strain assumptions of the classical GBT, problems involving short members, pipe bends, and geometrical nonlinearity can also be analyzed using GBT. In this dissertation, the GBT formulation for the analysis of these problems is developed and the application and capabilities of the method are illustrated using several numerical examples. Furthermore, the displacement and stress field results of these examples are verified using an equivalent refined shell-based finite element model. The developed static and dynamic GBT formulations for curved thin-walled circular pipes are based on the linear kinematic description of the curved shell theory. In these formulations, the complex problem in pipe bends due to the strong coupling effect of the longitudinal bending, warping and the cross-sectional ovalization is handled precisely through the derivation of the coupling tensors between the considered GBT deformation modes. Similarly, the geometrically nonlinear GBT analysis is formulated for thin-walled circular pipes based on the nonlinear membrane kinematic equations. Here, the initial linear and quadratic stress and displacement tangent stiffness matrices are built using the third and fourth-order GBT deformation mode coupling tensors. Longitudinally, the formulation of the coupled GBT element stiffness and mass matrices are presented using a beam-based finite element formulation. Furthermore, the formulated GBT elements are tested for shear and membrane locking problems and the limitations of the formulations regarding the membrane locking problem are discussed.},
  subject      = {Finite-Elemente-Methode},
  language  = {en}
}