@phdthesis{Hollberg,
  author    = {Hollberg, Alexander},
  title     = {A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3800},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180928-38000},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {262},
  abstract  = {The building sector is responsible for a large share of human environmental impacts. Architects and planners are the key players for reducing the environmental impacts of buildings, as they define them to a large extent. Life Cycle Assessment (LCA) allows for the holistic environmental analysis of a building. However, it is currently not employed to improve the environmental performance of buildings during the design process, although the potential for optimization is greatest there. One main reason is the lack of an adequate means of applying LCA in the architectural design process. As such, the main objective of this thesis is to develop a method for environmental building design optimization that is applicable in the design process. The key concept proposed in this thesis is to combine LCA with parametric design, because it proved to have a high potential for design optimization. The research approach includes the analysis of the characteristics of LCA for buildings and the architectural design stages to identify the research gap, the establishment of a requirement catalogue, the development of a method based on a digital, parametric model, and an evaluation of the method. An analysis of currently available approaches for LCA of buildings indicates that they are either holistic but very complex or simple but not holistic. Furthermore, none of them provide the opportunity for optimization in the architectural design process, which is the main research gap. The requirements derived from the analysis have been summarized in the form of a catalogue. This catalogue can be used to evaluate both existing approaches and potential methods developed in the future. In this thesis, it served as guideline for the development of the parametric method - Parametric Life Cycle Assessment (PLCA). The unique main feature of PLCA is that embodied and operational environmental impact are calculated together. In combination with the self-contained workflow of the method, this provides the basis for holistic, time-efficient environmental design optimization. The application of PLCA to three examples indicated that all established mandatory requirements are met. In all cases, environmental impact could be significantly reduced. In comparison to conventional approaches, PLCA was shown to be much more time-efficient. PLCA allows architects to focus on their main task of designing the building, and finally makes LCA practically useful as one of several criteria for design optimization. With PLCA, the building design can be time-efficiently optimized from the beginning of the most influential early design stages, which has not been possible until now. PLCA provides a good starting point for further research. In the future, it could be extended by integrating the social and economic aspects of sustainability.},
  subject      = {Bauentwurf},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schneider,
  author    = {Schneider, Sven},
  title     = {Sichtbarkeitsbasierte Raumerzeugung - Automatisierte Erzeugung r{\"a}umlicher Konfigurationen in Architektur und St{\"a}dtebau auf Basis sichtbarkeitsbasierter Raumrepr{\"a}sentationen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2590},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160613-25900},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {225},
  abstract  = {Das Erzeugen r{\"a}umlicher Konfigurationen ist eine zentrale Aufgabe im architektonischen bzw. st{\"a}dtebaulichen Entwurfsprozess und hat zum Ziel, eine f{\"u}r Menschen angenehme Umwelt zu schaffen. Der Geometrie der entstehenden R{\"a}ume kommt hierbei eine zentrale Rolle zu, da sie einen großen Einfluss auf das Empfinden und Verhalten der Menschen aus{\"u}bt und nur noch mit großem Aufwand ver{\"a}ndert werden kann, wenn sie einmal gebaut wurde. Die meisten Entscheidungen zur Festlegung der Geometrie von R{\"a}umen werden w{\"a}hrend eines sehr kurzen Zeitraums (Entwurfsphase) getroffen. Fehlentscheidungen die in dieser Phase getroffen werden haben langfristige Auswirkungen auf das Leben von Menschen, und damit auch Konsequenzen auf {\"o}konomische und {\"o}kologische Aspekte. Mittels computerbasierten Layoutsystemen l{\"a}sst sich der Entwurf r{\"a}umlicher Konfigurationen sinnvoll unterst{\"u}tzen, da sie es erm{\"o}glichen, in k{\"u}rzester Zeit eine große Anzahl an Varianten zu erzeugen und zu {\"u}berpr{\"u}fen. Daraus ergeben sich zwei Vorteile. Erstens kann die große Menge an Varianten dazu beitragen, bessere L{\"o}sungen zu finden. Zweitens kann das Formalisieren von Bewertungskriterien zu einer gr{\"o}ßeren Objektivit{\"a}t und Transparenz bei der L{\"o}sungsfindung f{\"u}hren. Um den Entwurf r{\"a}umlicher Konfigurationen optimal zu unterst{\"u}tzen, muss ein Layoutsystem in der Lage sein, ein m{\"o}glichst großes Spektrum an Grundrissvarianten zu erzeugen (Vielfalt); und zahlreiche M{\"o}glichkeiten und Detaillierungsstufen zur Problembeschreibung (Flexibilit{\"a}t), sowie Mittel anzubieten, mit denen sich die Anforderungen an die r{\"a}umliche Konfiguration ad{\"a}quat beschreiben lassen (Relevanz). Bez{\"u}glich Letzterem spielen wahrnehmungs- und nutzungsbezogene Kriterien (wie z. B. Grad an Privatheit, Gef{\"u}hl von Sicherheit, Raumwirkung, Orientierbarkeit, Potenzial zu sozialer Interaktion) eine wichtige Rolle. Die bislang entwickelten Layoutsysteme weisen hinsichtlich Vielfalt, Flexibilit{\"a}t und Relevanz wesentliche Beschr{\"a}nkungen auf, welche auf eine ungeeignete Methode zur Repr{\"a}sentation von R{\"a}umen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind. Die in einem Layoutsystem verwendeten Raumrepr{\"a}sentationsmethoden bestimmen die M{\"o}glichkeiten zur Formerzeugung und Problembeschreibung wesentlich. Sichtbarkeitsbasierte Raumrepr{\"a}sentationen (Sichtfelder, Sichtachsen, Konvexe R{\"a}ume) eignen sich in besonderer Weise zur Abbildung von R{\"a}umen in Layoutsystemen, da sie einerseits ein umfangreiches Repertoire zur Verf{\"u}gung stellen, um r{\"a}umliche Konfigurationen hinsichtlich wahrnehmungs- und nutzungsbezogener Kriterien zu beschreiben. Andererseits lassen sie sich vollst{\"a}ndig aus der Geometrie der begrenzenden Oberfl{\"a}chen ableiten und sind nicht an bestimmte zur Formerzeugung verwendete geometrische Objekte gebunden. In der vorliegenden Arbeit wird ein Layoutsystem entwickelt, welches auf diesen Raumrepr{\"a}sentationen basiert. Es wird ein Evaluationsmechanismus (EM) entwickelt, welcher es erm{\"o}glicht, beliebige zweidimensionale r{\"a}umliche Konfigurationen hinsichtlich wahrnehmungs- und nutzungsrelevanter Kriterien zu bewerten. Hierzu wurde eine Methodik entwickelt, die es erm{\"o}glicht automatisch Raumbereiche (O-Spaces und P-Spaces) zu identifizieren, welche bestimmte Eigenschaften haben (z.B. sichtbare Fl{\"a}che, Kompaktheit des Sichtfeldes, Tageslicht) und bestimmte Relationen zueinander (wie gegenseitige Sichtbarkeit, visuelle und physische Distanz) aufweisen. Der EM wurde mit Generierungsmechanismen (GM) gekoppelt, um zu pr{\"u}fen, ob dieser sich eignet, um in großen Variantenr{\"a}umen nach geeigneten r{\"a}umlichen Konfigurationen zu suchen. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, dass die entwickelte Methodik einen vielversprechenden Ansatz zur automatisierten Erzeugung von r{\"a}umlichen Konfigurationen darstellt: Erstens ist der EM vollst{\"a}ndig vom GM getrennt, wodurch es m{\"o}glich ist, verschiedene GM in einem Entwurfssystem zu verwenden und somit den Variantenraum zu vergr{\"o}ßern (Vielfalt). Zweitens erlaubt der EM die Anforderungen an eine r{\"a}umliche Konfiguration flexibel zu beschreiben (unterschiedliche Maßst{\"a}be, unterschiedlicher Detaillierungsgrad). Letztlich erlauben die verwendeten Repr{\"a}sentationsmethoden eine Problembeschreibung vorzunehmen, die stark an der Wirkung des Raumes auf den Menschen orientiert ist (Relevanz). Die in der Arbeit entwickelte Methodik leistet einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung evidenzbasierter Entwurfsprozesse, da sie eine Br{\"u}cke zwischen der nutzerorientierten Bewertung von r{\"a}umlichen Konfigurationen und deren Erzeugung schl{\"a}gt.},
  subject      = {Architektur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heidenreich,
  author    = {Heidenreich, Christian},
  title     = {Adaptivit{\"a}t von freigeformten Fl{\"a}chentragwerken - M{\"o}glichkeiten zur Steigerung der Effizienz von Faserverbundstrukturen im Bauwesen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2551},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160314-25512},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {180},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit fokussiert die Optimierung freigeformter adaptiver Faserverbundfl{\"a}chentragwerke auf Basis einer entwickelten und auf einem parametrischen Gesamtmodell basierenden Entwurfsmethode. Die {\"U}bertragung adaptiver, nat{\"u}rlich inspirierter Vorg{\"a}nge stellt eine weitreichende Inspirationsquelle dar. Adaptive Tragwerke k{\"o}nnen unter Anwendung von Smart Materials als materialsparende, filigrane Tragwerke ausgef{\"u}hrt werden. Die Erf{\"u}llung der Grenzzust{\"a}nde der Tragf{\"a}higkeit und der Gebrauchstauglichkeit wird nicht allein {\"u}ber die Querschnittsabmessungen sichergestellt. Die notwendige Bauteilsteifigkeit kann vielmehr durch Eintragung von Aktivierungsenergie (Operational Energy) realisiert werden. Auf diese Weise kann die aufgrund der Bauteilabmessungen gebundene Energie (Embodied Energy) minimiert werden. Die entwickelte Entwurfsmethode erm{\"o}glicht die Auslegung und Optimierung materialminimierter Schalentragwerke in einem mehrstufigen Prozess. Hierbei wird aus tragwerksplanerischer Sicht die numerische Formfindung, die statische Berechnung und die Aktor- und Sensorpositionierung berechnet. Zudem werden Analysen hinsichtlich der Nachhaltigkeit auf Basis einer Lebenszyklusanalyse durchgef{\"u}hrt. Aufgrund der unterschiedlichen, sich aber gegenseitig beeinflussenden Kriterien, ist eine Optimierung durchzuf{\"u}hren. In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Definition zul{\"a}ssiger {\"O}kobilanzkennwerte von Smart Materials auf Basis der Energiedifferenz zwischen einer passiven und einer adaptiven Struktur vorgestellt. Anhand dieser Kennwerte kann die Entwicklung zuk{\"u}nftiger Smart Materials unter dem Aspekt der ganzheitlichen Nachhaltigkeit erfolgen. Die Allgemeing{\"u}ltigkeit und {\"U}bertragbarkeit der Entwurfsmethode auf weitere Tragsysteme im Bauwesen und speziell anderer Materialkonstellationen wird anhand verschiedener Beispiele aufgezeigt.},
  subject      = {Entwurf},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schuetz,
  author    = {Sch{\"u}tz, Stephan},
  title     = {Von der Faser zum Haus : Das Potential von gefalteten Wabenplatten aus Papierwerkstoffen in ihrer architektonischen Anwendung},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3804},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181010-38044},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {223},
  abstract  = {Der vorliegende Text beschreibt die intensive Erforschung von Wabenplatten aus Papierwerkstoffen, die durch Faltprozesse neue r{\"a}umliche Zust{\"a}nde einnehmen k{\"o}nnen und somit ihr urspr{\"u}ngliches Anwendungsspektrum erweitern. Die gezeigten L{\"o}sungsans{\"a}tze bewegen sich dabei im Spannungsfeld von Architektur und Ingenieurbau, denn die gefalteten Bauteile sind nicht nur {\"a}ußerst tragf{\"a}hig sondern besitzen auch eine {\"a}sthetische Form. Die entwickelten Verfahren und Konstruktionen werden auf einem hohen architektonischen Niveau pr{\"a}sentiert und mit einfachen ingenieurtechnischen Methoden verifiziert. Zur L{\"o}sungsfindung werden geometrische Verfahren ebenso angewendet wie konstruktive Faustformeln und Recherchen aus Architektur und Forschung. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Untersuchung von Faltungen in Wabenplatten. W{\"a}hrend der Auseinandersetzung mit der Thematik erschienen jedoch viele weitere Aspekte als sehr interessant und bearbeitungsw{\"u}rdig. Als theoretische Grundlage dieser Arbeit werden deshalb die geschichtliche Entwicklung und die gesellschaftliche Bedeutung von Papier und Papierwerkstoffen analysiert und deren Produktionsprozesse beleuchtet. Diese Vorgehensweise erm{\"o}glicht eine Einordnung des Potentials und der Bedeutung des Werkstoffs Papier. Der Kontext der Arbeit wird dadurch gest{\"a}rkt und f{\"u}hrt zu interessanten zuk{\"u}nftigen Forschungsans{\"a}tzen. Intensive Untersuchungen widmen sich der geometrischen Bestimmung von Faltungen in Wabenplatten aus Papierwerkstoffen sowie deren Manifestation als konstruktive Bauteile. Auch die statischen Eigenschaften der Elemente und ihr Konstruktionspotential werden erforscht und aufbereitet. Wichtige Impulse aus Forschung und Technik fließen in die Recherche der Arbeit ein und erlauben die Verortung der Ergebnisse im architektonischen Kontext. Versuchsreihen und Materialstudien an Prototypen belegen die Ergebnisse virtueller und rechnerischer Studien. Konzepte zur parametrischen Berechnung und Visualisierung der Forschungsergebnisse werden pr{\"a}sentiert und zeigen zukunftsf{\"a}hige Planungshilfen f{\"u}r die Industrie auf. Etliche Testreihen zu unterschiedlichsten Abdichtungskonzepten f{\"u}hren zur Realisierung eines sehenswerten Experimentalbaus. Er erlaubt die dauerhafte Untersuchung der entwickelten Bauteile unter realistischen Bedingungen und best{\"a}tigt deren Leistungsf{\"a}higkeit. Dadurch wird nicht nur ein dauerhaftes Monitoring und eine Evaluierung der Leistungsdaten m{\"o}glich sondern es wird auch der sichtbare Beweis erbracht, dass mit Papierwerkstoffen effiziente und hochwertige Architekturen zu realisieren sind, welche das enorme gestalterische Potential von gefalteten Wabenplatten ausnutzen.},
  subject      = {Tragendes Teil},
  language  = {de}
}