@inproceedings{Koenig, author = {K{\"o}nig, Reinhard}, title = {CPlan: An Open Source Library for Computational Analysis and Synthesis}, series = {33rd eCAADe Conference}, booktitle = {33rd eCAADe Conference}, editor = {Martens, Bob and Wurzer, G, Gabriel and Grasl, Tomas and Lorenz, Wolfgang and Schaffranek, Richard}, publisher = {Vienna University of Technology}, address = {Vienna}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2503}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160118-25037}, pages = {245 -- 250}, abstract = {Some caad packages offer additional support for the optimization of spatial configurations, but the possibilities for applying optimization are usually limited either by the complexity of the data model or by the constraints of the underlying caad system. Since we missed a system that allows to experiment with optimization techniques for the synthesis of spatial configurations, we developed a collection of methods over the past years. This collection is now combined in the presented open source library for computational planning synthesis, called CPlan. The aim of the library is to provide an easy to use programming framework with a flat learning curve for people with basic programming knowledge. It offers an extensible structure that allows to add new customized parts for various purposes. In this paper the existing functionality of the CPlan library is described.}, subject = {Architektur}, language = {en} } @article{KnechtKoenig, author = {Knecht, Katja and K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Automatische Grundst{\"u}cksumlegung mithilfe von Unterteilungsalgorithmen und typenbasierte Generierung von Stadtstrukturen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2673}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160822-26730}, abstract = {Dieses Arbeitspapier beschreibt, wie ausgehend von einem vorhandenen Straßennetzwerk Bebauungsareale mithilfe von Unterteilungsalgorithmen automatisch umgelegt, d.h. in Grundst{\"u}cke unterteilt, und anschließend auf Basis verschiedener st{\"a}dtebaulicher Typen bebaut werden k{\"o}nnen. Die Unterteilung von Bebauungsarealen und die Generierung von Bebauungsstrukturen unterliegen dabei bestimmten stadtplanerischen Einschr{\"a}nkungen, Vorgaben und Parametern. Ziel ist es aus den dargestellten Untersuchungen heraus ein Vorschlagssystem f{\"u}r stadtplanerische Entw{\"u}rfe zu entwickeln, das anhand der Umsetzung eines ersten Softwareprototyps zur Generierung von Stadtstrukturen weiter diskutiert wird.}, subject = {Automatisierung}, language = {de} } @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} } @article{Koenig, author = {K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Computers in the design phase - Ten thesis on their uselessness}, series = {Der Generalist}, journal = {Der Generalist}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2607}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-26075}, abstract = {At the end of the 1960s, architects at various universities world- wide began to explore the potential of computer technology for their profession. With the decline in prices for PCs in the 1990s and the development of various computer-aided architectural design systems (CAAD), the use of such systems in architectural and planning offices grew continuously. Because today no ar- chitectural office manages without a costly CAAD system and because intensive soſtware training has become an integral part of a university education, the question arises about what influence the various computer systems have had on the design process forming the core of architectural practice. The text at hand devel- ops ten theses about why there has been no success to this day in introducing computers such that new qualitative possibilities for design result. RESTRICTEDNESS}, subject = {CAD}, 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} } @article{Koenig, author = {K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Urban Design Synthesis for Building Layouts : Urban Design Synthesis for Building Layouts based on Evolutionary Many-Criteria Optimization}, series = {International Journal of Architectural Computing}, journal = {International Journal of Architectural Computing}, doi = {10.1260/1478-0771.13.3-4.257}, pages = {257 -- 270}, abstract = {When working on urban planning projects there are usually multiple aspects to consider. Often these aspects are contradictory and it is not possible to choose one over the other; instead, they each need to be fulfilled as well as possible. In this situation ideal solutions are not always found because they are either not sought or the problems are regarded as being too complex for human capabilities.To improve this situation we propose complementing traditional design approaches with a design synthesis process based on evolutionary many-criteria optimization methods that can fulfill formalizable design requirements. In addition we show how self-organizing maps can be used to visualize many-dimensional solution spaces in an easily analyzable and comprehensible form.The system is presented using an urban planning scenario for the placement of building volumes.}, subject = {Design synthesis}, language = {en} } @inproceedings{KoenigBauriedel, author = {K{\"o}nig, Reinhard and Bauriedel, Christian}, title = {Computer-generated Urban Structures}, series = {Proceedings of the Generative Art Conference}, booktitle = {Proceedings of the Generative Art Conference}, address = {Milan, Italy}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2609}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160623-26090}, pages = {1 -- 10}, abstract = {How does it come to particular structure formations in the cities and which strengths play a role in this process? On which elements can the phenomena be reduced to find the respective combination rules? How do general principles have to be formulated to be able to describe the urban processes so that different structural qualities can be produced? With the aid of mathematic methods, models based on four basic levels are generated in the computer, through which the connections between the elements and the rules of their interaction can be examined. Conclusions on the function of developing processes and the further urban origin can be derived.}, language = {en} } @article{KleinKoenig, author = {Klein, Bernhard and K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Computational Urban Planning: Using the Value Lab as Control Center}, series = {FCL Magazine, Special Issue Simulation Platform}, journal = {FCL Magazine, Special Issue Simulation Platform}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2601}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-26011}, pages = {38 -- 45}, abstract = {Urban planning involves many aspects and various disciplines, demanding an asynchronous planning approach. The level of complexity rises with each aspect to be considered and makes it difficult to find universally satisfactory solutions. To improve this situation we propose a new approach, which complement traditional design methods with a computational urban plan- ning method that can fulfil formalizable design requirements automatically. Based on this approach we present a design space exploration framework for complex urban planning projects. For a better understanding of the idea of design space exploration, we introduce the concept of a digital scout which guides planners through the design space and assists them in their creative explorations. The scout can support planners during manual design by informing them about potential im- pacts or by suggesting different solutions that fulfill predefined quality requirements. The planner can change flexibly between a manually controlled and a completely automated design process. The developed system is presented using an exemplary urban planning scenario on two levels from the street layout to the placement of building volumes. Based on Self-Organizing Maps we implemented a method which makes it possible to visualize the multi-dimensional solution space in an easily analysable and comprehensible form.}, subject = {Stadtgestaltung}, language = {en} } @article{Koenig, author = {K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Die Stadt der Agenten und Automaten}, series = {FORUM - Architektur \& Bauforum}, journal = {FORUM - Architektur \& Bauforum}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2608}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-26083}, abstract = {PLANUNGSUNTERST{\"U}TZUNG DURCH DIE ANALYSE R{\"A}UMLICHER PROZESSE MITTELS COMPUTERSIMULATIONEN. Erst wenn man - zumindest im Prinzip - versteht, wie eine Stadt mit ihren komplexen, verwobenen Vorg{\"a}ngen im Wesentlichen funktioniert, ist eine sinnvolle Stadtplanung m{\"o}glich. Denn jede Planung bedeutet einen Eingriff in den komplexen Organismus einer Stadt. Findet dieser Eingriff ohne Wissen {\"u}ber die Funktionsweise des Organismus statt, k{\"o}nnen auch die Auswirkungen nicht abgesch{\"a}tzt werden. Dieser Beitrag stellt dar, wie urbane Prozesse mittels Computersimulationen unter Zuhilfenahme so genannter Multi-Agenten-Systeme und Zellul{\"a}rer Automaten verstanden werden k{\"o}nnen. von}, subject = {CAD}, language = {de} } @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} } @inproceedings{KoenigSchmitt, author = {K{\"o}nig, Reinhard and Schmitt, Gerhard}, title = {Backcasting and a new way of command in computational design : Proceedings}, series = {CAADence in Architecture Conference}, booktitle = {CAADence in Architecture Conference}, editor = {Szoboszlai, Mih{\´a}ly}, address = {Budapest}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2599}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-25996}, pages = {15 -- 25}, abstract = {It's not uncommon that analysis and simulation methods are used mainly to evaluate finished designs and to proof their quality. Whereas the potential of such methods is to lead or control a design process from the beginning on. Therefore, we introduce a design method that move away from a "what-if" forecasting philosophy and increase the focus on backcasting approaches. We use the power of computation by combining sophisticated methods to generate design with analysis methods to close the gap between analysis and synthesis of designs. For the development of a future-oriented computational design support we need to be aware of the human designer's role. A productive combination of the excellence of human cognition with the power of modern computing technology is needed. We call this approach "cognitive design computing". The computational part aim to mimic the way a designer's brain works by combining state-of-the-art optimization and machine learning approaches with available simulation methods. The cognition part respects the complex nature of design problems by the provision of models for human-computation interaction. This means that a design problem is distributed between computer and designer. In the context of the conference slogan "back to command", we ask how we may imagine the command over a cognitive design computing system. We expect that designers will need to let go control of some parts of the design process to machines, but in exchange they will get a new powerful command on complex computing processes. This means that designers have to explore the potentials of their role as commanders of partially automated design processes. In this contribution we describe an approach for the development of a future cognitive design computing system with the focus on urban design issues. The aim of this system is to enable an urban planner to treat a planning problem as a backcasting problem by defining what performance a design solution should achieve and to automatically query or generate a set of best possible solutions. This kind of computational planning process offers proof that the designer meets the original explicitly defined design requirements. A key way in which digital tools can support designers is by generating design proposals. Evolutionary multi-criteria optimization methods allow us to explore a multi-dimensional design space and provide a basis for the designer to evaluate contradicting requirements: a task urban planners are faced with frequently. We also reflect why designers will give more and more control to machines. Therefore, we investigate first approaches learn how designers use computational design support systems in combination with manual design strategies to deal with urban design problems by employing machine learning methods. By observing how designers work, it is possible to derive more complex artificial solution strategies that can help computers make better suggestions in the future.}, subject = {CAD}, language = {en} } @article{KoenigBauriedel, author = {K{\"o}nig, Reinhard and Bauriedel, Christian}, title = {Generating settlement structures: a method for urban planning and analysis supported by cellular automata}, series = {Environment and Planning B: Planning and Design}, journal = {Environment and Planning B: Planning and Design}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2605}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160624-26054}, pages = {602 -- 624}, abstract = {Previous models for the explanation of settlement processes pay little attention to the interactions between settlement spreading and road networks. On the basis of a dielectric breakdown model in combination with cellular automata, we present a method to steer precisely the generation of settlement structures with regard to their global and local density as well as the size and number of forming clusters. The resulting structures depend on the logic of how the dependence of the settlements and the road network is implemented to the simulation model. After analysing the state of the art we begin with a discussion of the mutual dependence of roads and land development. Next, we elaborate a model that permits the precise control of permeability in the developing structure as well as the settlement density, using the fewest necessary control parameters. On the basis of different characteristic values, possible settlement structures are analysed and compared with each other. Finally, we reflect on the theoretical contribution of the model with regard to the context of urban dynamics.}, language = {en} } @inproceedings{KoenigVaroudis, author = {K{\"o}nig, Reinhard and Varoudis, Tasos}, title = {Spatial Optimizations: Merging depthmapX , spatial graph networks and evolutionary design in Grasshopper}, series = {Proceedings of ecaade 34: Complexity \& Simplicity}, booktitle = {Proceedings of ecaade 34: Complexity \& Simplicity}, address = {Oulu, Finland}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2604}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160622-26040}, pages = {1 -- 6}, abstract = {In the Space Syntax community, the standard tool for computing all kinds of spatial graph network measures is depthmapX (Turner, 2004; Varoudis, 2012). The process of evaluating many design variants of networks is relatively complicated, since they need to be drawn in a separated CAD system, exported and imported in depthmapX via dxf file format. This procedure disables a continuous integration into a design process. Furthermore, the standalone character of depthmapX makes it impossible to use its network centrality calculation for optimization processes. To overcome this limitations, we present in this paper the first steps of experimenting with a Grasshopper component (reference omitted until final version) that can access the functions of depthmapX and integrate them into Grasshopper/Rhino3D. Here the component is implemented in a way that it can be used directly for an evolutionary algorithm (EA) implemented in a Python scripting component in Grasshopper}, 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} } @masterthesis{Krtschil, type = {Bachelor Thesis}, author = {Krtschil, Anna}, title = {Vergleich verschiedener Indikatoren in Bezug auf die {\"O}kobilanz von Geb{\"a}uden}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2434}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150716-24340}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {73}, abstract = {Im Rahmen der Bachelorarbeit werden zwei Indikatoren zur Auswertung einer {\"O}kobilanz gegen{\"u}bergestellt. Die Umweltbelastungspunkte der Schweiz werden mit dem niederl{\"a}ndischen ReCiPe verglichen.}, subject = {Umweltbilanz}, language = {de} } @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} } @article{AlaladeReichertKoehnetal., author = {Alalade, Muyiwa and Reichert, Ina and K{\"o}hn, Daniel and Wuttke, Frank and Lahmer, Tom}, title = {A Cyclic Multi-Stage Implementation of the Full-Waveform Inversion for the Identification of Anomalies in Dams}, series = {Infrastructures}, volume = {2022}, journal = {Infrastructures}, number = {Volume 7, issue 12, article 161}, editor = {Qu, Chunxu and Gao, Chunxu and Zhang, Rui and Jia, Ziguang and Li, Jiaxiang}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/infrastructures7120161}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20221201-48396}, pages = {19}, abstract = {For the safe and efficient operation of dams, frequent monitoring and maintenance are required. These are usually expensive, time consuming, and cumbersome. To alleviate these issues, we propose applying a wave-based scheme for the location and quantification of damages in dams. To obtain high-resolution "interpretable" images of the damaged regions, we drew inspiration from non-linear full-multigrid methods for inverse problems and applied a new cyclic multi-stage full-waveform inversion (FWI) scheme. Our approach is less susceptible to the stability issues faced by the standard FWI scheme when dealing with ill-posed problems. In this paper, we first selected an optimal acquisition setup and then applied synthetic data to demonstrate the capability of our approach in identifying a series of anomalies in dams by a mixture of reflection and transmission tomography. The results had sufficient robustness, showing the prospects of application in the field of non-destructive testing of dams.}, subject = {Damm}, 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} } @article{ChowdhuryZabel, author = {Chowdhury, Sharmistha and Zabel, Volkmar}, title = {Influence of loading sequence on wind induced fatigue assessment of bolts in TV-tower connection block}, series = {Results in Engineering}, volume = {2022}, journal = {Results in Engineering}, number = {Volume 16, article 100603}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.rineng.2022.100603}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20221028-47303}, pages = {1 -- 18}, abstract = {Bolted connections are widely employed in structures like transmission poles, wind turbines, and television (TV) towers. The behaviour of bolted connections is often complex and plays a significant role in the overall dynamic characteristics of the structure. The goal of this work is to conduct a fatigue lifecycle assessment of such a bolted connection block of a 193 m tall TV tower, for which 205 days of real measurement data have been obtained from the installed monitoring devices. Based on the recorded data, the best-fit stochastic wind distribution for 50 years, the decisive wind action, and the locations to carry out the fatigue analysis have been decided. A 3D beam model of the entire tower is developed to extract the nodal forces corresponding to the connection block location under various mean wind speeds, which is later coupled with a detailed complex finite element model of the connection block, with over three million degrees of freedom, for acquiring stress histories on some pre-selected bolts. The random stress histories are analysed using the rainflow counting algorithm (RCA) and the damage is estimated using Palmgren-Miner's damage accumulation law. A modification is proposed to integrate the loading sequence effect into the RCA, which otherwise is ignored, and the differences between the two RCAs are investigated in terms of the accumulated damage.}, subject = {Schadensakkumulation}, language = {en} } @article{ArnoldKraus, author = {Arnold, Robert and Kraus, Matthias}, title = {On the nonstationary identification of climate-influenced loads for the semi-probabilistic approach using measured and projected data}, series = {Cogent Engineering}, volume = {2022}, journal = {Cogent Engineering}, number = {Volume 9, issue 1, article 2143061}, editor = {Pham, Duc}, publisher = {Taylor \& Francis}, address = {London}, doi = {10.1080/23311916.2022.2143061}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20221117-47363}, pages = {1 -- 26}, abstract = {A safe and economic structural design based on the semi-probabilistic concept requires statistically representative safety elements, such as characteristic values, design values, and partial safety factors. Regarding climate loads, the safety levels of current design codes strongly reflect experiences based on former measurements and investigations assuming stationary conditions, i.e. involving constant frequencies and intensities. However, due to climate change, occurrence of corresponding extreme weather events is expected to alter in the future influencing the reliability and safety of structures and their components. Based on established approaches, a systematically refined data-driven methodology for the determination of design parameters considering nonstationarity as well as standardized targets of structural reliability or safety, respectively, is therefore proposed. The presented procedure picks up fundamentals of European standardization and extends them with respect to nonstationarity by applying a shifting time window method. Taking projected snow loads into account, the application of the method is exemplarily demonstrated and various influencing parameters are discussed.}, subject = {Reliabilit{\"a}t}, language = {en} } @article{ChowdhuryKraus, author = {Chowdhury, Sharmistha and Kraus, Matthias}, title = {Design-related reassessment of structures integrating Bayesian updating of model safety factors}, series = {Results in Engineering}, volume = {2022}, journal = {Results in Engineering}, number = {Volume 16, article 100560}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.rineng.2022.100560}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20221028-47294}, pages = {1 -- 1}, abstract = {In the semi-probabilistic approach of structural design, the partial safety factors are defined by considering some degree of uncertainties to actions and resistance, associated with the parameters' stochastic nature. However, uncertainties for individual structures can be better examined by incorporating measurement data provided by sensors from an installed health monitoring scheme. In this context, the current study proposes an approach to revise the partial safety factor for existing structures on the action side, γE by integrating Bayesian model updating. A simple numerical example of a beam-like structure with artificially generated measurement data is used such that the influence of different sensor setups and data uncertainties on revising the safety factors can be investigated. It is revealed that the health monitoring system can reassess the current capacity reserve of the structure by updating the design safety factors, resulting in a better life cycle assessment of structures. The outcome is furthermore verified by analysing a real life small railway steel bridge ensuring the applicability of the proposed method to practical applications.}, subject = {Lebenszyklus}, language = {en} } @article{KumariHarirchianLahmeretal., author = {Kumari, Vandana and Harirchian, Ehsan and Lahmer, Tom and Rasulzade, Shahla}, title = {Evaluation of Machine Learning and Web-Based Process for Damage Score Estimation of Existing Buildings}, series = {Buildings}, volume = {2022}, journal = {Buildings}, number = {Volume 12, issue 5, article 578}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/buildings12050578}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220509-46387}, pages = {1 -- 23}, abstract = {The seismic vulnerability assessment of existing reinforced concrete (RC) buildings is a significant source of disaster mitigation plans and rescue services. Different countries evolved various Rapid Visual Screening (RVS) techniques and methodologies to deal with the devastating consequences of earthquakes on the structural characteristics of buildings and human casualties. Artificial intelligence (AI) methods, such as machine learning (ML) algorithm-based methods, are increasingly used in various scientific and technical applications. The investigation toward using these techniques in civil engineering applications has shown encouraging results and reduced human intervention, including uncertainties and biased judgment. In this study, several known non-parametric algorithms are investigated toward RVS using a dataset employing different earthquakes. Moreover, the methodology encourages the possibility of examining the buildings' vulnerability based on the factors related to the buildings' importance and exposure. In addition, a web-based application built on Django is introduced. The interface is designed with the idea to ease the seismic vulnerability investigation in real-time. The concept was validated using two case studies, and the achieved results showed the proposed approach's potential efficiency}, subject = {Maschinelles Lernen}, language = {en} } @masterthesis{Nguyen, type = {Bachelor Thesis}, author = {Nguyen, Thai Cuong}, title = {Fl{\"a}chen zweiter Ordnung - D{\"a}cher m{\"u}ssen nicht eben sein}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3749}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181024-37496}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {47}, abstract = {In dieser Arbeit geht es um die Quadriken in der Ebene und im Raum. Dabei werden die Transformation in die Normalform und die Klassifikation untersucht. Aus den geometrischen Eigenschaften werden einige Anwendungsbeispiele der Quadriken in der Technik und dem allt{\"a}glichen Leben vorgestellt.}, subject = {Quadrik}, language = {de} } @techreport{VogelVoelkerArnoldetal., author = {Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad and Arnold, J{\"o}rg and Schmidt, Jens and Thurow, Torsten and Braunes, J{\"o}rg and Tonn, Christian and Bode, Kay-Andr{\´e} and Baldy, Franziska and Erfurt, Wolfgang and Tatarin, Ren{\´e}}, title = {Methoden und Baustoffe zur nutzerorientierten Bausanierung. Schlussbericht zum InnoProfile Forschungsvorhaben}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, isbn = {978-3-86068-501-3 (Printausg.)}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2022}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130830-20229}, pages = {106}, abstract = {Nutzerorientierte Bausanierung bedeutet eine gegen{\"u}ber dem konventionellen Vorgehen deutlich verst{\"a}rkte Ausrichtung des Planungs- und Sanierungsprozesses auf die Anforderungen und Bed{\"u}rfnisse des zuk{\"u}nftigen Nutzers eines Geb{\"a}udes. Dies hat einerseits ein hochwertigeres Produkt zum Ergebnis, erfordert andererseits aber auch den Einsatz neuer Methoden und Baustoffe sowie ein vernetztes Zusammenarbeiten aller am Bauprozess Beteiligten. Der Fokus der Publikation liegt dabei auf den Bereichen, die eine hohe Relevanz f{\"u}r die nutzerorientierte Bausanierung aufweisen. Dabei handelt es sich insbesondere um: Computergest{\"u}tztes Bauaufmaß und digitale Bauwerksmodellierung (BIM), bauphysikalische Methoden zur Optimierung von Energieeffizienz und Behaglichkeit bei der Sanierung von Bestandsgeb{\"a}uden, zerst{\"o}rungsfreie Untersuchungsmethoden im Rahmen einer substanzschonenden Bauzustandsanalyse und Entwicklung von Erg{\"a}nzungsbaustoffen. Das Projekt nuBau ist eine Kooperation zwischen den Fakult{\"a}ten Bauingenieurwesen und Architektur der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar. Die beteiligten Professuren sind: Bauphysik, Informatik in der Architektur, Polymere Werkstoffe und Werkstoffe des Bauens.}, subject = {Nutzerorientierte Bausanierung}, language = {de} } @article{HarirchianKumariJadhavetal., author = {Harirchian, Ehsan and Kumari, Vandana and Jadhav, Kirti and Rasulzade, Shahla and Lahmer, Tom and Raj Das, Rohan}, title = {A Synthesized Study Based on Machine Learning Approaches for Rapid Classifying Earthquake Damage Grades to RC Buildings}, series = {Applied Sciences}, volume = {2021}, journal = {Applied Sciences}, number = {Volume 11, issue 16, article 7540}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/app11167540}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210818-44853}, pages = {1 -- 33}, abstract = {A vast number of existing buildings were constructed before the development and enforcement of seismic design codes, which run into the risk of being severely damaged under the action of seismic excitations. This poses not only a threat to the life of people but also affects the socio-economic stability in the affected area. Therefore, it is necessary to assess such buildings' present vulnerability to make an educated decision regarding risk mitigation by seismic strengthening techniques such as retrofitting. However, it is economically and timely manner not feasible to inspect, repair, and augment every old building on an urban scale. As a result, a reliable rapid screening methods, namely Rapid Visual Screening (RVS), have garnered increasing interest among researchers and decision-makers alike. In this study, the effectiveness of five different Machine Learning (ML) techniques in vulnerability prediction applications have been investigated. The damage data of four different earthquakes from Ecuador, Haiti, Nepal, and South Korea, have been utilized to train and test the developed models. Eight performance modifiers have been implemented as variables with a supervised ML. The investigations on this paper illustrate that the assessed vulnerability classes by ML techniques were very close to the actual damage levels observed in the buildings.}, subject = {Maschinelles Lernen}, language = {en} } @article{TarabenMorgenthal, author = {Taraben, Jakob and Morgenthal, Guido}, title = {Integration and Comparison Methods for Multitemporal Image-Based 2D Annotations in Linked 3D Building Documentation}, series = {Remote Sensing}, volume = {2022}, journal = {Remote Sensing}, number = {Volume 14, issue 9, article 2286}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/rs14092286}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220513-46488}, pages = {1 -- 20}, abstract = {Data acquisition systems and methods to capture high-resolution images or reconstruct 3D point clouds of existing structures are an effective way to document their as-is condition. These methods enable a detailed analysis of building surfaces, providing precise 3D representations. However, for the condition assessment and documentation, damages are mainly annotated in 2D representations, such as images, orthophotos, or technical drawings, which do not allow for the application of a 3D workflow or automated comparisons of multitemporal datasets. In the available software for building heritage data management and analysis, a wide range of annotation and evaluation functions are available, but they also lack integrated post-processing methods and systematic workflows. The article presents novel methods developed to facilitate such automated 3D workflows and validates them on a small historic church building in Thuringia, Germany. Post-processing steps using photogrammetric 3D reconstruction data along with imagery were implemented, which show the possibilities of integrating 2D annotations into 3D documentations. Further, the application of voxel-based methods on the dataset enables the evaluation of geometrical changes of multitemporal annotations in different states and the assignment to elements of scans or building models. The proposed workflow also highlights the potential of these methods for condition assessment and planning of restoration work, as well as the possibility to represent the analysis results in standardised building model formats.}, subject = {Bauwesen}, language = {en} } @article{Hanna, author = {Hanna, John}, title = {Computational Modelling for the Effects of Capsular Clustering on Fracture of Encapsulation-Based Self-Healing Concrete Using XFEM and Cohesive Surface Technique}, series = {Applied Sciences}, volume = {2022}, journal = {Applied Sciences}, number = {Volume 12, issue 10, article 5112}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/app12105112}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220721-46717}, pages = {1 -- 17}, abstract = {The fracture of microcapsules is an important issue to release the healing agent for healing the cracks in encapsulation-based self-healing concrete. The capsular clustering generated from the concrete mixing process is considered one of the critical factors in the fracture mechanism. Since there is a lack of studies in the literature regarding this issue, the design of self-healing concrete cannot be made without an appropriate modelling strategy. In this paper, the effects of microcapsule size and clustering on the fractured microcapsules are studied computationally. A simple 2D computational modelling approach is developed based on the eXtended Finite Element Method (XFEM) and cohesive surface technique. The proposed model shows that the microcapsule size and clustering have significant roles in governing the load-carrying capacity and the crack propagation pattern and determines whether the microcapsule will be fractured or debonded from the concrete matrix. The higher the microcapsule circumferential contact length, the higher the load-carrying capacity. When it is lower than 25\% of the microcapsule circumference, it will result in a greater possibility for the debonding of the microcapsule from the concrete. The greater the core/shell ratio (smaller shell thickness), the greater the likelihood of microcapsules being fractured.}, subject = {Beton}, language = {en} } @article{Koenig, author = {K{\"o}nig, Reinhard}, title = {Interview on Information Architecture}, series = {Swiss Architecture in the Moving Image}, journal = {Swiss Architecture in the Moving Image}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2507}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180422-25078}, pages = {151 -- 154}, abstract = {Interview on Information Architecture}, subject = {Architektur}, language = {en} } @article{SirtlHadlichKrausetal., author = {Sirtl, Christin and Hadlich, Christiane and Kraus, Matthias and Osburg, Andrea}, title = {Determination of Bonding Failures in Transparent Materials with Non-Destructive Methods - Evaluation of Climatically Stressed Glued and Laminated Glass Compounds}, series = {World Journal of Engineering and Technology}, volume = {2018}, journal = {World Journal of Engineering and Technology}, number = {Vol. 6, No 2}, doi = {10.4236/wjet.2018.62020}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180606-37526}, pages = {315 -- 331}, abstract = {As part of an international research project - funded by the European Union - capillary glasses for facades are being developed exploiting storage energy by means of fluids flowing through the capillaries. To meet highest visual demands, acrylate adhesives and EVA films are tested as possible bonding materials for the glass setup. Especially non-destructive methods (visual analysis, analysis of birefringent properties and computed tomographic data) are applied to evaluate failure patterns as well as the long-term behavior considering climatic influences. The experimental investigations are presented after different loading periods, providing information of failure developments. In addition, detailed information and scientific findings on the application of computed tomographic analyses are presented.}, subject = {Klebtechnik}, language = {en} } @masterthesis{Boewe, type = {Bachelor Thesis}, author = {B{\"o}we, Annelie}, title = {Entscheidungsfindung im Herstellungsprozess von Br{\"u}ckenkappen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1644}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120425-16447}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Entscheidungsfindung im Herstellungsprozess von Br{\"u}ckenkappen untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Fuzzy-Methode ein geeignetes Werkzeug sein k{\"o}nnte, die Teilprozesse auf die M{\"o}glichkeit ihrer Parallelisierung hin zu untersuchen. Um diese Theorie zu testen, wurde auf den Grundlagen von Arbeiten der Professur Baubetrieb und Bauverfahren der Prozess n{\"a}her analysiert und unterst{\"u}tzend durch eigene Recherchen ein UML-Diagramm erstellt, welches als Aktivit{\"a}tsdiagramm ausgebildet wurde. Aufbauend auf diesem Ablauf und den gewonnenen Kenntnissen zur Herstellung einer Br{\"u}ckenkappe, konnten die einzelnen Prozesse zu Teilprozessen, sogenannten Bausteinen, zusammengefasst werden. Diese Bausteine sind entstanden, um die Simulation m{\"o}glich zu machen, indem der Ablauf weniger komplex wird und nur die Prozesse zu beurteilen sind, die beeinflusst bzw. in ihrer Reihenfolge bis zu einem gewissen Grad variabel sind. Eine erleichterte Interaktion mit den Bausteinen und deren {\"U}berf{\"u}hrung in ein Simulationsprogramm wurde {\"u}ber Templates realisiert. So besitzt jeder Baustein eine einheitliche Struktur. Unter anderem beinhalten die Bausteine die jeweiligen Ressourcen und Parameter, sowie die Abh{\"a}ngigkeiten der Prozesse untereinander und die zugeh{\"o}rige Priorit{\"a}t. Zur Entscheidungsfindung wurde die Fuzzylogik herangezogen und die Problemstellung der Parallelisierung zum Ziel gesetzt. Die Realisierung wurde {\"u}ber einen Entscheidungsbaum und das daraus resultierende Regelwerk erreicht. Somit ließen sich, ausgehend von einem festgelegten Prozess und durch die Fuzzifizierung der Eingangsparameter Priorit{\"a}t, Prozessdauer und Verf{\"u}gbarkeit der Ressourcen und Arbeitskr{\"a}fte, verschiedene Pfade identifizieren, allerdings nur in Verbindung mit den vorher analysierten Abh{\"a}ngigkeiten. F{\"u}r jeden der Eingangsparameter wurden so Fuzzy-Sets erstellt. {\"U}ber den Entscheidungsbaum, welcher mit den linguistischen Variablen versehen wurde, konnte {\"u}ber sogenannte "und" - Verkn{\"u}pfungen das Regelwerk aufgestellt werden. Das gek{\"u}rzte Regelwerk in dieser Arbeit beinhaltet grunds{\"a}tzlich nur die Regeln, die auch zu einer wirklichen Entscheidung f{\"u}hren. Daraus folgt, dass es m{\"o}glich ist mittels der Fuzzy-Methode eine Entscheidung dar{\"u}ber zu f{\"a}llen, ob zwei Prozesse zu parallelisieren sind oder nicht und aufgetretene Verz{\"o}gerungen wieder eingeholt werden k{\"o}nnen.}, subject = {Entscheidungsfindung}, language = {de} } @masterthesis{Schumann, type = {Bachelor Thesis}, author = {Schumann, Alexander}, title = {Untersuchung und Beurteilung des Rissverhaltens eines Betongelenkes anhand unterschiedlicher Methoden}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1982}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130722-19829}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {95}, abstract = {Die Bruchmechanik hat einen wichtigen Platz im modernen Bauingenieurwesen, um die Ausbreitung von Rissen in Bauteilen und ihre Gef{\"a}hrlichkeit einzusch{\"a}tzen. Dabei kommen verschiedenste Methoden zum Einsatz. In dieser Arbeit soll die Qualit{\"a}tsbewertung f{\"u}r einige dieser Methoden untersucht werden. Zu vergleichen sind u. a. die Genauigkeit, die Schnelligkeit, die Komplexit{\"a}t und die Stabilit{\"a}t. In den Vergleich sind die Finite Elemente Methode, die Extended Finite Elemente Methode und eine Kopplungsmethode (analytische L{\"o}sung f{\"u}r die Rissspitze und Finite Elemente L{\"o}sung f{\"u}r den Rest des Gebietes) einzubeziehen. Als reales Beispiel aus dem Bauingenieurwesen wird ein Betongelenk mit einem vorhandenen Riss betrachtet.}, subject = {Finite Elemente Methode}, language = {de} } @masterthesis{Mueller, type = {Bachelor Thesis}, author = {M{\"u}ller, Naira}, title = {Erweiterung von Fliplife mit bauphysikalischen Inhalten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1676}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16763}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {105}, abstract = {In dieser Arbeit wurde ein Konzept erstellt, das Fliplife um einen bauphysikalischen Karriereweg erweitert. In das Spiel wurden beispielhaft bauphysikalische Inhalte sowie spielkonzept-kompatible und wissensvermittelnde Spielmechaniken implementiert.}, subject = {Social Game}, language = {de} } @inproceedings{SirtlKraus, author = {Sirtl, Christin and Kraus, Matthias}, title = {Bonding Quality of Joined Glass Components Exposed to UV and Fluidic Influences}, publisher = {Ernst \& Sohn Verlag f{\"u}r Architektur und technische Wissenschaften GmbH \& Co. KG}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-433-03269-5}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3914}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190514-39144}, pages = {10}, abstract = {Components of structural glazing have to meet different requirements and resist various impacts, depending on the field of application. Within an international research project of the EU innovation program Horizon 2020, special glass panes with a fluid circulating in capillaries are developed exploiting solar energy. Major influences to this glazing are UV irradiation and the fluidic contact, effecting the mechanical and optical durability of the bonding material within the glass setup. Regarding to visual requirements, acrylate adhesives and EVA films are analyzed as possible bonding materials by destructive and non-destructive testing methods. Two types of specimen are presented for obtaining the mechanical behavior and the surface appearances of the bonding material.}, subject = {Alterung}, language = {en} } @inproceedings{VoellmeckeSchwendnerHoetal., author = {V{\"o}llmecke, Lars and Schwendner, Sascha and Ho, Ai Phien and Fischer, Jens and Seim, Werner}, title = {Assessment of nailed connections in existing structures}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.6361}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230609-63615}, pages = {7}, abstract = {This paper presents the development of an assessment scheme for a visual qualitative evaluation of nailed connections in existing structures, such as board trusses. In terms of further use and preservation, a quick visual inspection will help to evaluate the quality of a structure regarding its load-bearing capacity and deformation behaviour. Tests of old and new nailed joints in combination with a rating scheme point out the correlation between the load-bearing capacity and condition of a joint. Old joints of comparatively good condition tend to exhibit better results than those of poor condition. Moreover, aged joints are generally more load-bearing than newly assembled ones.}, subject = {Holzbau}, language = {en} } @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} } @periodical{AinioBartetzkyGyőrffyetal., author = {Ainio, Anna and Bartetzky, Arnold and Győrffy, Rachel and Islam, Naslima and Khvadagiani, Irakli and Kibel, Jochen and Landau-Donnelly, Friederike and Leko, Kristina and Lenz, Patricia and Onuoha, Nnenna and Rathjen, Lukas and Reinsch, Natalie and Rykov, Anatol and Tajeri, Niloufar and Ullmanov{\´a}, Kl{\´a}ra}, title = {Censored? Conflicted Concepts of Cultural Heritage}, editor = {Din{\c{c}}{\c{c}}ağ Kahveci, Ay{\c{s}}eg{\"u}l and Hajdu, Marcell and H{\"o}hne, Wolfram and Jesse, Darja and Karpf, Michael and Torres Ruiz, Marta}, publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-95773-304-7}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4927}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230213-49276}, pages = {181}, abstract = {Those who ask how social entities relate to the past, enter a field defined by competing interpretations and contested practices of a collectively shared heritage. Dissent and conflict among heritage communities represent productive moments in the negotiation of these varying constructs of the past, identities, and heritage. At the same time, they lead to omissions, the overwriting and amendment of existing constructs. A closer look at all that is suppressed, excluded or rejected opens up new perspectives: It reveals how social groups are formed through public disputes upon the material foundations of heritage constructs. Taking the concept of censorship, the volume engages with the exclusionary and inclusionary mechanisms that underlie the construction of heritage and thus social identities. Censorship is understood here as a discursive strategy in public debates. In current debates, allegations of censorship surface primarily in cases where the handling of a certain heritage constructs is subjected to critical evaluation, or on the contrary, needs to be protected from criticism or even destruction. The authors trace the connection between heritage and identity and show that identity constructs are not only manifested within heritage but are actively negotiated through it.}, subject = {Kulturerbe}, 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} } @misc{Habtemariam, type = {Master Thesis}, author = {Habtemariam, Abinet Kifle}, title = {Numerical Demolition Analysis of a Slender Guyed Antenna Mast}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4460}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210723-44609}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {75}, abstract = {The main purpose of the thesis is to ensure the safe demolition of old guyed antenna masts that are located in different parts of Germany. The major problem in demolition of this masts is the falling down of the masts in unexpected direction because of buckling problem. The objective of this thesis is development of a numerical models using finite element method (FEM) and assuring a controlled collapse by coming up with different time setups for the detonation of explosives which are responsible for cutting down the cables. The result of this thesis will avoid unexpected outcomes during the demolition processes and prevent risk of collapsing of the mast over near by structures.}, subject = {Abbruch}, language = {en} } @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} } @book{SchneiderDonathHoelscher, author = {Schneider, Sven and Donath, Dirk and H{\"o}lscher, Christoph}, title = {Design by Research - Dokumentation eines studentischen Entwurfsprojektes}, editor = {Schneider, Sven and Donath, Dirk and H{\"o}lscher, Christoph}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2094}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131220-20940}, pages = {170}, abstract = {Im vorliegenden Buch sind die Ergebnisse eines studentischen Entwurfsprojektes dokumentiert, welches im Wintersemester 2012/13 an der Bauhaus-Universit{\"a}t in Weimar am Lehrstuhl Informatik in der Architektur (InfAR) stattgefunden hat. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Psychologen, Kognitions- und Computerwissenschaftlern des DFG gef{\"o}rderten Forschungsprojektes SFB/TR8 „Spatial Cognition" Bremen/Freiburg konzipiert und durchgef{\"u}hrt.}, subject = {Entwurf , Psychologie , Orientierung , Methode , Architektur}, language = {mul} } @article{KoenigSchneider, author = {K{\"o}nig, Reinhard and Schneider, Sven}, title = {Nutzerinteraktion bei der computergest{\"u}tzten Generierung von Layouts}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1652}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120509-16524}, abstract = {Das vorliegende Arbeitspapier besch{\"a}ftigt sich mit der Thematik der Nutzerinteraktion bei computerbasierten generativen Systemen. Zun{\"a}chst wird erl{\"a}utert, warum es notwendig ist, den Nutzer eines solchen Systems in den Generierungsprozess zu involvieren. Darauf aufbauend werden Anforderungen an ein interaktives generatives System formuliert. Anhand eines Systems zur Generierung von Layouts werden Methoden diskutiert, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Es wird gezeigt, dass sich insbesondere evolution{\"a}re Algorithmen f{\"u}r ein interaktives entwurfsunterst{\"u}tzendes System eignen. Es wird kurz beschrieben, wie sich Layoutprobleme durch eine evolution{\"a}re Strategie l{\"o}sen lassen. Abschließend werden Fragen bez{\"u}glich der grafischen Darstellung von Layoutl{\"o}sungen und der Interaktion mit dem Dargestellten diskutiert.}, subject = {Interaktion}, language = {de} }