@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{Ailland,
  author    = {Ailland, Karin},
  title     = {Ereignisbasierte Abbildung von Bau-Ist-Zust{\"a}nden},
  publisher = {Verlag der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-86068-508-2},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2065},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131029-20651},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {220},
  abstract  = {Der Komplexit{\"a}t einer großen Baumaßnahme steht meist ein relativ unpr{\"a}zises Termincontrolling gegen{\"u}ber. Die Gr{\"u}nde daf{\"u}r liegen in unzureichenden Baufortschrittsinformationen und der Schwierigkeit, eine geeignete Steuerungsmaßnahme auszuw{\"a}hlen. In der Folge kommt es h{\"a}ufig zu Terminverz{\"u}gen und Mehrkosten. Ziel der Arbeit war es, die realen Bau-Ist-Zust{\"a}nde eines Bauprojektes so genau zu erfassen, dass es m{\"o}glich wird, t{\"a}glich ein zutreffendes Abbild des Baufortschrittes und der Randbedingungen des Bauablaufes zu schaffen und mit Hilfe eines Simulationswerkzeuges nachzubilden. Zu diesem Zweck sollte ein Erfassungskonzept ausgearbeitet werden, mit dessen Hilfe unter Verwendung von Erfassungstechniken aussagekr{\"a}ftige sowie belastbare Daten zu einer auf die Anforderungen der Simulation abgestimmten Datenbasis zusammengef{\"u}hrt werden. Um der Zielstellung gerecht zu werden, wurde anhand eines Beispiels ein Prozessmodell aufgebaut und definiert, welche Informationen zum Aufbau eines Simulationsmodells, das die reaktive Ablaufplanung unterst{\"u}tzt, erfasst werden m{\"u}ssen. Die einzelnen Prozessgr{\"o}ßen wurden detailliert beschrieben und die Erfassungsgr{\"o}ßen daraus abgeleitet. Weiterhin wurden Aussagen zur Prozessstrukturierung erarbeitet. Somit wurden Informationsst{\"u}tzstellen definiert. Es wurden Methoden zur Erfassung des Bau-Ist-Zustandes hinsichtlich ihrer Eignung sowie Anwendungsm{\"o}glichkeiten analysiert und ausgew{\"a}hlte Anwendungsbeispiele f{\"u}r RFID, Barcodes und Bautageb{\"u}cher dargestellt. Außerdem wurde betrachtet, welche Daten der baustelleneigenen Bauablaufdokumentation zur Belegung der Informationsst{\"u}tzstellen genutzt werden k{\"o}nnen. Diese Betrachtung stellte Dokumente in den Fokus, welche aufgrund von Vorschriften oder Vertragsbedingungen ohnehin auf Baustellen erfasst werden m{\"u}ssen. Schließlich wurden die vorangegangenen Betrachtungen hinsichtlich der Erfassungsgr{\"o}ßen und der Erfassungsmethoden in einem Erfassungskonzept zusammengef{\"u}hrt und eine geeignete Kombination von Erfassungsmethoden entwickelt. Der Baufortschritt soll anhand der Beschreibung, welchen Status die einzelnen Vorg{\"a}nge angenommen haben, mit Hilfe eines digitalen Bautagebuchs erfasst werden. Die Randbedingungen, wie die Verf{\"u}gbarkeit von Personal-, Material- und Ger{\"a}teressourcen, werden mit Hilfe von RFID-Tags identifiziert, auf denen alle weiteren ben{\"o}tigten Informationen hinterlegt sind. Informationen {\"u}ber Ressourcen, welche geplante Termine wiedergeben, m{\"u}ssen ebenfalls im digitalen Bautagebuch hinterlegt und aktuell gehalten werden. Traditionelle Lieferscheine in Papierform m{\"u}ssen durch digitale Lieferscheine ersetzt werden. Abgeschlossen wurde die Ausarbeitung des Erfassungskonzeptes durch Ans{\"a}tze, mit deren Hilfe der Erfassungsaufwand reduziert werden kann. Zu diesem Zweck wurde eine hierarchische Ordnung des Erfassungskonzeptes eingef{\"u}hrt. Im Ergebnis ist somit ein Erfassungskonzept entstanden, mit dessen Hilfe die realen Bau-Ist-Zust{\"a}nde einer Baumaßnahme so genau erfasst werden k{\"o}nnen, dass t{\"a}glich ein zutreffendes Abbild des Baufortschrittes und der Randbedingungen des Bauablaufes in einer Simulations¬umgebung generiert werden kann. Die Erfassungskonzeption liefert eine Datenbasis, die auf die Anforderungen der Simulation abgestimmt ist.},
  subject      = {Simulation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wolff2009,
  author    = {Wolff, Thomas},
  title     = {Ein methodischer Bemessungsansatz zur Absch{\"a}tzung des Tragverhaltens von Pfahlgr{\"u}ndungen in weichem kalkigen Sedimentgestein},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1414},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100125-14993},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2009},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wird das Tragverhalten und das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hle in den pleistoz{\"a}nen Kalkarenit der K{\"u}stenregion von Dubai untersucht. Zun{\"a}chst wird auf der Grundlage von Ergebnissen umfangreicher Baugrundanalysen und Probebelastungen das Tragverhalten detailliert beschrieben. Anschließend wird ein auf der Finiten-Elemente-Methode basierendes Strukturmodell zur Simulation des Last-Setzungsverhaltens von Großbohrpf{\"a}hlen im Sinne eines numerischen Versuchsstandes entwickelt. Um herstellungsbedingte Ver{\"a}nderungen der Baugrundeigenschaften in der Kontaktzone Pfahl-Baugrund zu ber{\"u}cksichtigen, die mit boden- und felsmechanischen Elementversuchen gew{\"o}hnlich nicht erfassbar sind, werden die Gr{\"o}ßen der relevanten konstitutiven Parameterwerte iterativ mittels inverser Optimierungsstrategien bestimmt. Abschließend wird eine methodische Vorgehensweise aufgezeigt, wie das Sicherheitsniveau axial belasteter Großbohrpf{\"a}hlen unter Ber{\"u}cksichtigung der r{\"a}umlichen Variabilit{\"a}t der Baugrundeigenschaften zuverl{\"a}ssig abgesch{\"a}tzt werden kann.},
  subject      = {Pfahl},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fauth,
  author    = {Fauth, Judith},
  title     = {Ein handlungsorientiertes Entscheidungsmodell zur Feststellung der Genehmigungsf{\"a}higkeit von Bauvorhaben},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Ilmtal-Weinstraße},
  isbn      = {978-3-95773-299-6},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4509},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210928-45093},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {318},
  abstract  = {Die Auseinandersetzung mit der Digitalisierung ist in den letzten Jahren in den Medien, auf Konferenzen und in Aussch{\"u}ssen der Bau- und Immobilienbranche angekommen. W{\"a}hrend manche Bereiche Neuerungen hervorbringen und einige Akteure als Pioniere zu bezeichnen sind, weisen andere Themen noch Defizite hinsichtlich der digitalen Transformation auf. Zu dieser Kategorie kann auch das Baugenehmigungsverfahren gez{\"a}hlt werden. Unabh{\"a}ngig davon, wie Architekten und Ingenieure in den Planungsb{\"u}ros auf innovative Methoden setzen, bleiben die Bauvorlagen bisher zuhauf in Papierform oder werden nach der elektronischen Einreichung in der Beh{\"o}rde ausgedruckt. Vorhandene Ressourcen, beispielsweise in Form eines Bauwerksinformationsmodells, die Unterst{\"u}tzung bei der Baugenehmigungsfeststellung bieten k{\"o}nnen, werden nicht ausgesch{\"o}pft. Um mit digitalen Werkzeugen eine Entscheidungshilfe f{\"u}r die Baugenehmigungsbeh{\"o}rden zu erarbeiten, ist es notwendig, den Ist-Zustand zu verstehen und Gegebenheiten zu hinterfragen, bevor eine Gesamtautomatisierung der innerbeh{\"o}rdlichen Vorg{\"a}nge als alleinige L{\"o}sung zu verfolgen ist. Mit einer inhaltlich-organisatorischen Betrachtung der relevanten Bereiche, die Einfluss auf die Baugenehmigungsfeststellung nehmen, wird eine Optimierung des Baugenehmigungsverfahrens in den Beh{\"o}rden angestrebt. Es werden die komplexen Bereiche, wie die Gesetzeslage, der Einsatz von Technologie aber auch die subjektiven Handlungsalternativen, ermittelt und strukturiert. Mit der Entwicklung eines Modells zur Feststellung der Baugenehmigungsf{\"a}higkeit wird sowohl ein Verst{\"a}ndnis f{\"u}r Einflussfaktoren vermittelt als auch eine Transparenzsteigerung f{\"u}r alle Beteiligten geschaffen. Neben einer internationalen Literaturrecherche diente eine empirische Studie als Untersuchungsmethode. Die empirische Studie wurde in Form von qualitativen Experteninterviews durchgef{\"u}hrt, um den Ist-Zustand im Bereich der Baugenehmigungsverfahren festzustellen. Das erhobene Datenmaterial wurde aufbereitet und anschließend einer softwaregest{\"u}tzten Inhaltsanalyse unterzogen. Die Ergebnisse wurden in Kombination mit den Erkenntnissen der Literaturrecherche in verschiedenen Analysen als Modellgrundlage aufgearbeitet. Ergebnis der Untersuchung stellt ein Entscheidungsmodell dar, welches eine L{\"u}cke zwischen den gegenw{\"a}rtigen Abl{\"a}ufen in den Baubeh{\"o}rden und einer Gesamtautomatisierung der Baugenehmigungspr{\"u}fung schließt. Die prozessorientierte Strukturierung entscheidungsrelevanter Sachverhalte im Modell erm{\"o}glicht eine Unterst{\"u}tzung bei der Baugenehmigungsfeststellung f{\"u}r Pr{\"u}fer und Antragsteller. Das theoretische Modell konnte in Form einer Webanwendung in die Praxis {\"u}bertragen werden.},
  subject      = {Baugenehmigung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Staeudel,
  author    = {St{\"a}udel, J{\"u}rgen},
  title     = {Development, Implementation and Operation of Integrated Sanitation Systems Based on Material-Flows - Integrated Sanitation in the City of Darkhan, Mongolia - A Practicable Example},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3179},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170512-31794},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The world society faces a huge challenge to implement the human right of "access to sanitation". More and more it is accepted that the conventional approach towards providing sanitation services is not suitable to solve this problem. This dissertation examines the possibility to enhance "access to sanitation" for people who are living in areas with underdeveloped water and wastewater infrastructure systems. The idea hereby is to follow an integrated approach for sanitation, which allows for a mutual completion of existing infrastructure with resource-based sanitation systems. The notion "integrated sanitation system (iSaS)" is defined in this work and guiding principles for iSaS are formulated. Further on the implementation of iSaS is assessed at the example of a case study in the city of Darkhan in Mongolia. More than half of Mongolia's population live in settlements where yurts (tents of Nomadic people) are predominant. In these settlements (or "ger areas") sanitation systems are not existent and the hygienic situation is precarious. An iSaS has been developed for the ger areas in Darkhan and tested over more than two years. Further on a software-based model has been developed with the goal to describe and assess different variations of the iSaS. The results of the assessment of material-flows, monetary-flows and communication-flows within the iSaS are presented in this dissertation. The iSaS model is adaptable and transferable to the socio-economic conditions in other regions and climate zones.},
  subject      = {Abwasser},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bianco,
  author    = {Bianco, Marcelo Jos{\´e}},
  title     = {Coupling between Shell and Generalized Beam Theory (GBT) elements},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4391},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210315-43914},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {265},
  abstract  = {In the last decades, Finite Element Method has become the main method in statics and dynamics analysis in engineering practice. For current problems, this method provides a faster, more flexible solution than the analytic approach. Prognoses of complex engineer problems that used to be almost impossible to solve are now feasible. Although the finite element method is a robust tool, it leads to new questions about engineering solutions. Among these new problems, it is possible to divide into two major groups: the first group is regarding computer performance; the second one is related to understanding the digital solution. Simultaneously with the development of the finite element method for numerical solutions, a theory between beam theory and shell theory was developed: Generalized Beam Theory, GBT. This theory has not only a systematic and analytical clear presentation of complicated structural problems, but also a compact and elegant calculation approach that can improve computer performance. Regrettably, GBT was not internationally known since the most publications of this theory were written in German, especially in the first years. Only in recent years, GBT has gradually become a fertile research topic, with developments from linear to non-linear analysis. Another reason for the misuse of GBT is the isolated application of the theory. Although recently researches apply finite element method to solve the GBT's problems numerically, the coupling between finite elements of GBT and other theories (shell, solid, etc) is not the subject of previous research. Thus, the main goal of this dissertation is the coupling between GBT and shell/membrane elements. Consequently, one achieves the benefits of both sides: the versatility of shell elements with the high performance of GBT elements. Based on the assumptions of GBT, this dissertation presents how the separation of variables leads to two calculation's domains of a beam structure: a cross-section modal analysis and the longitudinal amplification axis. Therefore, there is the possibility of applying the finite element method not only in the cross-section analysis, but also the development for an exact GBT's finite element in the longitudinal direction. For the cross-section analysis, this dissertation presents the solution of the quadratic eigenvalue problem with an original separation between plate and membrane mechanism. Subsequently, one obtains a clearer representation of the deformation mode, as well as a reduced quadratic eigenvalue problem. Concerning the longitudinal direction, this dissertation develops the novel exact elements, based on hyperbolic and trigonometric shape functions. Although these functions do not have trivial expressions, they provide a recursive procedure that allows periodic derivatives to systematise the development of stiffness matrices. Also, these shape functions enable a single-element discretisation of the beam structure and ensure a smooth stress field. From these developments, this dissertation achieves the formulation of its primary objective: the connection of GBT and shell elements in a mixed model. Based on the displacement field, it is possible to define the coupling equations applied in the master-slave method. Therefore, one can model the structural connections and joints with finite shell elements and the structural beams and columns with GBT finite element. As a side effect, the coupling equations limit the displacement field of the shell elements under the assumptions of GBT, in particular in the neighbourhood of the coupling cross-section. Although these side effects are almost unnoticeable in linear analysis, they lead to cumulative errors in non-linear analysis. Therefore, this thesis finishes with the evaluation of the mixed GBT-shell models in non-linear analysis.},
  subject      = {Biegetheorie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Amiri,
  author    = {Amiri, Fatemeh},
  title     = {Computational modelling of fracture with local maximum entropy approximations},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2631},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160719-26310},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {130},
  abstract  = {The key objective of this research is to study fracture with a meshfree method, local maximum entropy approximations, and model fracture in thin shell structures with complex geometry and topology. This topic is of high relevance for real-world applications, for example in the automotive industry and in aerospace engineering. The shell structure can be described efficiently by meshless methods which are capable of describing complex shapes as a collection of points instead of a structured mesh. In order to find the appropriate numerical method to achieve this goal, the first part of the work was development of a method based on local maximum entropy (LME) shape functions together with enrichment functions used in partition of unity methods to discretize problems in linear elastic fracture mechanics. We obtain improved accuracy relative to the standard extended finite element method (XFEM) at a comparable computational cost. In addition, we keep the advantages of the LME shape functions,such as smoothness and non-negativity. We show numerically that optimal convergence (same as in FEM) for energy norm and stress intensity factors can be obtained through the use of geometric (fixed area) enrichment with no special treatment of the nodes near the crack such as blending or shifting. As extension of this method to three dimensional problems and complex thin shell structures with arbitrary crack growth is cumbersome, we developed a phase field model for fracture using LME. Phase field models provide a powerful tool to tackle moving interface problems, and have been extensively used in physics and materials science. Phase methods are gaining popularity in a wide set of applications in applied science and engineering, recently a second order phase field approximation for brittle fracture has gathered significant interest in computational fracture such that sharp cracks discontinuities are modeled by a diffusive crack. By minimizing the system energy with respect to the mechanical displacements and the phase-field, subject to an irreversibility condition to avoid crack healing, this model can describe crack nucleation, propagation, branching and merging. One of the main advantages of the phase field modeling of fractures is the unified treatment of the interfacial tracking and mechanics, which potentially leads to simple, robust, scalable computer codes applicable to complex systems. In other words, this approximation reduces considerably the implementation complexity because the numerical tracking of the fracture is not needed, at the expense of a high computational cost. We present a fourth-order phase field model for fracture based on local maximum entropy (LME) approximations. The higher order continuity of the meshfree LME approximation allows to directly solve the fourth-order phase field equations without splitting the fourth-order differential equation into two second order differential equations. Notably, in contrast to previous discretizations that use at least a quadratic basis, only linear completeness is needed in the LME approximation. We show that the crack surface can be captured more accurately in the fourth-order model than the second-order model. Furthermore, less nodes are needed for the fourth-order model to resolve the crack path. Finally, we demonstrate the performance of the proposed meshfree fourth order phase-field formulation for 5 representative numerical examples. Computational results will be compared to analytical solutions within linear elastic fracture mechanics and experimental data for three-dimensional crack propagation. In the last part of this research, we present a phase-field model for fracture in Kirchoff-Love thin shells using the local maximum-entropy (LME) meshfree method. Since the crack is a natural outcome of the analysis it does not require an explicit representation and tracking, which is advantageous over techniques as the extended finite element method that requires tracking of the crack paths. The geometric description of the shell is based on statistical learning techniques that allow dealing with general point set surfaces avoiding a global parametrization, which can be applied to tackle surfaces of complex geometry and topology. We show the flexibility and robustness of the present methodology for two examples: plate in tension and a set of open connected pipes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{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{Dang,
  author    = {Dang, Trang},
  title     = {Automated Detailing of 4D Schedules},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2310},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20141006-23103},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {120},
  abstract  = {The increasing success of BIM (Building Information Model) and the emergence of its implementation in 3D construction models have paved a way for improving scheduling process. The recent research on application of BIM in scheduling has focused on quantity take-off, duration estimation for individual trades, schedule visualization, and clash detection. Several experiments indicated that the lack of detailed planning causes about 30\% non-productive time and stacking of trades. However, detailed planning still has not been implemented in practice despite receiving a lot of interest from researchers. The reason is associated with the huge amount and complexity of input data. In order to create a detailed planning, it is time consuming to manually decompose activities, collect and calculate the detailed information in relevant. Moreover, the coordination of detailed activities requires much effort for dealing with their complex constraints. This dissertation aims to support the generation of detailed schedules from a rough schedule. It proposes a model for automated detailing of 4D schedules by integrating BIM, simulation and Pareto-based optimization.},
  subject      = {Simulation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{RadmardRahmani,
  author    = {Radmard Rahmani, Hamid},
  title     = {Artificial Intelligence Approach for Seismic Control of Structures},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4135},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200417-41359},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {Abstract In the first part of this research, the utilization of tuned mass dampers in the vibration control of tall buildings during earthquake excitations is studied. The main issues such as optimizing the parameters of the dampers and studying the effects of frequency content of the target earthquakes are addressed. Abstract The non-dominated sorting genetic algorithm method is improved by upgrading generic operators, and is utilized to develop a framework for determining the optimum placement and parameters of dampers in tall buildings. A case study is presented in which the optimal placement and properties of dampers are determined for a model of a tall building under different earthquake excitations through computer simulations. Abstract In the second part, a novel framework for the brain learning-based intelligent seismic control of smart structures is developed. In this approach, a deep neural network learns how to improve structural responses during earthquake excitations using feedback control. Abstract Reinforcement learning method is improved and utilized to develop a framework for training the deep neural network as an intelligent controller. The efficiency of the developed framework is examined through two case studies including a single-degree-of-freedom system and a high-rise building under different earthquake excitation records. Abstract The results show that the controller gradually develops an optimum control policy to reduce the vibrations of a structure under an earthquake excitation through a cyclical process of actions and observations. Abstract It is shown that the controller efficiently improves the structural responses under new earthquake excitations for which it was not trained. Moreover, it is shown that the controller has a stable performance under uncertainties.},
  subject      = {Erdbeben},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Oucif,
  author    = {Oucif, Chahmi},
  title     = {Analytical Modeling of Self-Healing and Super Healing in Cementitious Materials},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4229},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200831-42296},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {208},
  abstract  = {Self-healing materials have recently become more popular due to their capability to autonomously and autogenously repair the damage in cementitious materials. The concept of self-healing gives the damaged material the ability to recover its stiffness. This gives a difference in comparing with a material that is not subjected to healing. Once this material is damaged, it cannot sustain loading due to the stiffness degradation. Numerical modeling of self-healing materials is still in its infancy. Multiple experimental researches were conducted in literature to describe the behavior of self-healing of cementitious materials. However, few numerical investigations were undertaken. The thesis presents an analytical framework of self-healing and super healing materials based on continuum damage-healing mechanics. Through this framework, we aim to describe the recovery and strengthening of material stiffness and strength. A simple damage healing law is proposed and applied on concrete material. The proposed damage-healing law is based on a new time-dependent healing variable. The damage-healing model is applied on isotropic concrete material at the macroscale under tensile load. Both autonomous and autogenous self-healing mechanisms are simulated under different loading conditions. These two mechanisms are denoted in the present work by coupled and uncoupled self-healing mechanisms, respectively. We assume in the coupled self-healing that the healing occurs at the same time with damage evolution, while we assume in the uncoupled self-healing that the healing occurs when the material is deformed and subjected to a rest period (damage is constant). In order to describe both coupled and uncoupled healing mechanisms, a one-dimensional element is subjected to different types of loading history. In the same context, derivation of nonlinear self-healing theory is given, and comparison of linear and nonlinear damage-healing models is carried out using both coupled and uncoupled self-healing mechanisms. The nonlinear healing theory includes generalized nonlinear and quadratic healing models. The healing efficiency is studied by varying the values of the healing rest period and the parameter describing the material characteristics. In addition, theoretical formulation of different self-healing variables is presented for both isotropic and anisotropic maerials. The healing variables are defined based on the recovery in elastic modulus, shear modulus, Poisson's ratio, and bulk modulus. The evolution of the healing variable calculated based on cross-section as function of the healing variable calculated based on elastic stiffness is presented in both hypotheses of elastic strain equivalence and elastic energy equivalence. The components of the fourth-rank healing tensor are also obtained in the case of isotropic elasticity, plane stress and plane strain. Recent research revealed that self-healing presents a crucial solution also for the strengthening of the materials. This new concept has been termed ``Super Healing``. Once the stiffness of the material is recovered, further healing can result as a strengthening material. In the present thesis, new theory of super healing materials is defined in isotropic and anisotropic cases using sound mathematical and mechanical principles which are applied in linear and nonlinear super healing theories. Additionally, the link of the proposed theory with the theory of undamageable materials is outlined. In order to describe the super healing efficiency in linear and nonlinear theories, the ratio of effective stress to nominal stress is calculated as function of the super healing variable. In addition, the hypotheses of elastic strain and elastic energy equivalence are applied. In the same context, new super healing matrix in plane strain is proposed based on continuum damage-healing mechanics. In the present work, we also focus on numerical modeling of impact behavior of reinforced concrete slabs using the commercial finite element package Abaqus/Explicit. Plain and reinforced concrete slabs of unconfined compressive strength 41 MPa are simulated under impact of ogive-nosed hard projectile. The constitutive material modeling of the concrete and steel reinforcement bars is performed using the Johnson-Holmquist-2 damage and the Johnson-Cook plasticity material models, respectively. Damage diameters and residual velocities obtained by the numerical model are compared with the experimental results and effect of steel reinforcement and projectile diameter is studied.},
  subject      = {Schaden},
  language  = {en}
}
@phdthesis{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{Fauth,
  author    = {Fauth, Judith},
  title     = {A process-oriented decision model for determining the permitability of construction projects},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4602},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220309-46020},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {325},
  abstract  = {In recent years, the discussion of digitalization has arrived in the media, at conferences, and in committees of the construction and real estate industry. While some areas are producing innovations and some contributors can be described as pioneers, other topics still show deficits with regard to digital transformation. The building permit process can also be counted in this category. Regardless of how architects and engineers in planning offices rely on innovative methods, building documents have so far remained in paper form in too many cases, or are printed out after electronic submission to the authority. Existing resources - for example in the form of a building information model, which could provide support in the building permit process - are not being taken advantage of. In order to use digital tools to support decision-making by the building permit authorities, it is necessary to understand the current situation and to question conditions before pursuing the overall automation of internal authority processes as the sole solution. With a substantive-organizational consideration of the relevant areas that influence building permit determination, an improvement of the building permit procedure within authorities is proposed. Complex areas - such as legal situations, the use of technology, as well as the subjective alternative action - are determined and structured. With the development of a model for the determination of building permitability, both an understanding of influencing factors is conveyed and an increase in transparency for all parties involved is created. In addition to an international literature review, an empirical study served as the research method. The empirical study was conducted in the form of qualitative expert interviews in order to determine the current state in the field of building permit procedures. The collected data material was processed and subsequently subjected to a software-supported content analysis. The results were processed, in combination with findings from the literature review, in various analyses to form the basis for a proposed model. The result of the study is a decision model that closes the gap between the current processes within the building authorities and an overall automation of the building permit review process. The model offers support to examiners and applicants in determining building permit eligibility, through its process-oriented structuring of decision-relevant facts. The theoretical model could be transferred into practice in the form of a web application.},
  subject      = {Baugenehmigung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{MizrakBilen,
  author    = {Mizrak Bilen, Burcin},
  title     = {A Power-Centered Approach to the Capitalization of Climate Change in Property Sector and Strategic Limitation},
  doi       = {10.25643/BAUHAUS-UNIVERSITAET.3840},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190107-38406},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {256},
  abstract  = {The capitalization of 'certified' sustainable building sector will be investigated over the power theory of value approach of Jonathan Nitzan and Shimshon Bichler. The study will be initiated by questioning why the environment problems are one of the first items on the agenda and by sharing the ideas of scholars who approaches the subject skeptically, because the predominant literature underlying the necessity and prominence of the topic is already well-known and adapted by the majority. Over the theory developed by Nitzan and Bichler, the concepts of capitalization, strategic sabotage, power, legitimacy, and obedience will be discussed. The hypothesis of "the absentee owners of the construction sector, holding the whip hand and capitalizing the ecology, control the growth and the creativity of green building production and make it carbon-dependent, in order to increase their profit margin" will be questioned. To strengthen the arguments in the hypothesis, the factors, the institutional arrangements, value measurement methods, which affect directly the net present value, will be investigated both in corporation and in building scale in detail, because net present value/ capitalization is asserted as the most important criteria by Nitzan and Bichler to make the investment decisions in the capitalist economic system. To trace the implications of power and the strategic sabotage that power caused, as the empirical dimension of this dissertation, an interface exploring the correlational ties between the climate responsive architecture and the ever changing political, economical, and social contexts and building economics praxis by decades will be developed and the expert interviews will be conducted with the design teams and the appraisers.},
  subject      = {Klima{\"a}nderung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hollberg,
  author    = {Hollberg, Alexander},
  title     = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment - Appendix},
  series = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment},
  journal   = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2688},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161101-26884},
  abstract  = {The building sector is responsible for a large share of human environmental impacts, over which architects and planners have a major influence. The main objective of this thesis is to develop a method for environmental building design optimization based on Life Cycle Assessment (LCA) that is applicable as part of the design process. The research approach includes a thorough analysis of LCA for buildings in relation to the architectural design stages and the establishment of a requirement catalogue. The key concept of the novel method called Parametric Life Cycle Assessment(PLCA) is to combine LCA with parametric design. The application of this method to three examples shows that building designs can be optimized time-efficiently and holistically from the beginning of the most influential early design stages, an achievement which has not been possible until now.},
  subject      = {{\"O}kobilanz},
  language  = {en}
}
@phdthesis{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}
}