UB Weimar OPUS 4.6.3

Computer-generated Urban Structures (2004)

König, Reinhard ; Bauriedel, Christian

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.

Eignung alumosilikatischer Polymerbinder zur Modifizierung von Lehmbaustoffen (2004)

Schiecke, Steffen

Der Einsatz von Lehmbaustoffen stößt an Grenzen, wenn das Material Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Die vorliegende Arbeit enthält Untersuchungen zur Verbesserung der Wasserbständigkeit von Lehmbaustoffen. Es konnte gezeigt werden, dass mittels alumosilikatischer Polymerbinder der Widerstand von Lehmbaustoffen gegen Feuchteeinwirkung erheblich verbessert werden kann. Die positiven bauklimatischen Eigenschaften werden dabei nicht negativ beeinflusst.

Tag des Baubetriebs 2004 - Tagungsbeiträge "Planungshaftung in der Bauausführung" (2004)

Beiträge zum Tag des Baubetriebs „Planungshaftung in der Bauausführung“ am 16 März 2004 in Weimar der Professur für Baubetrieb und Bauverfahren an der Bauhaus-Universität Weimar.

Der mediale Raum der Architektur (2004)

Zierold, Sabine

Der architektonische Raum wird als ein Medium der Kommunikation im Kontext der >neuen< Medien begriffen, aus der Erkenntnis, dass er schon immer ein Medium war und aus einer komplexen Medienstruktur in Abhängigkeit von anderen Medien besteht. Im Prozess von Handlung und Kommunikation ist der architektonische Raum das Medium, das räumliche Nähe von Individuen über alle Sinne und das Bewusstsein gleichzeitig intensiv ermöglicht. Der architektonische Raum als immersives Kommunikationsmedium erreicht im Zeitalter der >neuen< Medien eine neue Dimension, indem mehr und andere Wirklichkeitsalternativen der Kommunikation zur Verfügung stehen. N. Luhmann folgend, wird die Architektur aus der Sicht der Form/Medium-Differenz systemtheoretisch als strukturierter Möglichkeitsraum betrachtet. Der Raum ist das Medium für Formen des architektonischen Raumes, in dem Architektur überhaupt erst wirksam wird. Umgekehrt sind die Formen des architektonischen Raumes Medien für die Wahrnehmung einer Vielzahl von räumlichen Wirklichkeiten. Eine Fassade aus Stein oder Glas ist gebaute Form und kann als Medium Information kommunizieren. Medien werden ihrer Bestimmung um so besser gerecht, je mehr sie sich der Aufmerksamkeit entziehen und wie transparente Fenster hinter der Oberfläche der sinnlichen Wahrnehmung zurücktreten. Als >unwahrnehmbares< Medium ist der architektonische Raum damit eine hintergründige >Wirkungsmacht<, eine Bühne für die Entfaltung von Wirkung, Atmosphäre und Bewegung. Seine physische Wirklichkeit war schon immer durch virtuelle Wirklichkeiten oder Realitäten entgrenzt, die durch Techniken und Technologien der Simulation als künstliche Welten wahrnehmbar und kommunizierbar werden. Dies kann an tradierten Beispielen der gotischen Kathedrale, dem Panorama, den panoptischen Räumen, dem Theater, Kino oder den kontinuierlichen Räumen von der Moderne bis heute aufgezeigt weren. Virtuelle Räume gotischer Glasbilder oder barocker Decken- und Wandbilder im Medium des architektonischen Raumes sind uns geläufig. Die Immersion, das Eintauchen in diese virtuellen Wirklichkeitsspären löst die Wahrnehmung der eigenen körperlichen Präsenz in ihnen aus. Das Potential des virtuellen Raumes der Architektur besteht im Vergleich zu anderen virtuellen Realitäten von Text, Bild oder digitalen Medien in seiner Gebundenheit an die physische, räumliche Reizstruktur, der er die Eindringlichkeit und Komplexität seiner Wirkung verdankt. Es werden unterschiedliche Wechselwirkungen und gemeinsame Entwicklungen von zeitgenössischen Beispielen der Architektur mit den >neuen< Medien aufgezeigt. In der »sensitiven Wand« wird die physische Raumgrenze durch die Integration neuer Techniken und Technologien digitaler, elektronischer Medien etwas extrem Flexibles und Formbares in Interaktion mit dem Benutzer. Der H2O Pavillon (Oosterhuis und NOX, 1997) ist ein Beispiel dafür. Der ausgeprägt polysensorische Immersionsraum steht für die Einheit von digitaler und architektonischer Simulation. Die metaphorische Welt von Höhle und Quelle des Thermalbades Vals (P.Zumthor, 1996) ist die räumliche Reflexion auf die metaphorische Struktur virtueller Räume der >neuen< Medien. Die simulierte Wirklichkeit in den Medien Wasser, Stein und architektonischer Raum produziert schöpferisch den polysensorischen immersiven Zugang in die virtuellen Welten >authentischer< physischer Umgebung. Das >Sichtbare< im Medium Raum der Architektur ist ohne das >Unsichtbare< nicht zu begreifen bzw. das sinnlich Wahrnehmbare nicht ohne das Unwahrnehmbare. Das Erkennen dieser Relation von Form und Medium ermöglicht die Formulierung des neuen Begriffes des medialen Raumes der Architektur, der zur Basis für eine Medientheorie der Architektur wird, als Sichtweise der Entgrenzung des physischen Raumes durch den virtuellen Raum für die subjektive Wahrnehmung, Handlung und Kommunikation.

MANFRED LEHMBRUCK - Ein Architekt der Moderne (2004)

Wagner, Sebastian

Diese erste umfassende Monographie über den Architekten, Professor und Museumsmann Manfred Lehmbruck (Paris 1913 – Stuttgart 1992) konzentriert sich neben dem Lebensweg und den theoretischen Arbeiten Lehmbrucks zum Museumsbau auf die drei realisierten Museumsbauten: das Reuchlinhaus Pforzheim, das Wilhelm-Lehmbruck-Museum Duisburg und das Federseemuseum Bad Buchau. Aber auch die drei anderen bedeutenden Gebäudeensembles, die Pausa AG Mössingen, die Berufsschule und das Stadtbad Stuttgart-Feuerbach und der Solitär der Mittelschule in Mössingen, alle fertiggestellt in den Sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts, werden ausführlich besprochen. Das umfassende Werkverzeichnis im Anhang zeigt deutlich den Einfluß, den seine Lehrer, allen voran Ludwig Mies van der Rohe, aber auch Heinrich Tessenow, Paul Bonatz und Auguste Perret, auf die Architektursprache Lehmbrucks gehabt haben.

Die Aufsichtspflicht (und Klärungspflicht) des Architekten, Architekten- und Ingenieurhaftung, Berufshaftpflichtversicherungen (2004)

Planker, Markus

Der Architektenvertrag als Werkvertrag (Konsequenzen: Haftung für den Werkerfolg, keine abschließende Bestimmung des vom Architekten geschuldeten Leistungsumfanges durch den Tätigkeitskatalog etwa von § 15 HOAI), vertragliche und außervertragliche Haftungstatbestände (vertragliche Ansprüche des Auftraggebers gegen den Architekten, Haftung gegenüber Dritten aufgrund des Architektenvertrages), typische Haftungsrisiken des Architekten, insbesondere im Kostenbereich sowie für Planungs- und Objektüberwachungsfehler (Haftung des Architekten für Überschreitung der Baukosten, Architektenhaftung bei Planungs- und Objektüberwachungsfehlern), Zulässigkeit der Vereinbarung von Haftungsbeschränkungen, Berufshaftpflichtversicherung für Architekten und Ingenieure

Qualitätssicherung in der Bauausführung (2004)

Weyhe, Stefan

Baumängel und Bauschäden in der Bauwirtschaft, Auswirkungen von Liberalisierung und Deregulierung auf die Bauqualität, Grundlagen zur Theorie der Bauqualität, die Praxis der baubegleitenden Qualitätssicherung, Kritik an der baubegleitenden Qualitätssicherung, Folgerungen für neue Ansätze

Sondervorschläge und Alternativen mit allen Konsequenzen (2004)

Beyer, Hartmut

Der Verfasser begründet zunächst die aktive Erarbeitung von Sondervorschlägen und Alternativen. Im zweiten Abschnitt erfolgt die inhaltliche Strukturierung der Nebenangebote. Im Folgenden werden die Probleme beim Durchsetzen der Sondervorschläge bei der öffentlichen Hand und privaten Auftraggebern und als Alternative dazu das STRABAG teamconcept beschrieben. Im letzten Bereich wird die Verantwortung des Bauunternehmens unterstrichen und ein positives Resümee gezogen.

Fachkunde des Generalunternehmers versus Fachkunde des Fachbetriebes – Praxisbericht zur Ausführung eines GU-Auftrages (2004)

Schäffler, Michael

Möglichkeiten der Projektrealisierung: Einzelvergabe der Planungs- und Bauaufgaben, Vergabe aller Planungs- und Bauaufgaben an einen Generalunternehmer. Die frühzeitige Einbindung eines erfahrenen und fachkundigen Generalunternehmers gibt dem Auftraggeber die Möglichkeit, bei minimiertem Risiko zu einer wirtschaftlich und bautechnisch optimalen Lösung seiner Bauaufgabe zu kommen.

Planungshaftung bei Verträgen auf der Basis funktionaler oder teilfunktionaler Leistungsbeschreibung (2004)

Kapellmann, Klaus D.

Funktionale Leistungsbeschreibung, das auf die Planung anzuwendende Recht, vertragliche Zuteilung der Planungspflicht, fehlerhafte Auftraggeberplanung, Probleme beim Construction Management

Was muss eine öffentliche Ausschreibung leisten? (2004)

Portz, Norbert

Voraussetzungen einer ordnungsgemäßen Ausschreibung, Beachtung des Vergaberechtssystems, Vergaberecht bei Privatisierungen, Abgrenzung zwischen VOL- und VOF-Verfahren, ordnungsgemäße Schwellenwertermittlung, Finanzierung und Planung, richtige Vergabeart, richtige Leistungs- und Aufgabenbeschreibung, ordnungsgemäße Wertung, Aufhebung der Ausschreibung, ordnungsgemäßer Vergabevermerk

Was ist die richtige Systemantwort auf die sich atomisierende Bauwirtschaft? (2004)

Bargstädt, Hans-Joachim

Nur durch Aufträge entsteht das Potenzial, die hochwertigen und modernen Produkte, Verfahren und Systeme auch erfolgreich und vielfach in die Realität umzusetzen. Deshalb sind auch im traditionellen Bauwesen die Mechanismen des Marketings für die Akquisition zu analysieren und hinterfragt der Verfasser das Bild von Baubetrieben als kompetente Anbieter für alle Phasen des Bauens vom Baustoff bis zur Inbetriebnahme eines schlüsselfertigen Objektes. Systemanbieter bereiten die Basis für eine innovative und vernetzte Arbeitsweise.

Zur praktischen Anwendung numerischer Analysemethoden für Stabilitätsprobleme (2004)

Lehmkuhl, Hansjörg

In der täglichen Ingenieurpraxis werden in zunehmenden Maße numerische Analysen im Rahmen der Finite-Elemente-Methode auch zur Untersuchung stabilitätsgefährdeter Strukturen eingesetzt. Für die aktuelle Praxis, insbesondere im konstruktiven Stahlbau, ist jedoch festzustellen, dass zwischen der fortgeschrittenen Theorie und dem Niveau der praktischen Anwendung numerischer Stabilitätsanalysen eine große Kluft besteht. Aus praktischer Sicht erscheint es unumgänglich, die weiter wachsende Diskrepanz zwischen den umfangreichen theoretischen Möglichkeiten und der gegenwärtigen Praxis abzubauen. Damit steht der praktisch tätige Ingenieur vor der Aufgabe, sein Wissen auf dem Gebiet numerischer Stabilitätsanalysen zu vertiefen und bereits vorhandene FE-Programme um Berechnungsalgorithmen für umfassende numerische Stabilitätsanalysen zu erweitern. Dafür werden in der Arbeit die Grundlagen einer FEM- orientierten modernen Stabilitätstheorie einheitlich und aus Sicht einer praktischen Anwendung aufbereitet. Die Darstellung von realisierten programmtechnischen Umsetzungen für erweiterte Analysenmethoden wie Nachbeulanalysen, Pfadwechsel und Approximationen imperfekter Pfade ermöglicht eine Erweiterung des Methodenvorrates. Die innerhalb der Arbeit untersuchten Beispiele zeigen, dass durch die Anwendung der behandelten Verfahren das Tragverhalten einer stabilitätsgefährdeten Struktur wesentlich besser eingeschätzt werden kann als bei Beschränkung auf die herkömmlichen Analysemethoden.

Numerische Auswertung des Einflusses von Baugrundkenngrößen auf die Erstellung von Baugrundmodellen für ein Linienbauwerk (2004)

Wöhlecke, Guido

Die Entstehung des Baugrundes ist geprägt durch die Genese und von anthropogenen Einflüssen. In der Arbeit werden auf der Grundlage isotroper Betrachtungen im Halbraum Prognosen für unbeprobte Bereiche eines linienförmigen Bauwerkes erstellt. Aufbauend auf dem bekannten Algorithmus der Geostatistik werden Berechnungen mit deterministischen Eingangsgrößen durchgeführt. Diese sind in einem Datensatz zusammengefasst und gehen ohne Unterteilung bzw. Bildung von (Homogen)Bereichen in die Schätzungen ein. Zur Anwendung kam dabei die an der Professur Grundbau der Bauhaus-Universität Weimar entwickelte Software GeoStat. Nach der Variogrammanalyse folgten geostatistische Berechnungen mit dem Ordinary und dem Universal Kriging. Der genutzte Datensatz unterlag dabei mehrfachen Modifikationen, um Unterschiede in der Ergebnisbildung beobachten zu können. Die Krigingschätzungen wurden für subjektiv ausgewählte Beprobungspunkte erstellt, die mit Referenzprofilen verglichen werden konnten. Im Ergebnis traten für alle durchgeführten Simulationen erhebliche Abweichungen der berechneten Werte zu den Referenzprofilen auf. Die Verwendung von Datensätzen ohne eine vorherige Bearbeitung und Unterteilung in Homogenbereiche erweist sich als nicht ratsam. Vielmehr ist es notwendig kompliziertere Krigingvarianten einzusetzen bzw. die benutzten Methoden mit anderen Verfahren zu kombinieren.

Überwältigen und schmeicheln. Der physiologische, symbolische und ganzheitliche Körper in der Architektur. (2004)

Ötsch, Silke

Der menschliche Körper ist Bezugspunkt von repräsentativen Strömungen der zeitgenössischen Architektur, so lautet die Hauptthese der Dissertation. Bislang wurde das zeitgenössische architekturimmanente Konzept des Körpers größtenteils selektiv und anhand wenig repräsentativer Beispiele von der Kritik behandelt: Ein auf physiologische Gesichtspunkte reduzierter Körper interagiert mit Bauten der klassischen Moderne oder neuen Medientechnologien. Eine umfassende Beschäftigung mit theoretischen Konzepten des Körpers und mit dem Fallbeispiel der zeitgenössischen Hotel- und Kasinoarchitektur in Las Vegas zeigt, dass der Begriff des Körpers komplexer geworden ist, womit der Bezug zum Körper weniger augenfällig erscheint. Der Ansatz der Phänomenologie, Erklärungsmuster durch eine Hinwendung zum Körper zu erhalten wird von verschiedenen Autoren in Frage gestellt. Wenn die Grenzen von Körper bzw. Leib und Umwelt nicht mehr zu bestimmen sind, tauge der Begriff nicht als Letztbegründung. Diese Kritik kann entkräftet werden, wenn auf das Modell der animate form der Philosophin Sheets-Johnstone zurückgegriffen wird. Dieses Konzept führt über Merleau-Pontys Körperbegriff hinaus, der Sheets-Johnstones Aussage nach abstrakt sei. Insbesondere eine Hinwendung zum taktil-kinästhetischen Körper liefert neue Perspektiven. Damit ist es sinnvoll, Architektur in ihrer Beziehung zum Körper zu beurteilen, weil der Körper definierbar und eingrenzbar ist. Anhand des Fallbeispiels der Hotel- und Kasinoarchitektur von Las Vegas kann aufzeigt werden, in welcher Weise sich Planer heute auf den Körper beziehen. Architektur geht in einem Megamedium auf, umgesetzt mit unterschiedlichen Techniken der Umweltgestaltung. Sowohl die Quantität als auch die Qualität der eingesetzten Reize nimmt zu. Dabei werden vor allem Reize eingesetzt, die tendenziell unbewusst wahrgenommen werden. Neben der Abstimmung auf die Sinne und die physische Beschaffenheit wird die symbolische Prägung des Körpers beachtet. Wünsche und Vorstellungen der Nutzer werden über Zielgruppenanalysen ermittelt und finden ihre Entsprechung in semiotischen Architekturelementen. Diese werden so gestaltet, dass der Nutzer den semiotischen Gehalt zugleich sinnlich erfährt. Dieses Konzept des Körpers wird als ganzheitlicher Körper bezeichnet. Aufschlussreich ist ein Vergleich mit Vorstellungen des Körpers vorausgehender Phasen, so z.B. dem Modell, das sich aus Scott Brown, Venturi und Izenours Buch Learning from Las Vegas ableiten lässt, und das sich ebenso aus Texten und Bauten von Zeitgenossen wie Lynch, Norberg-Schulz und Kahn herausarbeiten lässt. Über die Beschäftigung der Architekturtheoretiker mit der Sinneswahrnehmung entsteht ein Bewusstsein für den Einfluss des Symbolischen, das eine subjektive, durch das soziale und kulturelle Umfeld geprägte Wahrnehmung hervorbringt. Der Körper ist eingebettet in symbolische Systeme wie Konventionen und Traditionen, die sein Handeln bestimmen. Dahingegen beziehen sich Vertreter der klassischen Moderne hauptsächlich auf die physiologischen Eigenschaften des Körpers, seine Abmessungen und Bewegungsabläufe, wie Texte, Bauten und Menschmodelle z.B. von Meyer, Neutra, Le Corbusier und Neufert zeigen. Es fällt auf, dass in Texten über Architektur von Las Vegas häufig Begriffe vorkommen, die zugleich zentrale Termini der Phänomenologie sind, wie Atmosphäre und der englische Begriff experience. Es zeigt sich, dass sich die Bedeutungen der philosophischen Termini in der Architektur des Fallbeispiel widerspiegelt. Anders als die vorschnelle Etikettierung der Architekturströmung als „Erlebnisarchitektur“ suggeriert, bezieht sich der Begriff experience auf eine Ausrichtung an der Erfahrung. Diese ist das Resultat der langfristigen Prägung einer konkreten Nutzergruppe durch den in der Umwelt agierenden und durch seine symbolische Prägung beeinflussten Körper. Die Erfahrung impliziert das Erlebnis, als kurzfristige Interaktion von Körper und Umwelt. Am Fallbeispiel kann außerdem gezeigt werden, dass Techniken zur Schaffung von Atmosphären eingesetzt werden. In Anlehnung an den Philosophen Böhme kennzeichnen sich Atmosphären durch eine besondere Nähe von Architektur und Körper. Die Tatsache, dass Architekten gezielt Atmosphären schaffen, die gemeinhin nicht der Strömung der „Erlebnisarchitekur zugerechnet werden, weist darauf hin, dass sich das Leitbild des ganzheitlichen Körpers in unterschiedlichen Kontexten findet. Im Gegensatz zu Thesen Eisenmans oder Jamesons, die eine Entfremdung von Körper und Raum bzw. das Ende des anthropozentrischen Weltbilds feststellen, propagieren Planer wie Jerde die Herstellung von Architektur, die Nutzer und Umwelt in einer übergeordneten Ganzheit vereint. Ganzheit kann aber trotz feinerer Abstimmung auf den Körper nur grenzwertig erreicht werden, da Nutzer nicht vollständig erfasst werden können, sich die Planungen auf bestimmte Zielgruppen beschränken und die Interessen von Planer und Nutzer verschieden sind.

Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen (2004)

Wuttke, Frank

In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberflächenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit können wie folgt definiert werden: a) Die Entwicklung eines geeigneten theoretischen Modells als Grundlage zur Untersuchung des Standortes hinsichtlich vorhandener Bodensteifigkeiten. b) Die Entwicklung einer neuen Inversionsmethodik unter Berücksichtigung aller auftretenden Moden im Oberflächenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs für beliebig geschichtete Böden, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenität approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgeführt. Die Lösung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden Lösung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums übertragen. Die daraus sich ergebende Lösung ist in ein Körperwellen- und ein Oberflächenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsmöglichkeit der erhaltenen Lösungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische Lösungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden müssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten Böden bei durchlaufenden Oberflächenwellenfeldern simuliert und untersucht. Für die Untersuchung der Profile wurde hauptsächlich die Modale Superposition von Oberflächenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberflächenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den üblichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchführung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschränkten Aussagefähigkeit dieses Verfahrens zu auftretenden höheren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das räumlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. Für die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gewählt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik überwiegt den Nachteil der lokalen Suche nach dem Fehlerminimum. Zum Erreichen der stabilen und zielgerichteten Inversion wird der Levenberg-Marquardt Algorithmus, zusammen mit der Wichtung der Dispersionsäste entsprechend ihres Anregungsverhaltens in den Dispersionsspektren, eingesetzt. Von Vorteil hat sich innerhalb der Arbeit die gleichzeitige Behandlung von theoretischen und experimentellen Parameterstudien erwiesen, da sich Ergebnisse und Erkenntnisse beider Seiten ergänzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgeführt werden. Zusätzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig überprüft werden.

Architektonische Grundlage für die Entwicklung von barrierefreien berufsbildenden Schulen für die Integration von Seh- und Mobilitätsbehinderten sowie nichtbehinderten Menschen in Vietnam (2004)

Nguyen, Thu Huong

Im Gegensatz zu Industrieländern wird das barrierefreie und behindertengerechte Planen und Bauen von öffentlichen Gebäuden in Entwicklungsländern aus wirtschaftlichen und sozialen Gründen nur ungenügend berücksichtigt und realisiert. Die Analyse von international vorhandenen Normen und Richtlinien zeigte, dass in Vietnam die Integration behindertengerechter Konzepte in Bauplanungen erst seit dem Jahr 2002 stattfindet, wohingegen diese in China bereits seit den 80er Jahren und in den Industrienationen wie Deutschland und Amerika sogar schon seit drei Jahrzehnten Anwendung findet. Die ungenügende Berücksichtigung behindertengerechter Baukonzepte in öffentlichen Einrichtungen, so auch vor allem in Berufsschulen bewirkt eine drastische Reduzierung des Ausbildungsplatzangebotes und eine resultierende Perspektivlosigkeit für behinderte Menschen. Durch die schnelle Errichtung barrierefreier, behindertengerechter Ausbildungseinrichtungen sollen sich die Chancen auf einen Ausbildungsplatz für behinderte Vietnamesen deutlich verbessern. Mit dem Erhalt eines Ausbildungsplatzes wird diesen Menschen nicht nur eine Integration in die Gesellschaft sondern langfristig gesehen auch finanzielle Selbständigkeit und somit Unabhängigkeit von der Familie ermöglicht. Als Grundlage des angestrebten Umwandlungsprozesses von der herkömmlichen barrierebelasteten Bauplanung zur Berücksichtigung von behinderten Menschen durch behindertengerechte Planungskonzepte wurden Bauzeit, Bauumfang und Baukosten eingehend analysiert. Dieser vergleichenden Betrachtung der Bauplanungen entwuchsen zwei neue barrierefreie Berufschultypen. Der neue Berufsschultyp 1 – Der Dezentralisierungstyp zeichnet sich durch einen geringfügigen Bauumfang und durch seine einfache Baukonstruktion aus und ermöglicht somit eine schnelle Reaktion auf den gravierenden Ausbildungsplatzmangel für behinderte Menschen. Dieser kostengünstige Berufsschultyp wurde entwickelt, um sehr kurzfristig eine schnelle Erhöhung des Ausbildungsplatzangebotes für behinderte Menschen zu schaffen. Siedlungs- und Wohngebiete bzw. Dörfer eignen sich am besten als Standort für den Berufsschultyp 1. Das ursprüngliche Wohnumfeld bliebe den behinderten Schülern erhalten und damit einhergehend auch die seelische Unterstützung durch deren Familien. Der familiennahe Standort der Berufsschule würde somit sowohl den Lehrern als auch den Schülern eine große seelische Last abnehmen. Des Weiteren ließe sich eine Berufsschule vom Typ 1 schnellstens errichten, so dass die Ausbildung der behinderten und nicht behinderten Schüler sofort aufgenommen werden könnte. Im Zuge der Entwicklung des neuen Berufsschultyps 2 – Dem Zentralisierungstyp - wurden internationale Standards angestrebt. Dieser Berufsschultyp bietet eine umfangreichere Flexibilität in seiner Nutzungsart, ein umfassenderes Angebot an Ausbildungsgängen und ein weitaus größeres Feld der Integration. Der Berufsschultyp 2 ist ein komplexer Bau, mit einem größeren Bauumfang als Berufsschultyp 1. Bei der Errichtung dieser Berufsschultypen ist mit einer langfristigen Planungs- und Bauzeit zu rechnen. Der Stadtrand wird als der optimale Standort zur Errichtung der Berufsschule vom Typ 2 angesehen. Von dort aus ließen sich die öffentlichen Service der Stadt effizient nutzen. Als Bewertungsgrundlage für eine optimale Entwicklung der beiden neuen Berufsschultypen dienen Basisdaten aus umfassenden Analysen über verschiedenste Betrachtungsebenen. Unter Nutzung der in Deutschland und USA bestehenden gesetzlichen Grundlagen sollen barrierefreie Planungsempfehlungen, gezielt für die Errichtung behindertengerechter berufsausbildender Schulen in Vietnam, abgleitet werden, um ein gemeinsames Lernen von seh- und mobilitätsbehinderten sowie von nicht behinderten Menschen zu ermöglichen. Bei den Planungsempfehlungen finden nicht nur die unterschiedlichen menschlichen Körpergrößen der verschiedenen Bevölkerungsgruppen sondern auch die unterschiedliche Lebensweise der Vietnamesen sowie die Klimabedingungen in Vietnam Berücksichtigung. Bei der Planung von behindertengerechten Ausbildungs- und Schuleinrichtungen ist es wichtig, die Körpergröße der Menschen des jeweiligen Landes zu berücksichtigen. Als Orientierungsmaß für die Körpergröße vietnamesischer Menschen wurde ein Richtfaktor definiert und eingesetzt. Anhand der o.g. Richtfaktorgrößen wurden detaillierte Planungsempfehlungen für barrierefreies Lernen und Wohnen herausgearbeitet.

Die Bedeutung von klassischen Elementen in virtueller Architektur - Untersucht am Beispiel der Wand (2004)

Jakob, Patrick

Die Dissertation exploriert und evaluiert die Definition einer Entsprechung der architektonischen Kategorie der Wand für virtuelle Architekturen. Es wird der Frage nachgegangen, inwieweit eine architektonische Strukturierung in der virtuellen Architektur fortzuführen ist, um Handlungs- und Kommunikationsstrukturen zu sichern. Der erste Teil motiviert die Arbeit und vermittelt die Grundlagen und Termini, die in einem direkten Zusammenhang mit der virtuellen Architektur verwendet werden. Der folgende Teil konzentriert sich ausschließlich auf die reale Architektur. Ausgehend vom Element der Wand wird, in einer analytischen und architekturtheoretischen Betrachtung, ein Modell von Raumkategorien entwickelt, welches im Hinblick auf die virtuelle Architektur von besonderer Bedeutung ist. Die aus der Analyse gewonnen Erkenntnisse in Form von Raumkategorien werden im dritten Teil aus der realen in die virtuelle Architektur übertragen. Das folgende Kapitel beschreibt drei Experimente, die Fra-gen, Hypothesen und Ansätze aus den vorangegangenen Kapiteln empirisch evaluieren. Im abschließenden Kapitel werden die Erkenntnisse der experimentellen Untersuchung im Kontext des architektonischen Gestaltens von virtuellen Architekturen diskutiert.

Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz (2004)

Hartnack, Ralf

Das Langzeittragverhalten von Stützen aus Holz wird entscheidend von der Größe der Dauerlast und dem umgebenden Klima beeinflusst. Im Gegensatz zu Biegeträgern haben diese Effekte auch Einfluss auf den Grenzzustand der Tragfähigkeit und sind unmittelbar Gegenstand von Sicherheitsaspekten. Der Eurocode 5 beachtet dies überhaupt nicht, während in DIN 1052 (2004:08) Hinweise zur Bemessung gegeben sind. Da der Baustoff Holz infolge seines Wuchscharakters stark streuende Materialparameter aufweist, ist es kaum möglich, Experimente in ausreichendem Umfang durchzuführen. Gegen eine solche experimentelle Untersuchung sprechen auch die zu erwartenden hohen Kosten sowie die langandauernden Versuche unter Klimabeanspruchung. Aus diesem Grund wird auf virtuelle Versuche mit Hilfe des Computerprogramms ISOBEAM zurückgegriffen. Dazu sind allerdings abgesicherte Materialmodelle wichtig, die hier an Experimenten mit Klein- und Kleinstproben sowie mit Versuchkörpern baupraktisch relevanter Abmessungen angepasst wurden. Mit diesem verifizierten Modell war es möglich, gezielt Parameterstudien durchzuführen. Der Einfluss der Einbauholzfeuchte auf das hygrothermische Langzeittragverhalten wurde genauso untersucht wie der der Nutzungsklasse und der Querschnittsabmessungen. Die Ergebnisse der virtuellen Versuche dienten zum einen der Überprüfung der Vorgehensweise nach DIN 1052 (2004:08) und zum anderen zur Anpassung neuer Vorschläge zur Bemessung. Es wurde Wert darauf gelegt, dass sich die Vorschläge neuer Bemessungskonzepte an die bestehenden normativen Bemessungsregeln anlehnen. Zum einen wurde das Bemessungsverfahren nach Theorie II. Ordnung um eine weitere Ausmitte zur Berücksichtigung des Kriechens ergänzt, zum anderen wurde beim Ersatzstabverfahren der Beiwert entsprechend modifiziert. Alternativ ist es möglich, den Modifikationsbeiwert neu an die virtuellen Versuchsergebnisse anzupassen. Die Einbauholzfeuchte wurde ebenfalls über einen zusätzlichen Modifikationsfaktor berücksichtigt.

Approximation mit polynomialen Lösungen der Laméschen Differentialgleichung (2004)

Bock, Sebastian

Grundidee der Arbeit ist es, Lösungen von Randwertaufgaben durch Linearkombinationen exakter klassischer Lösungen der Differentialgleichung zu approximieren. Die freien Koeffizienten werden dabei durch die Bestimmung der besten Approximation der Randwerte berechnet. Als Basis der Approximation werden vollständige orthogonale und nahezu orthogonale Funktionensysteme verwendet. Anhand ausgewählter Beispiele mit Randvorgaben unterschiedlicher Glattheit wird am Beispiel der Kugel die prinzipielle Anwendbarkeit der Methode getestet und hinsichtlich der Entwicklung des Fehlers der Näherungslösung, der Stabilität des Verfahrens und des numerischen Aufwandes untersucht. Die erhaltenen Resultate geben einen begründeten Anlass, die Anwendung der Methode als Bestandteil einer hybriden analytisch-numerischen Methode, insbesondere der Verknüpfung mit der FEM, weiterzuverfolgen.

Der Typenwandel des ländlichen Wohnhauses im Oderbruch zwischen 1753 zwischen 1850 - Der Einfluss von friderizianischer Kolonisation und preußischer Obrigkeit auf die Hausformen der ländlichen Untertanen (2004)

Laudel, Katja

Seit ihren Anfängen im ausgehenden 19. Jh. ist der brandenburgischen Hausforschung ein Phänomen in der Entwicklung des ländlichen Wohnhauses bekannt, das in der vorliegenden Arbeit als Typenwandel bezeichnet wird: Zahlreiche Landschaften der ehemaligen Kurmark Brandenburg wurden bis in das 18. Jh. hinein von einem giebelständigen Haustyp - dem sogenannten Märkischen Mittelflurhaus - geprägt. Im Verlauf des 18. und 19. jh. wurde dieser von einem traufständigen Haustyp - dem sogenannten Mitteldeutschen Ernhaus - >verdrängt<. Dieser Typenwandel ist wie jeder Wandel einer tradierten Hausform auf einen Komplex verschiedener Faktoren und Einflussgrößen zurückzuführen. Über diese Faktoren und Einflussgrößen bestehen in der bisherigen regionalen Hausforschung folgende Thesen: Zum einen wird angenommen, dass das Vorbild der im Rahmen der friderizianischen Kolonisation seit der Mitte des 18. Jh. zahlreich erbauten, traufständigen Kolonistenhäuser diesen Typenwandel beeinflusst oder ausgelöst habe. Zum anderen seien die baupolizeilichen Vorschriften und der Einfluss der preußischen Landbauschule - vertreten durch das Oberbaudepartement - ein auslösender oder beschleunigender Faktor gewesen. Aufgabe der Untersuchung ist es, diese Thesen anhand eines geeigneten Untersuchungsgebietes zu diskutieren. Als solches eignete sich das Oderbruch insbesondere, weil es das größte zusammenhängende Siedlungsgebiet auf deutscher Seite darstellt, das unter der Regentschaft Friedrichs des Großen kolonisiert wurde, und seine allmähliche Trockenlegung seit der Mitte des 18. Jh. von intensiven obrigkeitlichen Eingriffen begleitet war. Mit der zusätzlichen Abgrenzung der untersuchten Hausformen auf diejenigen der ländlichen Mittelschicht, d.h. auf die Häuser der Bauern, Fischer und Kossäten, basiert die zentrale stratigrafische Untersuchung des Wandlungsprozesses einerseits auf durch die Autorin selbst erarbeiteter Bauforschung am rezenten Hausbestand und andererseits auf der Auswertung umfangreichen Archivmaterials. Der durch zahlreiche Übergangsformen nachweisbare Prozess der Herausbildung des jüngeren Haustyps aus dem älteren Haustyp heraus widerlegt die bisherige Annahme, dass der Typenwandel lediglich eine Grenzverschiebung zwischen den geografischen Verbreitungsgebieten zweier frühneuzeitlicher Haustypen gewesen sei. Die archivalische Überlieferung zur friderizianischen Kolonisation, zum ländlichen Baugeschehen im ausgehenden 18. und beginnenden 19. Jh. sowie zur obrigkeitlichen Reglementierung des >Unterthanenbauwesens< erbringt den eindeutigen Nachweis, dass weder das Vorbild der Kolonistenhäuser noch irgendeine Form der obrigkeitlichen Einflussnahme für den Wandel vom giebelständigen zum traufständigen Haustyp von Bedeutung waren. Vielmehr erweisen sich die Auswirkungen der Agrarreformen auf die bäuerlichen Betriebe als der ausschlaggebende Faktor für den Typenwandel. Die bisher angewandten Begriffe zur Bezeichnung der Haustypen stellen sich im Ergebnis der Untersuchung nicht nur als irreführend sondern falsch heraus. Die Arbeit eröffnet deshalb eine Debatte zur Neudefinition der Typenbegriffe innerhalb der regionalen Hausforschung.

Wechselwirkung zwischen Baugrundmodell und Gründungsentwurf am Beispiel eines Maschinenfundaments (2004)

Lehmer, Babett

Die Beschreibung und Modellierung des Baugrundes erweist sich aufgrund seiner Genese als schwierig. Diese Tatsache soll am Beispiel eines Gründungsentwurfs, durch die Gegenüberstellung zweier unterschiedlicher Modellansätze demonstriert werden. In diese Betrachtung gehen zum einen "Subjektive Schätzungen" und zum anderen "[Geo]Statistische Baugrundmodelle" ein. Die Bemessung erfolgt anhand einer identischen Ausgangsdatenbasis. Im Ergebnis zeigen sich große Abweichungen zwischen beiden Modellansätzen, die sich auf unterschiedlichen Umgang mit den streuenden Baugrundkenngrößen zurückführen lassen. Die streuenden Baugrundkenngrößen werden bei den "Subjektiven Schätzungen" durch einen einzigen, ungünstig wirkenden Kennwert repräsentiert, der die Eigenschaften eines Homogenbereichs beschreibt. Bei den "[Geo]Statistischen Baugrundmodellen" werden die Baugrundkenngrößen in ihrer Streubreite erfasst, ausgewertet und mit der Monte-Carlo-Simulation in der Grenzzustandsfunktion berücksichtigt.

Optimierung der Planung von Baustelleneinrichtungen mit 3-D-Technologien (2004)

Bargstädt, Hans-Joachim ; Blickling, Arno ; Kath, Thilo

Der Einsatz von CAD-Applikationen hat die Planungsarbeit im Bauwesen entscheidend verändert. In der Entwurfsplanung sind die Änderungen bereits deutlich erkennbar. Seit der Anwendung von dreidimensionalen Planungswerkzeugen kann der Bauherr das Bauwerk in seiner virtuellen Gesamtheit am Computer betrachten und bewerten. Dies bietet viele Vorteile. So ist der Planer gezwungen alle wesentlichen Details a priori exakt zu planen, wodurch viele Fehler vermieden werden können. Dies bietet insbesondere für Planungen in Baubetrieben, z.B. im Rahmen der Arbeitsvorbereitung, neue Einsatzmöglichkeiten.

Mikrostrukturelle Eigenschaften von Quarz als Bestandteil spät reagierender, alkaliempfindlicher Zuschläge (2004)

Berninger, Anna Maria

Zwischen den Jahren 1920 und 1930 kam es an der kalifornischen Küste zu Bauschäden an Brücken und Fahrbahnen, die sich vor allem in einer deutlichen Rissbildung äußerten. Seither werden immer wieder Bauschäden beschrieben, deren Ursache in der Reaktion von Zuschlägen, die „reaktive“ Kieselsäure enthalten, mit der Porenlösung des Betons zu sehen ist. Diese Reaktion wird als Alkali-Kieselsäure Reaktion (AKR) bezeichnet. Seit der ersten Veröffentlichung von Stanton über die „alkali-aggregate reaction“ an opalhaltigen Zuschlägen sind hunderte von Forschungsarbeiten zu diesem Thema durchgeführt und deren Ergebnisse veröffentlicht worden. Trotz eingehender Forschung seit mehr als 8o Jahren ist weder der Mechanismus der AKR vollständig geklärt noch eine eindeutige Voraussage über die Gefährdung von Bauwerken oder Bauteilen mit potentiell AKR-empfindlichen Zuschlägen möglich. Das liegt vor allen Dingen daran, das es sich bei der AKR um eine Reaktion handelt, die aus einer komplexen Abfolge chemischer und physikalischer Prozesse besteht, die in ihrer Gesamtheit zu einer Schädigung von Beton bzw. Betonbauteilen und Bauwerken führen können. Eine geschlossene Beschreibung und Behandlung dieser Reaktion ist nicht möglich, solange keine befriedigende Kenntnis über den Ablauf der einzelnen Schritte vorliegt. Dazu bedarf es grundsätzlicher Untersuchungen der einzelnen chemischen und physikalischen Reaktionsschritte sowie einer möglichst quantitativen Bewertung der verschiedenen Einflussfaktoren. Grundsätzlich gibt es weltweit eine ganze Reihe von Richtlinien und Normen , die dazu verhelfen sollen, Schädigungen an Bauwerken durch AKR zu verhindern. In Deutschland ist das momentan gültige Regelwerk die sogenannte Alkali-Richtlinie des deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb). Sie dient zur Beurteilung von Zuschlag nach DIN 4226 [6, 7, 8] mit alkaliempfindlichen Bestandteilen. Dabei bezieht sich der Teil 2 der Richtlinie auf Zuschläge mit Opalsandstein, Kieselkreide und Flint aus bestimmten Gewinnungsgebieten. Hier wird eine reine Zuschlagprüfung gefordert. Teil 3 der Richtlinie bezieht sich auf präkambrische Grauwacken und andere alkaliempfindliche Gesteine. Gefordert werden hier Prüfungen der Zuschläge selbst sowie Prüfung an Betonbalken und 30er Würfeln in der Nebelkammer. Für die meisten in der Richtlinie genannten Zuschläge bilden die Prüfungen und Vorschriften eine ausreichende Sicherheit, um eine AKR zu vermeiden. Dennoch treten immer wieder Schäden mit Zuschlägen auf, die nach der Alkali-Richtlinie als unempfindlich eingestuft werden müssten. Dabei handelt es sich in der Regel um Schadensfälle, die erst nach mehreren Jahren mit spät reagierenden AKR-empfindlichen Zuschlägen auftreten. Zu diesen Zuschlägen, die gegebenenfalls speziell im Nebelkammertest innerhalb von neun Monaten keine signifikante Dehnung (<0,6mm/m) aufweisen, gehören Stressquarze, Kieselkalk, Granit, Porphyr, Kieselschiefer und Grauwacke. Die vorliegende Arbeit dient speziell der Beurteilung und Einordnung von unterschiedlichen kristallinen Quarzmodifikationen sowie der Ermittlung geeigneter Untersuchungsmethoden für die Beurteilung der AKR-Empfindlichkeit von Quarz.

Beschreibung des Fließwiderstandes in der numerischen Berechnung von Gerinnen mit extremer relativer Rauheit (2004)

Kanzow, Ulrich Michael

Die ein- und zweidimensionale numerische Berechnung der Fließvorgänge in offenen Gerinnen findet zunehmend auch Anwendung in der Modellierung immer komplexerer Prozesse im unter Anderem im Bereich der Ökosystemmodellierung in Gebirgs- und Mittelgebirgsbächen. In diesem Bereich existieren zurzeit noch Probleme hinsichtlich der hydraulischen Prognoserechnungen. Neben den numerischen Grundlagen werden die Abhängigkeiten des Strömungsfeldes von der Rauheitsstruktur der Sohle und der Überdeckungshöhe behandelt. Zur Untersuchung der Fließwiderstandsgleichungen wurden Laborversuche in einer Versuchsrinne durchgeführt. Es wird gezeigt, dass der üblicherweise verwendete Ansatz des mittleren Sohlgefälles bei der Berechnung der Sohlschubspannungsgeschwindigkeit u* in Stufen-Becken-Sequenzen nicht zulässig ist. Stattdessen ist es erforderlich, die lokalen Energieliniengefälle zu bestimmen und einzusetzen. Die Anwendung der aus der Literatur bekannten Ansätze zur Beschreibung des Fließwiderstandes führt zu keinen befriedigenden Ergebnissen und wird ausführlich diskutiert. In der Untersuchung der verschiedenen Fließwiderstandsbeziehungen zeigte sich, dass insbesondere die ungenügende Beschreibung der Rauheitstruktur der Sohloberfläche durch einen charakteristischen Korndurchmesser des Sohlmaterials als unzureichend anzusehen ist. Hinsichtlich der Beschreibung rauer Oberflächenstrukturen wurde ein einfacher Segmentierungsalgorithmus entwickelt, der es erlaubt, komplizierte Oberflächenstrukturen zu vereinfachen und über die Standardabweichung abschnittsweise Rauheiten zuzuweisen. Dieses Verfahren wird in einem zweidimensionalen hydraulischen Modell eingesetzt. Hierdurch wird für die Wassertiefenbestimmung als auch für die Fließgeschwindigkeitsbestimmung eine Berücksichtigung der speziellen topographischen Verhältnisse ermöglicht.

Ein Beitrag zur Bemessung von Holzrahmenbauwänden mit der Methode der Finiten Elemente (2004)

Meyer, Ulrich

Gegenstand dieser Arbeit ist es zu zeigen, ob die Anwendung der Methode der Finiten Elemente für die Berechnungen von aussteifenden Wandkonstruktionen in Holzrahmen- bzw. Holztafelbauweise richtige und verallgemeinerbare Ergebnisse liefert und damit: · zur Bemessung von Konstruktionen dienen kann, · die Nachrechnung bestehender Konstruktionen mit von der Norm abweichenden Ausführungsdetails erlaubt und · einen Ersatz für 1:1-Versuche an Wandscheiben darstellt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Unter den derzeitigen Bedingungen stellt die Methode der Berechnung mit Finiten Elementen für die Bemessung von Ein- und Zweirastertafeln, vor allem für die bautechnische Praxis, keine sinnvolle Alternative zu den in den Normen genannten Berechnungsverfahren dar. Für Ein- und Zweirastersysteme sind die Nachweisverfahren der DIN 1052 bzw. des Eurocode 5 ausreichend. Sie können durch das Berechnungsverfahren nach KESSEL sinnvoll ergänzt werden. Die Drucklastverteilung in den Vertikalrippen wird jedoch nur unzureichend erfasst. Für Konstruktionen wie die in dieser Arbeit untersuchte Mehrrastertafel stehen derzeit keine geeigneten Berechnungsverfahren zur Verfügung. Die Anwendbarkeit der FE-Methode für die Nachrechnung bestehender Konstruktionen mit von der Norm abweichenden Konstruktionsdetails konnte in dieser Arbeit nicht nachgewiesen werden. Für die FE-Modellbildung von Wandscheiben des Holzrahmenbaus wurden verschiedenen Detaillösungen gezeigt. Es wurde gezeigt, welche Konstruktionsdetails der Wandscheiben signifikante Auswirkungen auf das Gesamttragverhalten haben. Die FE-Methode kann in der in dieser Arbeit verwendeten Form zur Vorbereitung von Versuchen an 1:1-Modellen dienen und wertvolle Hinweise zum Einfluß verschiedener Konstruktionsdetails auf das Gesamttragverhalten der Wandtafel liefern, um gezielt Veränderungen vornehmen zu können. Insofern stellen Berechnungen mit der FE-Methode eine sinnvolle Ergänzung dar.

Thermische Effekte der tiefgründigen Bodenstabilisierung mit Branntkalk-Boden-Säulen (2004)

Scholz-Solbach, Kai

Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung der bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-Säulen auftretenden thermischen Effekte und ihres Einflusses auf Wasser- und Wasserdampftransporte im Boden. Die Erwärmung beruht vorrangig auf einer chemischen Reaktion, bei der das dem Boden zugemischte Calciumoxid mit Bodenwasser unter Freisetzung von Wärmeenergie zu Calciumhydroxid reagiert. Hierzu wurden zunächst die thermischen Eigenschaften feinkörniger Böden und ihre Beeinflussung durch das Herstellen des Bindemittel-Boden-Gemisches in situ untersucht. Weiterhin wurden Untersuchungen zum zeitlichen Verlauf der chemischen Reaktion und zur Größe der dabei freigesetzten Reaktionswärme vorgenommen. Mit dem Vorhaben, die mit der Säulenherstellung einhergehenden Temperaturfeldänderungen zu erfassen, wurden danach die thermischen Anfangs- und Randbedingungen des Bodens und der Bodenoberfläche untersucht und festgelegt. Anschließend wurden die zeitabhängigen Temperaturfeldänderungen auf der Grundlage der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung mit Hilfe des Finite-Elemente-Methode Programms Ansys® 6.1 numerisch simuliert. Das Finite-Elemente-Modell wurde durch die Nachrechnung von Feldversuchen verifiziert. Im Rahmen der Finite-Elemente-Berechnungen wurde die infolge der Hydratation des Branntkalkes stattfindende Erwärmung des Bindemittel-Boden-Gemisches und des angrenzenden Bodens simuliert und hinsichtlich relevanter Einflussgrößen überprüft. Untersucht wurde der Einfluss herstellungsbedingter Faktoren wie Bindemittelkonzentration, Säulendurchmesser und Säulenanordnung sowie der Einfluss natürlicher Faktoren wie Trockendichte und Sättigungsgrad des Bodens. Die mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode ermittelten zeitabhängigen, im Boden auftretenden Temperaturgefälle bilden die Grundlage für die Untersuchung der thermisch bedingten Wassertransportvorgänge in der Stabilisierungssäule und deren Umfeld. Zu diesem Zweck wurde die durch die Temperaturfeldbeeinflussung geänderte energetische Situation des Bodenwassers analysiert. Auch nicht-thermische, infolge der Säulenherstellung auftretende Effekte wie die durch den >Stopfeffekt< bedingte lokale Sättigungsänderung und die Beeinflussung des osmotischen Potentials einschließlich der daraus resultierenden Wasserbewegungen wurden berücksichtigt. Alle thermisch verursachten Wasser- und Dampfflüsse bewirken ein Abströmen von Porenwasser aus dem stabilisierten Erdkörper in den umliegenden Boden. Baupraktisch bleiben die durch thermische Einflüsse hervorgerufenen Wassertransportvorgänge aufgrund ihres geringen Betrages jedoch unbedeutend. In abschließenden Temperaturfeldberechnungen wurden die thermischen Bodenkennwerte an die sich zeitlich verändernde Wassersättigung des Bodens angepasst. Anhand der ermittelten Temperaturverläufe wurde aufgezeigt, dass der Einfluss der Sättigungsänderung auf die Berechnungsergebnisse sehr gering ist, und damit die Voraussetzung für die vorangegangene entkoppelte Betrachtung des Wärme- und Massestromes erfüllt ist. Aufgrund dieser Ergebnisse muss der mehrfach in der Literatur zitierte, auch mit der tiefgründigen Bodenstabilisierung in Zusammenhang gebrachte, Einfluss der Erwärmung auf die Verdunstung des Bodenwassers kritisch betrachtet und in Frage gestellt werden. Voraussetzung hierfür ist der Transport von Wasser an die Bodenoberfläche. Nennenswerte, auf Temperatureinflüssen beruhende Wasserbewegungen sind, wie die Berechnungsergebnisse gezeigt haben, nicht zu erwarten. Weitere Untersuchungen zur Festigkeitsentwicklung von Branntkalk-Boden-Säulen und deren Vorhersage sollten sich daher auf die mechanischen Effekte und auf die mineralogisch-chemischen Prozesse, wie die puzzolanischen Reaktionen, und die Möglichkeiten ihrer Prognose konzentrieren. Die Berechnungen haben gezeigt, dass die Temperaturentwicklung in der Stabilisierungssäule im Wesentlichen durch die Bindemittelkonzentration, und ihr Auskühlungsverhalten vorrangig durch ihre geometrischen Abmessungen bestimmt wird. Diese Sachverhalte sind von den Bodenparametern, der für die Stabilisierung in Frage kommenden Böden, weitestgehend unabhängig. Temperaturmessungen stellen daher ein geeignetes Mittel zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Branntkalk-Boden-Säulen dar, mit deren Hilfe sich Inhomogenitäten bei der Bindemittelverteilung oder Störungen beim Hydratationsvorgang (Ablöschen des Branntkalkes) nachweisen lassen. Entsprechende Hilfsmittel wurden angegeben.

Variantenuntersuchung für eine dauerhafte Bahndammsanierung unter zu Hilfenahme numerischer Methoden (2004)

Germerott, René

Das Ziel der Arbeit war es, die Standsicherheit eines Bahndammes im Vergleich der in Deutschland gültigen Vorschriften (DIN 1054 und Eurocode 7) zu untersuchen. Sollte sich dabei herausstellen, dass der Bahndamm in der gegebenen Situation die Standsicherheitsanforderungen nicht erfüllt sollten verschiedene Sanierungsvarianten vorgeschlagen und für eine Vorzugsvariante die wichtigsten Nachweise durchgeführt werden. Zunächst wurden die Allgemeinen Grundlagen der zur Zeit in Deutschland gültigen Vorschriften erläutert und anschließend auf das konkrete Projekt bezogen gegenübergestellt. Es stellte sich heraus, dass die Anforderungen an die Standsicherheit bei Berechnung nach beiden Vorschriften nicht erfüllt werden konnten. Somit war es notwendig für die gegebene Situation mögliche Sanierungsvorschläge zu entwickeln. Diese wurden anschließend kurz vorgestellt und erläutert. Schließlich wurden für die Vorzugsvariante die wichtigsten Nachweise im Vergleich der Vorschriften (DIN 1054 und Eurocode 7) durchgeführt und verglichen.

Building Design towards 5-dimensions (2004)

Kabath, Meik ; Stuyts, Patrick

There exists a big gap between the capabilities of current 3D-CAD applications and their actual usage in practice. Many architects and planners still prefer to draft in 2D because the benefits of 3D modeling are difficult to explain. This presentation offers a basis to view the 3D building model not merely as the source for 2D plan generation. By adding extra dimensions like Time and Cost to the 3D building model it becomes possible to generate dynamic information on building construction progress with regards to used material, resources and cost. These additional benefits are key elements to many planners and contractors and may therefore widen the acceptance of 3D building modeling in general.

Structural analysis, design and detailing using standard CAD software and standard building information model (2004)

Fink, Thomas

This paper describes the concept of a german commercial software package developed for the needs of structural engineers. Using a standard CAD software as user interface for all geometrical data and to save all important input data, there is a natural link to upcoming building information models.

A Study on the Relationships of Residential Electricity Consumption and Automobile Energy Consumption with Urban Forms Using GIS (2004)

Koike, Hirotaka ; Morimoto, Akinori ; Imamura, Maki

In this Paper, we explored the relation between the electricity consumption in residential sector and the automobile energy consumption in transportation sector in accordance with the location of city by employing Geographic Information System (GIS). We found in the study that the electricity consumption per capita has a tendency that is higher in city center and lower in suburbs in Utsunomiya city. It is also noted that there is little difference among total consumption between city center and suburbs, despite the fact that the density of electric appliances tends to increase in a small size house of city center and the amount of automobile energy consumption from residence is lower in city center than in suburbs.

Development of a System for Making Guide Maps based on the Idea of the Cognitive Map (2004)

Monobe, Kantaro ; Tanaka, Shigenori ; Furuta, Hitoshi

Digital maps are very easily applied as route guide maps. Route guide maps are provided through Web or a mobile phone services, and demand for such services is increasing. However, the production of a route guide map requires a great deal of time. Therefore, it is difficult for general users to make route guide maps. The purpose of the present research is the development of a system that can generate a route guide map using the Digital Map 2500 (Spatial Data Framework) published by the Geographical Survey Institute. This system will not require advanced equipment or expert knowledge. Therefore, anyone can produce route guide maps easily and quickly. By using the Digital Map 2500, the time and cost required in order to generate a map are reduced. Moreover, a useful route guide map can be created by simplifying the map form based on the human cognitive map.

Large Scale Finite Element Simulation and Modeling Using GIS/CAD for Environmental Flows in Urban Area (2004)

Kashiyama, Kazuo ; Hamada, Hidetaka ; Taniguchi, Takeo

A large-scale computer modeling and simulation method is presented for environmental flows in urban area. Several GIS and CAD data were used for the preparation of shape model and an automatic mesh generation method based on Delaunay method was developed. Parallel finite element method based on domain decomposition method was employed for the numerical simulation of natural phenomena. The present method was applied to the simulation of flood flow and wind flow in urban area. The present method is shown to be a useful planning and design tool for the natural disasters and the change of environments.

Research and Application on Highway Construction Visual Management Information System based on the Network and GIS (2004)

Gong, Dejun ; Huang, Limang ; Chen, Xi

The paper introduced the research and application of the highway construction management information integrated system. Explained the development and application of highway survey applet run on mobile telephone supporting Java and the technique of transmitting engineering data by GPRS wireless network technology. And expounded the development and application of highway engineering construction field data collecting software run on Pocket-PC. Recommended the technique of engineering long distance data transmitting based on C/S structure adopting VPN (Virtual Private Networks) technology. Especially expatiated on the research on the platform of highway construction management information integrated system adopting geography information system (GIS) technique, database technique and network technique. And said all to subsystem about bid manage, contract management, engineering design drawing, engineering survey calculation, measure and pay, data processing on engineering experiment, quantity assessing, project plan and progress, engineering document management etc. Besides? proposed highway construction project visual analysis and inquiry system based on Web-GIS; Explained the research and application of highway engineering construction OA based on B/S structure; real-time workflow and information processing such as the management of administration, business and procedure of authorization and information distribution. At last, the author described the prospect of the application of C/S and B/S structure in trade software development in the highway construction management.

The analysis of dynamic behaviour of pre-stressed systems under polyharmonic excitations (2004)

Volkova, Viktorija

Pre-stressed structural elements are widely used in large-span structures. As a rule, they have higher stiffness characteristics. Pre-stressed rods can be applied as girders of different purpose, and as their separate parts, e.g. rods of trusses and frames. Among numerous ways of prestressing the compression of girders, trusses, and frames by tightenings from high-strength materials is under common application.

Research on Establishment of a Standard of Traffic Impact Assessment with Integrated Database System (2004)

Osada, Teppei ; Koike, Hirotaka ; Morimoto, Akinori

Planning support systems, such as geographical information system (GIS) and traffic flow simulation models, are widely in use in recent urban planning research. In this paper we propose a method to apply traffic impact assessment (TIA) to large-scale, commercial developments. In TIA research we often encounter the problem of increasing amount of data that is necessary for detailed investigation and analysis, as the scale of commercial developments become larger and more complex. As a result, TIA presents two problems. The first problem is the difficulty of data acquisition. The second problem is the reliability of data. As a solution, we developed an integrated database system.

Modeling of Freeway Traffic (2004)

Rose, Martin

An integrated modeling of freeway traffic is developed, whose implementation in an uniform computer –aided simulation model facilitate comparative evaluation and systematic coupling of several traffic simulations, traffic controls, traffic measurements and traffic scenarios. The integrated modeling of freeway traffic is a basic mapping of freeway networks, control methods, measurements and different simulations of traffic flow...

Development of Urban Land Use Model to Compare Transit-Oriented and Automobile-Oriented Cities (2004)

Koike, Hirotaka ; Morimoto, Akinori ; Nomura, Kazuhiro

This study is an attempt to develop a simple simulation model that can compare the differences between automobile-oriented and transit-oriented cities, and clarify the difference between city forms by transportation modes. Following a theoretical model development, a series of simulation runs are tried. The model allocates people who commute to CBD from residential zones along a transportation corridor. As a result of many simulation analyses, it is shown that automobiles need much more traffic space in comparison with the transit as is shown by the proposed traffic space ratio both in CBD and along the corridor.

Distributed STEP-Compliant Platform for Multimodal Collaboration in Architecture, Engineering, and Construction (2004)

Semenov, Vitaly ; Bazhan, Andrew ; Morozov, Sergey

This paper presents an innovative software platform OpenSTEP intended to build advanced distributed integrated systems and to conduct multidisciplinary collaborative projects in both academy and industry. The paper discusses an open system architecture, methodology, component library and CASE toolkit enabling the developers to build a wide range of interoperable applications and systems compliant with STEP and, particularly, with IFC becoming the increasingly important standard for information integration in architecture, engineering and construction.

BABSIM - An object-oriented software framework for microscopic simulation of freeway traffic (2004)

Erlemann, Kai

A wide variety of behavioural models exist in microscopic traffic simulation. Commercial programms often use closed-source policies and are confined to their respective simulation platforms. Open-source approaches mainly focus on distinctive, highly specialized traffic situations. In the scope of this paper, an open-source framework for developing modular, objectoriented simulation systems is presented, capable of simultaneously accommodating different driving models and enabling the user to modify and extend the catalogue of driving behaviours. The existing driving behaviours and the computational implementation of the simulation are being described.

Application of a hybrid parallelization technique to accelerate the numerical simulation of nonlinear mechanical problems (2004)

Most, Thomas ; Eckardt, Stefan

This paper presents the combination of two different parallelization environments, OpenMP and MPI, in one numerical simulation tool. The computation of the system matrices and vectors is parallelized with OpenMP and the solution of the system of equations is done with the MPIbased solver MUMPS. The efficiency of both algorithms is shown on several linear and nonlinear examples using the Finite Element Method and a meshless discretization technique.

Knowledge Management for Small and Medium Contractors (2004)

Palaneeswaran, Ekambaram ; Kumaraswamy, Mohan ; Ng, Thomas

Effective knowledge management is increasingly considered as a cornerstone of sustainable business success. Knowledge management systems are strategically valuable for both ensuring consistency and continuous improvement of various aspects such as quality delivery, productivity and competitiveness. The small and medium enterprises (SMEs) in the construction industry are mostly operating under tighter timeframes, narrower profit margins and more constrained resources. Hence the recently commenced SMILE-SMC (Strategic Management with Information Leveraged Excellece for Small and Medium Contractors) project aims to support the information and knowledge management needs of the small and medium contractors in Hong Kong. This paper presents some snapshots on the SMILE-SMC project, and its conceptualized deliverables with some highlights of recent developments.

Civil Engineering Decision Support Systems in Lithuania (2004)

Zavadskas, Edmundas Kazimieras ; Kaklauskas, Arturas

Civil engineering decision support systems (construction, building life cycle, refurbishment, total quality management, innovation, etc.) created in Lithuania are described in this paper. The above decision support systems comprise of the following constituent parts: data (database and its management system), models (model base and its management system) and a user interface. Presentation of information in databases may be in conceptual (digital, textual, graphical, photographic, video) and quantitative forms. Quantitative information presented involves criteria systems and subsystems, units of measurement, values and initial weight fully defining the variants provided. The databases were developed providing a multiple criteria analysis of alternatives from economical, infrastructure, technical, technological, qualitative, legislative, social and other perspectives. This information is provided in a user-oriented way. Since the analysis of alternatives is usually performed by taking into account economical, infrastructure, technical, technological, qualitative and other factors, a model-base include models which enable a decision maker to carry out a comprehensive analysis of the variants available and make a proper choice. These systems, related questions and practical case study were analysed the paper.

An Evaluation System for Steel Structures of Hydroelectric Power Stations based on Fault Tree Analysis and Performance Maps (2004)

Yabuki, Nobuyoshi ; Yoshimura, Yutaka

This paper presents an evaluation system for steel structures of hydroelectric power stations, including hydraulic gates and penstocks, based on Fault Tree Analyasis (FTA) and performance maps. This system consists of fault tree diagrams of FTA, performance maps, design and analysis systems, and engineerin databases. These four modules are integrated by appropriate hyperlinks so that the user of this system can use it easily and seamlessly. A well developed system was applied to some illustrative example cases, and they showed that the developed methodology and system worked well and the users found the system useful and effective for their maintenance tasks at powerstations.

Voronoi-based finite volume method for transport problems (2004)

Kaapke, Kai ; Milbradt, Peter

Transport problems, as, for instance, the transport of sediment in hydraulic engineering and the transport of harmful substances through porous media, play an important role in many fields of civil engineering. Other examples include the dissipation of heat or sound as well as the simulation of traffic with macroscopic models. The contribution explains the analysis of the applicability of Voronoi-based finite volume methods for the approximation of solutions of transport problems. A special concern is the discretisation of the transport equation. Current limitations of the method as well as ideas for stabilisation are explained with examples.

Study of Analysis System for Bridge Test (2004)

Ke, Chen ; Jian Ming, Lu

Analysis System for Bridge Test (Chinese name abbr.: QLJC) is an application software specially designed for bridge test to analyze the static and dynamic character of bridge structures, calculate efficiency ratio of load test, pick up the results of observation points and so on. In this paper, research content, system design, calculation theory, characteristics and practical application of QLJC is introduced in detail.

Lifetime-oriented modelling of vortex-induced across-wind vibrations on bridge tie rods (2004)

Galffy, Mozes ; Wellmann Jelic, Andres ; Hartmann, Dietrich

The influence of vortex-induces vibrations on vertical tie rods has been proved as a determinant load factor in the lifetime-oriented dimensioning of arched steel bridges. Particularly, the welded connection plates between the suspenders and the arches often exhibit cracks induced primarily rods. In this context, the synchronization of the vortex-shedding to the rod motion in a critical wind velocity range, the so-called lock-in effect, is of essential interest.

Finite Cell-Elements of Higher Order (2004)

Milbradt, Peter ; Schierbaum, Jochen ; Schwöppe, Axel

The method of the finite elements is an adaptable numerical procedure for interpolation as well as for the numerical approximation of solutions of partial differential equations. The basis of these procedure is the formulation of suitable finite elements and element decompositions of the solution space. Classical finite elements are based on triangles or quadrangles in the two-dimensional space and tetrahedron or hexahedron in the threedimensional space. The use of arbitrary-dimensional convex and non-convex polyhedrons as the geometrical basis of finite elements increases the flexibility of generating finite element decompositions substantially and is sometimes the only way to get a clear decomposition...

Efficient Shoring System in RC Frame Structures (2004)

Kwak, Hyo-Gyoung ; Kim, Jin-Kook

In this paper, systematic analyses for the shoring systems installed to support the applied loads during construction are performed on the basis of the numerical approach. On the basis of a rigorous time-dependent analysis, structural behaviors of reinforced concrete (RC) frame structures according to the changes in design variables such as the types of shoring systems, shore stiffness and shore spacing are analyzed and discussed. The time-dependent deformations of concrete such as creep and shrinkage and construction sequences of frame structures are also taken into account to minimize the structural instability and to reach to an improved design of shoring system because these effects may increase the axial forces delivered to the shores. In advance, the influence of the column shortening effect, generally mentioned in a tall building structure, is analyzed. From many parametric studies, it has been finally concluded that the most effective shoring system in RC frame structures is 2S1R (two shores and one reshore) regardless of the changes in design variables.

Development and Analysis of Sparse Matrix Concepts for Finite Element Approximation on general Cells (2004)

Pick, Tobias ; Heimsund, Bjoern-Ove ; Milbradt, Peter

In engineering and computing, the finite element approximation is one of the most well-known computational solution techniques. It is a great tool to find solutions for mechanic, fluid mechanic and ecological problems. Whoever works with the finite element method will need to solve a large system of linear equations. There are different ways to find a solution. One way is to use a matrix decomposition technique such as LU or QR. The other possibility is to use an iterative solution algorithm like Conjugate Gradients, Gauß-Seidel, Multigrid Methods, etc. This paper will focus on iterative solvers and the needed storage techniques...

Deflection Calculation of RC Beams: Finite Element Software versus Design Code Methods (2004)

Kaklauskas, Gintaris ; Cervenka, Vladimir ; Cervenka, Jan

The paper investigates accuracy of deflection predictions made by the finite element package ATENA and design code methods ACI and EC2. Deflections have been calculated for a large number of experimental reinforced concrete beams reported by three investigators. Statistical parameters have been established for each of the technique at different load levels, separately for the beams with small and moderate reinforcement ratio.

Application of Multimodel Method of Elasto-Plastic Analysis for the Multilevel Computation of Structures (2004)

Melnikov, B. E. ; Semenov, Artem

Creation of hierarchical sequence of the plastic and viscoplastic models according to different levels of structure approximations is considered. Developed strategy of multimodel analysis, which consists of creation of the inelastic models library, determination of selection criteria system and caring out of multivariant sequential clarifying computations, is described. Application of the multimodel approach in numerical computations has demonstrated possibility of reliable prediction of stress-strain response under wide variety of combined nonproportional loading.

Additional bending moment for shear-lag phenomenon in tube structures (2004)

Lee, Kangkun ; Lee, Kijang

Framed-tube system with multiple internal tubes is analysed using an orthotropic box beam analogy approach in which each tube is individually modelled by a box beam that accounts for the flexural and shear deformations, as well as the shear-lag effects. A simple numerical modeling technique is proposed for estimating the shear-lag phenomenon in tube structures with multiple internal tubes. The proposed method idealizes the framed-tube structures with multiple internal tubes as equivalent multiple tubes, each composed of four equivalent orthotropic plate panels. The numerical analysis is based on the minimum potential energy principle in conjunction with the variational approach. The shear-lag phenomenon of such structures is studied taking into account the additional bending moments in the tubes. A detailed work is carried out through the numerical analysis of the additional bending moment. The moment factor is further introduced to identify the shear lag phenomenon along with the additional moment.

A Prismatic Finite Element for Accurate Arch Dam Analysis (2004)

Mironov, Vadim ; Pahl, Peter Jan

The displacements and stresses in arch dams and their abutments are frequently determined with 20-node brick elements. The elements are distorted near the contact plane between the wall and the abutment. A cantilever beam testbed has been developed to investigate the consequences of this distortion. It is shown that the deterioration of the accuracy in the computed stresses is significant. A compatible 18-node wedge element with linear stress variation is developed as an alternative to the brick element. The shape of this element type is readily adapted to the shape of the contact plane. It is shown that the accuracy of the computed stresses in the vicinity of the contact plane is improved significantly by the use of wedge elements.

A Calculation of Initial Cable Force for Ko-Ha Grand Bridge (2004)

Noh, Jung-Hwi ; Park, Jong-Heon

The primary objective of initial shape analysis of a cable stayed bridge is to calculate initial installation cable tension forces and to evaluate fabrication camber of main span and pylon providing the final longitudinal profile of the bridge at the end of construction. In addition, the initial cable forces depending on the alternation of the bridge’s shape can be obtained from the analysis, and will be used to provide construction safety during construction. In this research, we conducted numerical experiments for initial shape of Ko-ha bridge, which will be constructed in the near future, using three different typical methods such as continuous beam method, linear truss method, and IIMF (Introducing Initial Member Force) method

Virtual Construction using Map-based Approach (2004)

Semenov, Vitaly ; Alekseeva, Elena ; Tarlapan, Oleg

The paper presents a general map-based approach to prototyping of products in virtual reality environments. Virtual prototyping of products is considered as a consistent simulation and visualization process mapping the source product model into its target visual representations. The approach enables to interrelate formally the product and visual information models with each other by defining mapping rules, to specify a prototyping scenario as a composition of map instances, and then to explore particular product models in virtual reality environments by interpreting the composed scenario. Having been realized, the proposed approach provides for the strongly formalized method and the common software framework to build virtual prototyping applications. As a result, the applications gain in expressiveness, reusability and reliability, as well as take on additional runtime flexibility...

Structural Analysis based on the Product Model Standard IFC (2004)

Romberg, Richard ; Niggl, Andreas ; van Treeck, Christoph

In this paper we present a computer aided method supporting co-operation between different project partners, such as architects and engineers, on the basis of strictly three-dimensional models. The center of our software architecture is a product model, described by the Industry Foundation Classes (IFC) of the International Alliance for Interoperability (IAI). From this a geometrical model is extracted and automatically transferred to a computational model serving as a basis for various simulation tasks. In this paper the focus is set on the advantage of the fully three-dimensional structural analysis performed by p-version of the finite element analysis. Other simulation methods are discussed in a separate contribution of this Volume (Treeck 2004). The validity of this approach will be shown in a complex example.

Requirements Management Interface to Building Product Models (2004)

Kiviniemi, Arto ; Fischer, Martin

In current AEC practice client requirements are typically recorded in a building program, which, depending on the building type, covers various aspects from the overall goals, activities and spatial needs to very detailed material and condition requirements. This documentation is used as the starting point of the design process, but as the design progresses, it is usually left aside and changes are made incrementally based on the previous design solution. These incremental small changes can lead to a solution that may no longer meet the original requirements. In addition, design is by nature an iterative process and the proposed solutions often also cause evolution in the client requirements. However, the requirements documentation is usually not updated accordingly. Finding the latest updates and evolution of the requirements from the documentation is very difficult, if not impossible. This process can lead to an end result, which is significantly different from the documented requirements. Some important requirements may not be satisfied, and even if the design process was based on agreed-upon changes in the scope and requirements, differences in the requirements documents and in the completed building can lead to well-justified doubts about the quality of the design and construction process...

Product modelling in the steel construction domain (2004)

Holtzhauer, Eric ; Saal, Helmut

The complexity of the relationships between the actors of a building project requires high efficiency in communication. Among other things, data sharing is crucial. The exchange of data is made possible by interfaces between expert programs, which rely on product models. The latter are neutral standards with formal definitions of building objects and their attributes. This paper deals with the state of the art and the research activities concerning product models in the steel construction domain and the advantages provided by this technology for the sector.

Physics Based Model for Simulating the Dynamics of Tower Cranes (2004)

Kang, Shihchung ; Miranda, Eduardo

The goal of the research is to increase the understanding of dynamic behaviors during the crane operation, and develops computer-aided methods to improve the training of crane operators. There are approximately 125,000 cranes in operation today in the construction industry, responsible for major portion of erection activities. Unfortunately, many accidents occur every year in the U.S. and other countries related to the operation of cranes in construction sites. For example on November 28, 1989 a tower crane collapse during the construction of a building in San Francisco killing four construction workers, one civilian and injuring 28. According to the statistics from Occupational Safety Health Administration (OSHA), there were 137 crane-related fatalities from 1992 to 2001 in the US. A well-known internet website that keeps track of crane-related accidents (craneaccidents.com), reports 516 accidents and 277 fatalities from 2000 to 2002. These statistics show that even though many measures have been taken to decrease the number of crane-related accidents (Braam, 2002), the number of crane related accidents is still very large. It is important to recognize that each construction related fatality is not only a great human loss but also increases the costs of insurance, lawsuits, and the construction budget due to delay of a project (Paulson 1992)...

Untersuchungen zur Bewertung von Verbundbauteilen aus Brettstapelelementen im Flächenverbund mit mineralischen Deckschichten (2004)

Lehmann, Steffen

Zur Verbindung des flächigen Bauteils Brettstapelelement mit mineralischer Deckschicht sind bisher kaum geeignete einfachste Fugenausbildungen untersucht. Bei dieser biegebeanspruchten hybriden Verbundkombination bietet das zugbeanspruchte Holz und die druckbeanspruchte mineralische Deckschicht im Verbund ein günstigeres Biegetragverhalten und verbessert im Vergleich zum reinen Brettstapeldeckenelement dessen Eigenschaften. Für die Steifigkeit und die Tragfähigkeit der Verbundkonstruktion ist die Ausbildung der Verbundfuge, die effektive Übertragung der Schubkraft ausschlaggebend. Die vom Verfasser der Arbeit durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass der Einsatz alternativer Verbundfugenausführungen grundsätzlich möglich ist. Mit diesem Wissen scheint neben dem Einsatz nachgiebiger Verbindungsmittel auch die Heranziehung, Erfassung und Optimierung des Flächen- sowie Reibungsverbundes zwischen flächigen Holzelementen und mineralischen Deckschichten eine effiziente und sichere Fugenausbildung darzustellen. Für weiterreichende und genauere Aussagen, sind neben der versuchstechnischen Abklärung der Wirksamkeit möglicher chemischer als auch mechanischer Modifikationen der Holzoberfläche in der Verbundfuge computergestützte Kurzzeit- sowie auch Langzeituntersuchungen zur Abschätzung der Möglichkeiten und Zuverlässigkeit des Flächenverbundes zwischen Brettstapelelement und mineralischer Deckschicht unabdingbar gewesen. Als Deckschichtvarianten kamen Normalbeton, Zementestrich, Anhydritestrich und Geopolymerbeton zur Anwendung. Es konnte durch eine statistische Auswertung im Resultat ein Gesamtüberblick über das Tragverhalten von hybriden Verbundelementen mit mineralischen Deckschichten und spezieller Oberflächenbehandlung des Holzes gegeben werden. Dabei wirkten sich die Vorteile bei der Nutzung des Flächenverbundes vor allem auf den Gebrauchszustand des Bauteils aus. Die Steifigkeit des Verbundbauteils wurde durch den Flächenverbund erhöht und es wurden damit günstigere Voraussetzungen für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit vor allem bei Spannweiten über 5,0 m erzielt. Die Untersuchungen zeigen die grundlegende Anwendbarkeit für Brettstapel im Flächenverbund mit mineralischen Baustoffen.

Physically Based Modeling and Multi-Physical Simulation System for Wood Structure Fire Performance (2004)

Gao, Zuoren ; Wu, Weiyu ; Ren, Aizhu

This research is devoted to promoting the performance-based engineering in wood structure fire. It looks into the characteristic of the material, structural composing and collapse detecting to find out the main factors in the wood structure collapse in fire. The aim of the research is to provide an automatic simulation platform for the complicated circulation. A physically based model for slim member for beams and columns and a frame of multi-physical simulation are provided to implement the system. The physically based model contains material model, structural mechanics model, material mechanics model, as well as geometry model for the compositive simulation. The multi-physical simulation is built on the model and has the capacity to carry out a simulation combining structural, fire (thermal, CFD) and material degradation simulation. The structural and fire simulation rely on two sophisticated software respectively, ANSYS (an FEA software) and FDS (with a core of CFD). Researchers of the paper develop system by themselves to combine the two existing ones. The system has the capability to calculate the wood char to find out the loss of cross-section and to detect the collapse caused in different ways. The paper gives a sample of Chinese traditional house to show how this simulation system works.

Particle Simulation and Evaluation of Personal Exposure to Contaminant Sources in an Elevation Space (2004)

Shih, Naai-Jung ; Lee, Wen-Pang

An elevator, which figures a small volume, is normally used by everyone for a short period of time and equipped with simple ventilation system..Any contaminant released within it may cause serious problem. This research adapt a fire and smoke simulation software (FDS) into non-fire indoor airflow scario. Differently from previous research, particles are chosen as a risk evalution unit. A personal and multi-personal exposure model is proposed. The model takes the influence of the human thermal boundary, coughing, inhalation, exhalation, standing position, and the fan factor into account. The model is easy-to-use and suitable for the design of elevator system in practice.

Optimization of 4D Process Planning using Genetic Algorithms (2004)

Vogel, Manfred ; Breit, Manfred ; Märki, Fabian

The presented work focuses on the presentation of a discrete event simulator which can be used for automated sequencing and optimization of building processes. The sequencing is based on the commonly used component–activity–resource relations taking structural and process constraints into account. For the optimization a genetic algorithm approach was developed, implemented and successfully applied to several real life steel constructions. In this contribution we discuss the application of the discrete event simulator including its optimization capabilities on a 4D process model of a steel structure of an automobile recycling facility.

Integrated Life Cycle Simulation and Assessment of Buildings (2004)

Neuberg, Frank ; Fank, Ernst ; Ekkerlein, Christian

Buildings require both for construction and, due to their comparatively long life cycle for maintenance, significant raw material and energy resources. So far available knowledge about resource consumption during an entire life cycle of a building is still quite rare, because various criteria affect each other and/or overlay mutually. In this contribution a model based software concept is presented using an integrated approach for life cycle simulation and assessment of buildings. The essential point of the development consists of connecting an IFC compliant product model of a building via the Internet with data bases for the resource and energy requirement of building materials. Furthermore, numerical simulations allow calculating and minimizing the energy consumption, the resource requirement, the waste streams and also the noxious emissions. In the context of this paper we present the first release of software programs for architects and engineers, which help them to evaluate their design decisions objectively in early planning steps. Additionally the usage of the software is demonstrated by a test case study for a real world building. By applying this software in practice a substantial contribution for saving energy and natural resources can be provided in the sense of sustainable and ecological building design.

Highway Sequence Editor based on the Length-based Highway Product Model (2004)

Makanae, Koji

The highway product model based on the length information of the centerline, and the application system is developed. This paper shows the schema and the modeling process of the product model, which includes geometric elements such as an alignment, lanes, sidewalks, shoulders and sprits, and accessories such as guard fences, plantings and signs. Furthermore, The Highway Sequence Editor (HSE) is developed as an application system to verify the model.

Feature-based Product Modeling for Building Construction (2004)

Staub-French, Sheryl

Current building product models explicitly represent components, attributes of components, and relationships between components. These designer-focused product models, however, do not represent many of the design conditions that are important for construction, such as component similarity, uniformity, and penetrations. Current design and construction tools offer limited support for detecting these construction-specific design conditions. This paper describes the ontology we developed using the manufacturing concept of features to represent the design conditions that are important for construction. The feature ontology provides the blueprint for the additions and changes needed to transform a standard product model into a constructionspecific product model. The ontology formalizes three classes of features, defines the attributes and functions of each feature type, and represents the relationships between features explicitly. The descriptive semantics of the ontology allows practitioners to represent their varied preferences for naming features, specifying features that result from component intersections and the similarity of components, and grouping features that affect a specific construction domain. A software prototype that implements the ontology enables practitioners to transform designer-focused product models into feature-based product models that represent the construction perspective.

Effective cost estimate and construction processes with 3D interactive technologies: Towards a virtual world of construction sites (2004)

Bargstädt, Hans-Joachim ; Blickling, Arno

The development of 3D technologies during the last decades in many different areas, leads us towards the complete 3D representation of planet earth on a high level of detail. On the lowest level we have geographical information systems (GIS) representing the outer layer of our planet as a 3D model. In the meantime these systems do not only give a geographical model but also present additional information like ownership, infrastructure and others that might be of interest for the construction business. In future these systems will serve as basis for virtual environments for planning and simulation of construction sites. In addition to this work is done on the integration of GIS systems with 3D city models in the area of urban planning and thus integration of different levels of detail. This article presents research work on the use of 3D models in construction on the next level of detail below the level of urban planning. The 3D city model is taken as basis for the 3D model of the construction site. In this virtual nD-world a contractor can organize and plan his resources, simulate different variants of construction processes and thus find out the most effective solution for the consideration of costs and time. On the basis of former researches the authors present a new approach for cost estimation and simulation using development technologies from game software.

Automated Simulation of the Erection Activities in Virtual Construction (2004)

Kang, Shihchung ; Miranda, Eduardo

The goal of the research is the development of a computer system to plan, simulate and visualize erection processes in construction. In the research construction cranes are treated as robots with predefined degrees of freedom and crane-specific motion planning techniques are developed to generate time-optimized and collision-free paths for each piece to be erected in the project. Using inverse kinematics and structural dynamics simulation, the computer system then computes the crane motions and velocities necessary to achieve the previously calculated paths. The main benefits of the research are the accurate planning and scheduling of crane operations leading to optimization of crane usage and project schedules, as well as improving overall crane safety in the project. This research is aimed at the development of systems that will allow computer-assisted erection of civil infrastructure and ultimately to achieve fully-automated erection processes using robotic cranes...

Analysis of building structure and topology based on Graph Theory (2004)

van Treeck, Christoph ; Rank, Ernst

Individual views on a building product of people involved in the design process imply different models for planning and calculation. In order to interpret these geometrical, topological and semantical data of a building model we identify a structural component graph, a graph of room faces, a room graph and a relational object graph as aids and we explain algorithms to derive these relations. The application of the technique presented is demonstrated by the analysis and discretization of a sample model in the scope of building energy simulation.

Numerische Berechnung von Mauerwerkstrukturen in homogenen und diskreten Modellierungsstrategien (2004)

Schlegel, Roger

Im Zentrum der Arbeit stehen die Entwicklung, Verifikation, Implementierung und Leistungsfähigkeit numerischer Berechnungsmodelle für Mauerwerk im Rahmen der Kontinuums- und Diskontinuumsmechanik. Makromodelle beschreiben das Mauerwerk als verschmiertes Ersatzkontinuum. Mikromodelle berücksichtigen durch die Modellierung der einzelnen Steine und Fugen die Struktur des Mauerwerkverbandes. Soll darüber hinaus der durch die Querdehnungsinteraktion zwischen Stein und Mörtel hervorgerufene heterogene Spannungszustand im Mauerwerk abgebildet werden, so ist ein detailliertes Mikromodell, welches Steine und Fugen in ihren exakten geometrischen Dimensionen berücksichtigt, erforderlich. Demgegenüber steht die vereinfachte Mikromodellierung, bei der die Fugen mit Hilfe von Kontaktalgorithmen beschrieben werden. Im Rahmen der Makromodellierung werden neue räumliche Materialmodelle für verschiedene ein- und mehrschalige Mauerwerkarten hergeleitet. Die vorgestellten Modelle berücksichtigen die Anisotropie der Steifigkeiten, der Festigkeiten sowie des Ver- und Entfestigungsverhaltens. Die numerische Implementation erfolgt mit Hilfe moderner elastoplastischer Algorithmen im Rahmen der impliziten Finite Element Methode in das Programm ANSYS. Innerhalb der detaillierten Mikromodellierung wird ein neues, aus Materialbeschreibungen für Stein, Mörtel sowie deren Verbund bestehendes nichtlineares Berechnungsmodell entwickelt und in das Programm ANSYS implementiert. Die diskontinuumsmechanische Beschreibung von Mauerwerk im Rahmen der vereinfachten Mikromodellierung erfolgt unter Verwendung der expliziten Distinkt Element Methode mit Hilfe der Programme UDEC und 3DEC. An praktischen Beispielen werden Probleme der Tragfähigkeitsbewertung gemauerter Bogenbrücken, Möglichkeiten zur Bewertung vorhandener Rissbildungen und Schädigungen an historischen Mauerwerkstrukturen und Traglastberechnungen an gemauerten Stützen ausgewertet und analysiert.

Typologie und Topologie der Pflegebedürftigkeit und -infrastruktur im Freistaat Thüringen; Explorative Analysen zu pflegebedürftigen Menschen und Pflegeinfrastrukturen,ein Beitrag zur empirischen Regionalforschung und Landeskunde (2004)

Zobel, Oliver Christian

Der Autor, Berater und Gutachter für das Thüringer Ministerium für Soziales und Gesundheit und Mitverfasser der Thüringer Landespflegepläne, systematisiert und analysiert die Struktur und Situation pflegebedürftiger Menschen und deren Inanspruchnahme sozialer Pflegeinfrastrukturen im räumlichen und demographischen Kontext. Im Mittelpunkt dieser regionalwissenschaftlichen Forschungsarbeit stehen räumliche Disparitäten der Versorgungs- und Angebotssicherung sowie bisher kaum betrachtete räumliche Strukturen und Interdependenzen der Pflegebedürftigkeit und Pflegeleistungen. Hierzu wurden vom Autor mehrere regional differenzierte Datenerhebungen aller teilstationären und vollstationären pflegebedürftigen Menschen und der Pflegeinfrastruktureinrichtungen im Freistaat Thüringen durchgeführt.Durch die Integration explorativer Analysemethoden in die empirische Regionalforschung wird die Pflegelandschaft Thüringens für den Zeitraum 1994 bis 2000 dokumentiert und anhand eines relationalen Indikatorensystems die Strukturen und räumlichen Muster der Pflegebedürftigkeit und -infrastruktur, soziodemographischen und raumstrukturellen Einflusskomponenten sowie pflegespezifische Interdependenzen exploriert und analysiert. Ein Ergebnis sind typologische Aussagen zum Alter, zur Pflegeart und -schwere oder Struktur der Pflegeleistungen in einer hochauflösenden topologischen Differenzierung nach regionaler Herkunft pflegebedürftiger Menschen. So hat die Einführung der Pflegeversicherung die Situation der meisten pflegebedürftigen Menschen in Thüringen deutlich verbessert. In der Zeitreihenuntersuchung treten diese Anfangserfolge aber hinter identifizierten Problemlagen aus z.B. sukzessiver Polarisierung der Pflegeleistungen, wachsenden Infrastrukturdisparitäten mit exakt quantifizierbaren Wanderungsbewegungen pflegebedürftiger Menschen zurück. Ein Ergebnis topologischer Analysen sind regionale (Versorgungs-) Disparitäten, die zu nachgewiesenen Wanderungsbewegungen pflegebedürftiger Menschen führen.So resultiert die noch nachweisbare Leistungs- bzw. Funktionsfähigkeit der Pflegelandschaft Thüringens (im Sinne der pflegerischen Grundversorgung einer Teilkaskoversicherung) primär aus noch günstigen Rahmenbedingungen wie dem „selbstverständlich“ erbrachten informellen Pflegeleistungen (der Frauen und Töchter) und nur sekundär (oder kaum) aus der durchaus noch guten finanziellen Situation der Pflegeversicherung. Ferner konnte gezeigt werden, dass wachsende Versorgungsdisparitäten nur anteilig eine Infrastrukturproblematik darstellen.Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die entwickelten Methoden und weiteren Untersuchungen diskutiert und im Kontext des theoretischen Teils u.a. zur Entwicklung der Altenhilfe, Pflegeversicherung und sozialen Infrastrukturversorgung betrachtet und vor den Konsequenzen des demographischen Wandels reflektiert. Mit den Untersuchungsergebnissen fordert der Autor, dass Alterung und Schrumpfung der Bevölkerung in Teilräumen als dominante Entwicklung nicht verleugnet werden darf, damit durch eine integrative Gesamtsicht einer auch sozial nachhaltigen Raumentwicklung die pflegespezifische Forderung nach einem möglichst selbstbestimmten und selbständigen Leben (im eigenen Haushalt) gewahrt und das Grundrecht auf Würde auch pflegebedürftiger Menschen gewährleistet bleibt.Dazu wird vorgeschlagen, mit einer modernen Regionalforschung, die durch hochauflösende Datenerfassung, neuen explorativen statistischen Analysemethoden und in Verbindung mit aussagekräftigen Visualisierungsverfahren ein qualifiziertes Monitoring- und Analysesystem für die Raumbeobachtung aufzubauen, um Problemregionen rechzeitig identifizieren und Planungen zeitnah initiieren zu können.

Verbundverhalten von GFK-Bewehrungsstäben und Rissentwicklung in GFK-stabbewehrten Betonbauteilen (2004)

Füllsack-Köditz, Raimo

In der vorliegenden Arbeit werden im Rahmen von Ausziehversuchen die Verbundeigenschaften verschiedener Bewehrungsstäbe aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) unter Berücksichti-gung signifikanter Einflussgrößen auf das Verbundverhalten wie Oberflächenprofilierung der Stäbe, Stabdurchmesser, Betonfestigkeit, Verbundlänge sowie Beanspruchungsart unter einheitlichen Versuchsrandbedingungen bestimmt. Es erfolgt eine Bewertung der Einflussgrößen, der Verbundeigenschaften und des Verbundversagens der untersuchten GFK-Bewehrungsstäbe. Basierend auf der Modellbildung zum Verbund zwischen GFK-Stäben und Beton wird die Bestimmung der Verankerungslänge aufgezeigt. Im Rahmen von Versuchen an GFK-stabbewehrten Dehnkörpern und Balken wird die Auswirkung der spezifischen mechanischen Eigenschaften der GFK-Stäbe auf die Rissentwicklung gegenüber stahlbewehrten Bauteilen untersucht. Insbesondere wird betrachtet, welchen Einfluss das Bewehrungsmaterial, der Bewehrungsgrad, die Betonfestigkeit sowie die Belastungsart auf die Mitwirkung des Betons auf Zug zwischen den Rissen sowie auf die Entwicklung des Rissbildes, der Rissbreiten und der Rissabstände haben. Auf Grundlage der experimentellen Untersuchungen wird die Übertragbarkeit der für Stahlbetonbauteile üblichen Ansätze zur Bestimmung der Rissbreite auf GFK-stabbewehrte Betonbauteile bewertet.

Was ist Europäische Medienkultur? (2004)

Neef, Sonja

Der Sage nach wurde Europa, jene fremde Königstochter, vom Göttervater Zeus in der Verkleidung eines majestätischen Stiers vom fernen Phoenizien nach Kreta – wörtlich – „übertragen“, das heißt von hier nach dort getragen. So gesehen erzeugt Europa einen dritten Raum, einen Trenn- und/oder Bindestrich zwischen Orient und Okzident, als diasporadische Figur und auch als Kontinent. Die Logik eines solchen Strichs, der zugleich trennt und verbindet, findet eine kartographische Entsprechung im nullten Längengrad, der die ganze Welt in ein Einheit schaffendes Koordinatensystem „übersetzt“, mit Greenwich als Zentrum. Ein Äquivalent eines solchen fixen Ausgangspunktes findet sich in der perspektivischen Europa-Darstellung in Tiepolos Darstellung der Kontinente im Deckenfries des Treppenhauses der Fürstbischöflichen Residenz in Würzburg. In diesem architektonischen Gemälde bildet Europa das Frontispiz, das nur von einem privilegierten Standort auf dem ersten Treppenabsatz unverzerrt betrachtet werden kann. Gegenstand dieses Beitrags sind eben diese drei medienkulturellen Europa-Inszenierungen: 1.) eine Sage, 2.) das kartographische Element des Nullmeridians und 3.) Tiepolos Treppenhausgemälde, sie alle verstehe ich als medienkulturelle Übersetzungen Europas. Ziel dieses Beitrags ist es zu fragen, wie diese drei kulturellen Objekte in ihren jeweiligen medialen Modi am Europa-Begriff arbeiten. Dreh- und Angelpunkt ist dabei der Akt des Übersetzens, und zwar sowohl im Sinne einer Umschrift von einem medialen Modus in den anderen als auch als durchaus physisch zu verstehende Bewegung einer Migration zwischen Heimat und Fremde. Ergebnis dieser Betrachtungen ist ein Europa-Begriff, der nicht unproblematisch mit sich selbst identisch ist, sondern sich erst in der Bewegung des Übersetzens konstituiert, also im dritten Raum oder als Bindestrich zwischen den Kulturen.

Risk-sensitive Markov Decision Process for Underground Construction Planning and Estimating (2004)

Likhitruangsilp, Veerasak ; Ioannou, Photios

This paper presents an application of dynamic decision making under uncertainty in planning and estimating underground construction. The application of the proposed methodology is illustrated by its application to an actual tunneling project—The Hanging Lake Tunnel Project in Colorado, USA. To encompass the typical risks in underground construction, tunneling decisions are structured as a risk-sensitive Markov decision process that reflects the decision process faced by a contractor in each tunneling round. This decision process consists of five basic components: (1) decision stages (locations), (2) system states (ground classes and tunneling methods), (3) alternatives (tunneling methods), (4) ground class transition probabilities, and (5) tunneling cost structure. The paper also presents concepts related to risk preference that are necessary to model the contractor’s risk attitude, including the lottery concept, utility theory, and the delta property. The optimality equation is formulated, the model components are defined, and the model is solved by stochastic dynamic programming. The main results are the optimal construction plans and risk-adjusted project costs, both of which reflect the dynamics of subsurface construction, the uncertainty about geologic variability as a function of available information, and the contractor’s risk preference.

Research on Intelligent Fuzzy Optimal Active and Hybrid Control Systems of Building Structures - Verification of Optimization Method on Switching Rules of Control Forces (2004)

Takagi, Kousuke ; Tani, Akinori ; Kawamura, Hiroshi

Recently, many reseraches on active control systems of building structures are preformed based on modern control theory and are installed real buildings. The authors have already proposed intelligent fuzzy optimal active control (IFOAC) systems. IFOAC systems imitate intelligent activities of human brains such as prediction, adaptation, decision-kaking and so on. In IFOAC systems, objective and subjective judgements on the active control can be taken into account. However, IFOAC systems are considered to be suitable for far-field erathquake and control effect becomes small in case of near-field earthqaukes which include a few velosity pules with large amplitudes. To improve control effect in case of near-souece earthquakes, the authors have also proposed hybrid control (HC) systems, in which IFOAC systems and fuzzy control system are combined. In HC systems, the fuzzy control systems are introduced as a reflective fuzzy active control (RFAC) system and imitates spinal reflection of human. In HC systems, active control forces are activated to buildings in accordance with switching rules on active control forces. In this paper, optimizations on fuzzy control rules in RFAC system and switching rules of active control forces in HC system are performed by Parameter-Free Genetic Algorithms (PfGAs). Here, the optimization is performed by using different earthquake inputs. The results of digital simulations show that the HC system can reduce maximal response displacements under restrictions on strokes of the actuator effectively in case of a near-source earthquake and the effectiveness of the proposed HC system is discussed and clarified.

Intelligent Link-Management for the Support of Integration in Building Life Cycle (2004)

Willenbacher, Heiko ; Hübler, Reinhard

The processes in the life cycle of buildings are characterised by highly distinct teamwork. The integration of all the distributed working participants, by providing an environment, which especially supports the communication and collaboration between the actors, is a fundamental step to improve the efficiency of the involved processes and to reduce the total costs. In this article, a link based modelling approach and its “intelligent” link management is introduced (1). This approach realises an integration environment based on a special building model that acts as a decision support system. The link-based modelling is characterised by the definition and specialisation of links between partial models. These intelligent managed links enable a very flexible and task specific data access and exchange between all the different views and partial models of the participants.

Implementation of an Agent-based Bidding Consortium in the Architecture of an Agent-based Virtual Marketplace (2004)

Geibig, Oliver ; Schnellenbach-Held, Martina

In this research project we intend to transfer the whole AEC-Bidding process to an agent-based virtual marketplace. Hereby, the existing legal regulations have to be considered. Important aspects in developing the virtual marketplace are to provide the possibility to realize an agentbased bidding consortium as well as to integrate subcontractors.

Elements of an Agent-based Mediative Communication Protocol for Design Objects (2004)

Abdalla, Jamal

Integrated structural engineering system usually consists of large number of design objects that may be distributed across different platforms. These design objects need to communicate data and information among each other. For efficient communication among design objects a common communication protocol need to be defined. This paper presents the elements of a communication protocol that uses a mediator agent to facilitate communication among design objects. This protocol is termed the Mediative Communication Protocol (MCP). The protocol uses certain design communication performatives and the semantics of an Agent Communication language (ACL) mainly the Knowledge and Query Manipulation Language (KQML) to implement its steps. Details of a Mediator Agent, that will facilitate the communication among design objects, is presented. The Unified Modeling Language (UML) is used to present the Meditative protocol and show how the mediator agent can be use to execute the steps of the meditative communication protocol. An example from structural engineering application is presented to demonstrate and validate the protocol. It is concluded that the meditative protocol is a viable protocol to facilitate object-to-object communication and also has potential to facilitate communication among the different project participants at the higher level of integrated structural engineering systems.

Distributed Evolutionary Design: Island-Model-based Optimization of Steel Skeleton Structures in Tall Buildings (2004)

Kicinger, Rafal ; Arciszewski, Tomasz ; De Jong, Kenneth

This paper presents results of a study on distributed, or parallel, evolutionary computation in the topological design of steel structural systems in tall buildings. It describes results of extensive experimental research on various parallel evolutionary architectures applied to a complex structural design problem. The experiments were conducted using Inventor 2003, a networkbased evolutionary design support tool developed at George Mason University. First, a general introduction to evolutionary computation is provided with an emphasis on recent developments in parallel evolutionary architectures. Next, a discussion of conceptual design of steel structural systems in tall buildings is presented. Further, Inventor 2003 is briefly introduced as well as its design representation and evolutionary computation characteristics. Next, the results obtained from systematic design experiments conducted with Inventor 2003 are discussed. The objective of these experiments was to qualitatively and quantitatively investigate evolution of steel structural systems in tall buildings during a distributed evolutionary design process as well as to compare efficiency and effectiveness of various parallel evolutionary architectures with the traditional evolutionary design approaches. Two connectivity topologies (ring topology and fully-connected topology) have been investigated for four populations of structural designs evolving in parallel and using various migration strategies. Also, results of the initial sensitivity studies are reported in which two ways of initializing distributed evolutionary design processes were investigated, using either arbitrarily selected designs as initial parents or randomly generated ones. Finally, initial research conclusions are presented.

Development of a Fuzzy System for Change Prediction in Construction Projects (2004)

Motawa, Ibrahim ; Anumba, Chimay ; El-Hamalawi, A.

Change management has been the focus of different IT systems. These IT systems were developed to represent design information, record design rationale, facilitate design coordination and changes. They are largely based on managing reactive changes, particularly design changes, in which changes are recorded and then propagated to the relevant project members. However, proactive changes are hardly dealt with in IT systems. Proactive changes require estimating the likelihood of occurrence of a change event as well as estimating the degree of change impacts on project parameters. Changes in construction projects often result from the uncertainty associated with the imprecise and vague knowledge of much project information at the early stages of projects. This is a major outcome of the case studies carried out as part of this research. Therefore, the proposed model considers that incomplete knowledge and certain project characteristics are always behind change causes. For proactive changes, predicting a change event is the main task for modelling. The prediction model should strive to integrate these main elements: 1) project characteristics that lead to change 2) causes of change, 3) the likelihood of change occurrence, and 4) the change consequences. It should also define the dependency relationships between these elements. However, limited data (documented) are only available from previous projects for change cases and many of the above elements can only be expressed in linguistic terms. This means that the model will simulate the uncertainty and subjectivity associated with these sets of elements. Therefore, a fuzzy model is proposed in this research to capture these elements. The model analyses the impact of each set of elements on the other by assigning fuzzy values for these elements that express the uncertainty and subjectivity of their impact. The main aim is to predict change events and evaluate change effects on project parameters. The fuzzy model described above was developed in an IT system for operational purposes and was designed as a Java package of components with their supporting classes, beans, and files. This paper describes the development and the architecture of the proposed IT system to achieve these requirements. The system is intended to help project teams in dealing with change causes and then the change consequences in construction projects.

Database of Best Practices and Decision Support Web-based System for Construction Innovation (2004)

Zavadskas, Edmundas Kazimieras ; Kaklauskas, Arturas ; Viteikiene, Milda

Many construction and facilities management Web sites can be found on the Internet. The interested parties on construction and facilities management Web sites can find databases of best practices, calculators, analyzers, software, expert and decision support systems, neural networks, etc. Technological innovation mainly through changes in the availability of information and communication technology inclusive databases of best practices, calculators, analyzers, software, neural networks, decision support and expert systems that have been provided by a variety of new services developed by the construction and facilities management sectors. Most of all calculators, analyzers, software, decision support and expert systems, neural networks and on-line systems seek to find out how to make the most economic decisions and most of all these decisions are intended only for economic objectives. Alternatives under evaluation have to be evaluated not only from the economic position, but take into consideration qualitative, technical, technological and other characteristics as well. Based on the analysis of the existing calculators, analyzers, information, expert and decision support systems, neural networks and in order to determine most efficient versions of best practices a Decision Support Web-Based System for Construction Innovation (IDSS) was developed by Vilnius Gediminas Technical University.

Application of a Agent Mechanism to the Small-scale Maintenance of School Buildings (2004)

Chang, Chihyuan ; Chang, Yuanchu ; Huang, Shyhmeng

This paper presents an agent-based software, Virtual Administrator System (VAS) for the smallscale maintenance of school buildings. VAS is capable of handling a heavy load of routine, lowtech maintenance jobs. It assigns a different priority to each job application according to its significance and urgency, and automatically adjusts schedules for maintenance engineers when on-site supervision is needed. The system can help ease off the burden of routine small-scale maintenance work, making it more cost-effective and efficient in the overall management of school building maintenance. VAS posts jobs on the Web in a multi-media format and classified all applications into four categories: the on-call maintenance contract, the term maintenance contract, the guaranty maintenance contract, and the regular maintenance contract. It then estimates their urgency level and passes the information to maintenance engineers who will decide whether on-site inspection is needed. Based on the engineers’ feedback, VAS automatically implements the scheduling for inspection as well as sends out real-time or batch notifications to contractors. All these activities are recorded in a database to allow continuous research and data mining and the analysis and diagnosis of specific jobs for followup maintenance plans.

Acquisition of Conceptual Design Knowledge in Structural Engineering (2004)

Albert, Andrej ; Freischlad, Mark ; Pullmann, Torben

Expert systems integrating fuzzy reasoning techniques represent a powerful tool to support practicing engineers during the early stages of structural design. In this context fuzzy models have proved themselves to be very suitable for the representation of complex design knowledge. However their definition is a laborious task. This paper introduces an approach for the design and the optimization of fuzzy systems based upon Genetic Programming. To keep the emerging fuzzy systems transparent a new framework for the definition of linguistic variables is also introduced.

A Steel Bridge Design System Architecture using VR-CAD and Web Service-based Multi-Agents (2004)

Yabuki, Nobuyoshi ; Kotani, Jun ; Shitani, Tomoaki

This paper presents a new design environment based on Multi-Agents and Virtual Reality (VR). In this research, a design system with a virtual reality function was developed. The virtual world was realized by using GL4Java, liquid crystal shutter glasses, sensor systems, etc. And the Multi-Agent CAD system with product models, which had been developed before, was integrated with the VR design system. A prototype system was developed for highway steel plate girder bridges, and was applied to a design problem. The application verified the effectiveness of the developed system.

A Multi-objective Model for Optimizing Construction Planning of Repetitive Infrastructure Projects (2004)

El-Rayes, Khaled ; Hyari, Khalied

This paper presents the development of a model for optimizing resource utilization in repetitive infrastructure projects. The model provides the capability of simultaneous minimization of both project duration and work interruptions for construction crews. The model provides in a single run, a set of nondominated solutions that represent the tradeoff between these two objectives. The model incorporates a multiobjective genetic algorithm and scheduling algorithm. The model initially generates a randomly selected set of solutions that evolves to a near optimal set of tradeoff solutions in subsequent generations. Each solution represents a unique scheduling solution that is associated with certain project duration and a number of interruption days for utilized construction crews. As such, the model provides project planners with alternative schedules along with their expected duration and resource utilization efficiency.

A Framework of Management Information System for Construction Projects (2004)

Ma, Zhiliang ; Qin, Liang

A comprehensive framework of information management system for construction projects in China has been established through extensive literature survey and field investigation. It utilizes the potential information technologies and covers the practical management patterns as well as the major aspects of construction project management. It can be used to guide and evaluate the design of the information management systems for construction projects in order to make the system to be applicable to a wide variety of construction projects and survive the changes in project management.

Product Models in Network Based Co-operation in Structural Engineering (2004)

Firmenich, Berthold

The Priority Programme ‘Network Based Co-operation in Structural Engineering’ of the ‘German Research Foundation’ (DFG) has been established in the year 2000. This paper describes and discusses the main research directions and first results of the workgroup ‘Distributed Product Models’. The five projects of the workgroup have developed completely different solutions for specific application domains. Each solution concept deals with a consistent product modeling and knowledge processing in a distributed environment in the planning process. The individual solution approaches of the projects are described and the underlying basic assumptions are discussed. A unified system architecture is described for all projects of the workgroup. Two different approaches (object-oriented and graph-based models) have been introduced for product and knowledge modeling. The common structure of these models will be explained to fully understand the differences of these modeling approaches. Finally the concepts for co-operative work and conflict management in a distributed environment are described: The solution approaches will be distinguished by classifying the supported co-operation according to time. A final scientific summary describes the state-of-the-art in network based co-operation in structural engineering: The role of research directions like knowledge modeling, standard product modeling and versioning in the distributed planning process will be explained.

Knowledge Based Systems in Distributed Desgin Environments (2004)

Schnellenbach-Held, Martina ; Hartmann, Markus

Today’s building industry not only demands more and more reduced construction time on building site, but also an advanced and mostly construction attendant design phase. Even though there is software available to support design processes in distributed environments, most applications only support simple document based exchange of information. In this paper a knowledge based system is presented to support cooperative, comprehensive design processes in distributed environments. The presented research project is financially supported by the German Research Community (DFG – Deutsche Forschungsgemeinschaft).

Interactive Distributed Knowledge Support for Conceptual Building Design (2004)

Kraft, Bodo ; Wilhelms, Nils

In our project, we develop new tools for the conceptual design phase. During conceptual design, the coarse functionality and organization of a building is more important than a detailed worked out construction. We identify two roles, first the knowledge engineer who is responsible for knowledge definition and maintenance; second the architect who elaborates the conceptual design. The tool for the knowledge engineer is based on graph technology, it is specified using PROGRES and the UPGRADE framework. The tools for the architect are integrated to the industrial CAD tool ArchiCAD. Consistency between knowledge and conceptual design is ensured by the constraint checker, another extension to ArchiCAD.

Towards a Semantic Grid Computing Platform for Disaster Management in Built Environment (2004)

Aziz, Zeeshan ; Anumba, Chimay ; Miles, John

Current disaster management procedures rely primarily on heuristics which result in their strategies being very cautious and sub-optimum in terms of saving life, minimising damage and returning the building to its normal function. Also effective disaster management demands decentralized, dynamic, flexible, short term and across domain resource sharing, which is not well supported by existing distributing computing infrastructres. The paper proposes a conceptual framework for emergency management in the built environment, using Semantic Grid as an integrating platform for different technologies. The framework supports a distributed network of specialists in built environment, including structural engineers, building technologists, decision analysts etc. It brings together the necessary technology threads, including the Semantic Web (to provide a framework for shared definitions of terms, resources and relationships), Web Services (to provide dynamic discovery and integration) and Grid Computing (for enhanced computational power, high speed access, collaboration and security control) to support rapid formation of virtual teams for disaster management. The proposed framework also make an extensive use of modelling and simulation (both numerical and using visualisations), data mining (to find resources in legacy data sets) and visualisation. It also include a variety of hardware instruments with access to real time data. Furthermore the whole framework is centred on collaborative working by the virtual team. Although focus of this paper is on disaster management, many aspects of the discussed Grid and Visualisation technologies will be useful for any other forms of collaboration. Conclusions are drawn about the possible future impact on the built environment.

Generic Services for the Support of Evolving Building Model Data (2004)

Weise, Matthias ; Katranuschkov, Peter ; Scherer, Raimar J.

Many problems related to data integration in AEC can be better tackled by an approach that takes into account the heterogeneity of tasks, models and applications but does not require continuous consistency of the evolving design data, at each data management operation. Such an approach must incorporate adequate services that can facilitate reintegration of concurrently modified data at reasonably selected coordination points. In this paper we present a set of methods which, used in combination, can achieve that goal. After a description of the principal envisaged cooperative work scenario each of these methods is discussed in detail and current observations drawn from their software realisation are given. Whilst the suggested approach is valid for any EXPRESS-based data model, the practical focus of work has been on facilitating IFC-driven integration.

Abstract and Concrete Scenarios in Concurrent Engineering (2004)

Huhn, Michael

An architecture of a distributed planning system for the building industry has been developed. The emphasis is on highly collaborative environments in steelwork, timber construction etc. where designers concurrently handle 3D models. The overall system connects local design systems by the so-called Design Framework DFW. This framework consists of the definition of distributed components and protocols which make the collaborative design work. The process of collaborative design has been formalized on an abstract level. This paper describes how this has been done. A sample is given to illustrate the mapping of concrete scenarios of the ‘real design world’ to an abstract scenario level. This work is funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG as part of the project SPP1103 (Meißner et al. 2003).

Working Together: ICT Infrastructures to Support Collaboration (2004)

Cerovsek, Tomo ; Turk, Ziga

The paper summarizes a part of research carried out in ICCI project and provides a current review of ICT infrastructures supporting collaboration. It covers taxonomies, protocols, standards, components, typical subsystems as well as future trends and recommendation for two most important technologies with applications in AEC: (1) EIP (Enterprise information portal) – a single gateway to a company's information, knowledge base, and applications for all actors; (2) RTC (Real-Time Communication and Collaboration technologies) that provide means for asynchronous communication between geographically dislocated people using ICT. Proposed future developments are: orientation towards web services - with building information models, business intelligence, personalization, AEC information retrieval, p2p workspaces and grids.

A Concept for CAD Systems with Persistent Versioned Data Models (2004)

Beer, Daniel G. ; Firmenich, Berthold ; Richter, Torsten

The synchronous distributed processing of common source code in the software development process is supported by well proven methods. The planning process has similarities with the software development process. However, there are no consistent and similarly successful methods for applications in construction projects. A new approach is proposed in this contribution.

Typologiebildung und Erklärung des Aktivitäten-(Verkehrs-)verhaltens – ein Multimethodenansatz unter Verwendung der Optimal Matching Technik (2004)

Berger, Martin

Vor dem Hintergrund des gesellschaftlichen Wandels sieht sich die Verkehrsforschung mit neuen Anforderungen an die Konzeption, Anpassung, Anwendung usw. von statistischen Ansätzen zur Analyse des Aktivitäten-(Verkehrs-)verhaltens konfrontiert, um auf Basis empirischer Daten adäquat Zusammenhänge der Verkehrsentstehung zu erforschen. Ausgehend von der musterorientierten Perspektive - das heißt Untersuchungsgegenstand sind chronologische Abfolgen von Ortsveränderungen und Tätigkeiten in Form von Wege-Aktivitätenmustern - besteht das Ziel einer möglichst realitätsnahen Abbildung und Erklärung von individuellen Unterschieden im Raum-Zeit-Verhalten. Neu bzw. kaum etabliert sind in diesem Kontext der eigens konzipierte Multimethodenansatz sowie die Optimal Matching Technik, die erweiterte Abbildungseigenschaften zur Distanzmessung zwischen Wege-Aktivitätenmustern aufweist. Erkannt werden durch jene Methode gleiche Tätigkeiten bzw. Ortsveränderungen, die zeitlich an unterschiedlichen Stellen der zu vergleichenden Muster angeordnet sind sowie identische Subsequenzen. Zielführend in der Datenanalyse ist nachstehende Abfolge von Verfahren: Die Klassifikation von Wege-Aktivitätenmustern zur Reduktionen deren immenser Komplexität gelingt durch Einsatz der Optimal Matching Technik. Diese quantifiziert (Un-)ähnlichkeiten zwischen Wege-Aktivitätenmustern („Abstandsmessung“) unterschiedlicher Personen oder zu vergleichender Zeitabschnitte einer Person. Die dadurch berechnete Distanzmatrix bildet den Ausgangspunkt des clusteranalytischen Fusions-algorithmus, dessen Aufgabe die Zusammenfassung der Wege-Aktivitätenmuster ist (explorative Stufe). Die Anwendung eines multinomialen Logit-Modells ermöglicht auf Individualebene die Vorhersage der Affinität zu Wege-Aktivitätenmuster-Typen anhand von Merkmalswerten identifizierter Erklärungsgrößen der Personen, des Haushaltes usw. (induktive Stufe). Im Gegensatz zu einschlägigen Forschungsarbeiten zeichnet sich die gewählte Untersuchungsstrategie durch die Objektivität des Vorgehens aus, da eine a-priori Bildung von Personen-kategorien nicht notwendig ist. Ebenso grenzt die Berücksichtigung der zufälligen und nicht-erklärbaren Verhaltensvariabilität durch das Wahrscheinlichkeitsprinzip des gewählten Logit-Modells das eigene Vorgehen von anderen Untersuchungen ab. Aufgrund der weitgehend ungeklärten Anwendungsgrundlagen der Optimal Matching Technik befasst sich die vorliegende Arbeit zunächst mit dessen inhaltlicher Ausrichtung am Untersuchungsgegenstand. Die Anpassung der festzulegenden Aufwandswerte, welche für die benötigten Aktionen angesetzt werden, um ein Wege-Aktivitätenmuster in ein anderes zu transformieren, erfolgt mit Hilfe einer empirisch Abschätzung, die weit über ein argumentatives Vorgehen hinausgeht. Der ermittelte Sequenzabstand inkludiert dabei die operationsspezifische Distanz bei Übergängen zwischen den konstituierenden Zuständen der zu vergleichenden Wege-Aktivitätenmuster („Zustandsähnlichkeit“). Abstandsmaß für die qualitativen Zustände ist dabei die ermittelte Priorität von wege- und tätigkeitenbezogenen Handlungen. Die Relevanz einer Ausrichtung belegt auch die durchgeführte Sensitivitätsanalyse: Das Ausmaß der Empfindlichkeit der Optimal Matching Technik ist insbesondere gegenüber der Festlegung der Aufwandswerte beträchtlich. Um die Analysepotenziale des Multimethodenansatzes zu demonstrieren, werden exemplarisch interpersonelle Unterschiede im wöchentlichen Aktivitäten-(Verkehrs-)verhaltens (Datenbasis: deutsches Mobilitätspanel) analysiert. Ergebnis der Klassifikation (explorative Analysestufe) ist eine auf den ersten Blick inhaltlich stichhaltige Wege-Aktivitätenmuster-Typologie charakteristischer Wochenabläufe des Aktivitäten-(Verkehrs-)verhaltens: Unterschiedliche Arten, zeitlicher Umfang und zeitliche Lage der Haupt-aktivitäten, unterschiedliche Verkehrsverhaltensweisen sowie unterschiedliche clusterspezifische Tag zu Tag Rhythmen, Gleichförmigkeiten, Schwankungen usw. des Raum-Zeit-Verhaltens kennzeichnen die Wege-Aktivitätenmuster-Typen. Die Abbildungs-eigenschaften der Optimal-Matching Technik zeichnen sich in den erstellten Clustern nur teilweise ab: Während die Zustandselementkomposition - augenscheinlich betrachtet - passabel durch die Wege-Aktivitätenmuster-Typologie abgebildet wird, bleibt ungewiss, ob und inwieweit dies für die Abfolgeähnlichkeit gilt. Aus dem induktiven Analyseschritt geht hervor: Alter, Geschlecht, Verfügbarkeit einer ÖPNV-Zeitkarte, Führerscheinbesitz und mit herausragender Bedeutung der Erwerbsstatus signalisieren als maßgebende Erklärungsgrößen eine Trennwirkung. Überdies zeigt das Gesamtbild der ermittelten Wirkungsrichtungen und Effektstärken überzeugende Erklärungszusammenhänge auf. Damit ist ein Nachweis der Praktikabilität des eigens konzipierten Multimethodenansatzes unter Verwendung der Optimal Matching Technik zur musterorientierten Analyse des Raum-Zeit-Verhaltens erbracht.

User Requirements Capture in Distributed Project Environments: A Process-centred Approach (2004)

Katranuschkov, Peter ; Gehre, Alexander ; Scherer, Raimar J.

Efforts to define standards for representing AEC/FM data have been fairly successful. However defining a standard reference process model has not met with the same success. Yet almost every conceptual modelling or software development project starts by defining the business processes to be supported and the related requirements to be satisfied. This paper describes a new process-centred methodology for user requirements capture developed in the ICCI project (IST-2001-33022). Its essence is in recognising user requirements and use cases in the context of the real construction process, identifying the actors and roles for each individual activity and associating these activities with information, communication and standardisation requirements on the basis of a formalised specification, named the Process Matrix. In the paper we outline the history of process matrix development, introduce the basic structure of the matrix and show how it can be further extended and refined. We present also a web-based software implementation of the developed approach, describe how it has been used in ICCI and outline further perspectives.

ICT Adoption in the Construction Sector: Education and Training Issues (2004)

Wilson, Ian E. ; Damodaran, Leela ; Olphert, Wendy

Organisational and human issues have been highlighted, among other issues (ICT infrastructures, legal and contractual, etc.), as key elements in enhancing the competitiveness of the construction sector. More specifically, the importance of human resources has been recognised, especially training and professional development, in order to cultivate a stable workforce. The paper provides a review of the key training needs for the construction sector with particular reference to the uptake and exploitation of new technologies and working practices, presents an action plan to address learning and training needs, and proposes an eight-stage iterative learning and training methodology. The results will be of particular interest to managers in stakeholder organisations of all sizes throughout the sector, plus academic and research bodies intending to continue construction ICT research.

Collaboration in Construction: Legal and Contractual Issues in ICT Applications (2004)

Hassan, Tarek ; Shelbourn, Mark ; Carter, Chris

The construction industry is a project-based business bringing together many different organisations to complete a desired goal. The strategic use of Information and Communication Technologies (ICT) has enabled this goal to be completed more effectively. Two issues require addressing, the technology itself and the implementation factors of the technology. Such implementation factors should consider, among other factors, the legal and contractual issues associated with the use of ICT, training requirements and its effects on the organisational culture. To date the legal and contractual issues have not been extensively covered, and it is recognised that the technologies have not been properly covered by any recognised legal and contractual practices. This in turn is threatening to inhibit the growth and prosperity of the use of the technology on construction projects. This paper discusses these legal and contractual issues and describes methods and tools that can be used to enable the growth of technology to be used in a legal and contractually valid environment.

Building a Better Future: Major Results from the ICCI Cluster Project (2004)

Zarli, Alain ; Storer, Graham ; Kazi, Abdul Samad (Sami)

To support research in the building sector and in order to help it move towards a new digital economy, the European Commission under the 5th Framework initiative, especially the IST programme, funded various RTD projects. The opportunity to bring these IST projects together was acknowledged so that stronger links can be created under a clustering umbrella and that, moreover, links of those projects with their RTD environment could be facilitated. This has been the objective of work carried out within the ICCI (IST-2001-33022) Cluster project. This paper introduces the main aims and objectives of the project, and then presents its principal outcomes. In a second part, it synthesises the underlying concepts, technology and tools that will make ICT-based Construction a reality in a near future, and gives recommended actions for the industry, the EC and the Construction ICT R&D in Europe, giving some benefit of this project experience to the three communities.

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