Universitätsbibliothek
Weimar Open Access

Railway systems are highly competitive compared with other means of transportation because of their distinct advantages in speed, convenience and safety. Therefore, the demand for railway transportation is increasing around the world. Constructing railway tracks and related engineering structures in areas with loose or soft cohesive subgrade usually leads to problems, such as excessive settlement, deformation and instability. Several remedies have been proposed to avoid or reduce such problems, including the replacement of soft soil and the construction of piles or stone columns. This thesis aims to expand the geotechnical knowledge of how to improve subgrade ballasted railway tracks, using stone columns and numerical modeling for the railway infrastructure. Three aspects are considered: i) railway track dynamics modeling and validation by field measurements, ii) modeling and parametric studies on stone columns, and iii) studies on the linear and non-linear behavior of stone columns under the dynamic load of trains. The first step of this research was to develop a reliable numerical model of a railway track. The finite element method in a time domain was used for either a 2D plane strain or 3D analysis. Individual methods for modeling a train load in 2D and 3D were implemented and are discussed in this thesis. The developed loading method was validated with three different railway tracks using obtained vibration measurements. Later, these numerical models were used to analyze the influence of stone column length and train speed in the stress field. The performance of the treated ground depends on various parameters, such as the strength of stone columns, spacing, length and diameter of the columns. Therefore, the second step was devoted to a parameter study of stone columns as a unit cell with an axisymmetric condition. The results showed that even short stone columns were effective for settlement reduction, and area of replacement was the main influential parameter in their performance. The third part of this thesis focuses on a hypothetical railway-track response to the passage of various train speeds and the influence of stone-column length. The stress-strain response of subgrade is analyzed under either an elastic–perfectly plastic or advanced constitutive model. The non-linear soil response in the finite element method and the impact of train speed and stone column length on railway tracks are also evaluated. Moreover, the reductions of induced vibration – in both a horizontal and a vertical direction – after improvement are investigated.

"Qualitätsmanagement (QM) ist im Sinne reibungslos funktionierender Abläufe ein unverzichtbarer Bestandteil jedes Büros, unabhängig von der Größe und dem Kerngeschäft und unabhängig davon, ob ein Zertifizierungsverfahren durchlaufen wird oder nicht. Im Laufe der Jahre werden in Ingenieur- und Architekturbüros meist zahlreiche organisatorische Einzelregelungen getroffen, die den Alltag erleichtern sollen. Eine systematische Zusammenstellung, Einführung und Kontrolle unterbleibt jedoch oft. Häufig schrecken die Verantwortlichen vor dem vermeintlichen Aufwand für die systematische Zusammenstellung in einem QM-Handbuch und dem vermeintlich noch viel größeren Aufwand für eine externe Überprüfung im Rahmen eines externen Audits mit anschließender Zertifizierung zurück. Der Nutzen, der alleine schon durch ein passgenau aufgebautes und gelebtes QMHandbuch entsteht, wird nicht realisiert. Der QM-Standard „Planer am Bau“ (PaB) ist ein branchenspezifischer Standard, der gezielt für Ingenieur- und Architekturbüros entwickelt worden ist und ausschließlich deren Belange berücksichtigt. Im Ergebnis entstehen nach klaren Vorgaben der Mindestanforderungen schlanke, auf die jeweiligen Bürobesonderheiten angepasste Handbücher, die durch den TÜV Rheinland auditiert und zertifiziert werden können. Der Nachweis eines wirksamen QM-Systems ist mit diesem Zertifikat erbracht, was unter anderem in VgV-Ausschreibungen Vorteile bringen kann."

In der vorliegenden Arbeit „Speaking from Somewhere: Der Audio-Walk als künstlerische Praxis und Methode“ wird der Audio-Walk auf theoretischer und praktischer Basis untersucht. Der erste Teil widmet sich dem Audio-Walk als künstlerisches Format. Darin wird analysiert, wie dieses aufgebaut ist und welche Komponenten wie zusammenwirken, damit sich die Darbietung – und die dafür charakteristisch intensive Wirkung – entfalten kann. Im zweiten Teil wird der Audio-Walk als experimentelle mobile Methode für die künstlerische Forschung betrachtet. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie sich das künstlerische Format nutzen lässt, um spezifische Fragestellungen an einen ausgewählten Personenkreis zu adressieren, der sich währenddessen in einer inszenierten Situation befindet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Audio-Walk-Experimenten, die mit dieser Absicht entwickelt wurden. Als Fallbeispiel für die Methode dient dabei die Zusammenarbeit mit einer Gruppe kürzlich nach Deutschland migrierter Frauen.

Die niederländische Architekturmoderne wird seit den 1980er Jahren nahezu durchgehend baulich rezipiert. Bisher unternommene uneinheitliche Kategorisierungen dieser Bauten als "Neo-Moderne" oder "Neu-Amsterdamer- Schule" werden dem komplexen Sachverhalt oftmals nicht in ausreichendem Maße gerecht. Die Arbeit soll daher einen Beitrag zum besseren Verständnis der Rezeption des Neuen Bauens und der Amsterdamer Schule leisten. Anhand vier ausgewählter jüngerer Wohnungsbauten in den Niederlanden untersucht sie konkret das Verhältnis zu den städtebaulichen, typologischen und formal- gestalterischen Vorbildern aus den 1920er und 1930er Jahren. Welche Gründe waren ausschlaggebend für die Wahl bestimmter Vorbilder? Auf welche Wohnanlagen greifen sie konkret zurück und mithilfe welcher Verfahren tun sie dies? Inwiefern unterscheidet sich die Vorgehensweise der ArchitektInnen von denen des Neuen Bauens oder der Amsterdamer Schule? Das Resümee offenbart eine große Vielfalt an Rezeptionstechniken von zumeist mehreren historischen Vorbildern und damit die Schwierigkeit, das vorliegende Phänomen zu deuten. Vor allem aber scheint die Moderne mit ihrem Paradigma der Originalität von einem erneuten eklektischen Ansatz in der Architektur überholt worden zu sein. In ihrem methodischen Ansatz verbindet die Thesis formal-gestalterische Analysen mit theoretischen Reflexionen und behandelt mit dem Thema der Referenzen eine zentrale Praxis im Entwurfsprozess von ArchitektInnen.

Die massive Neubautätigkeit in Deutschland hat die Diskussion um Baukultur wieder verstärkt angestoßen. Dabei wird der Einfluss der kommunalen Planung auf die Baugestaltung sowohl in der Öffentlichkeit als auch der Fachliteratur nur unzureichend thematisiert. Die vorliegende Arbeit von Cornelius Hutfless untersucht die Thematik am konkreten Beispiel der Weimarer Innenstadt. Hierzu wurden die neun formellen und informellen Instrumente analysiert und bewertet, mit denen die kommunale Planung in Weimar seit dem Jahr 1990 unmittelbaren Einfluss auf die Baugestaltung von Neubauprojekten genommen hat: Bebauungspläne, der Denkmalschutz, Sanierungssatzungen, Gestaltungssatzungen, Wettbewerbe, der Gestaltungsbeirat, die Bauberatung, Fachkonzepte und die Öffentlichkeitsbeteiligung. Methodisch kamen die Quellenanalyse, die Fallanalyse und die Stärken-Schwächen-Analyse zum Einsatz. Die Recherchearbeit wurde durch sechs leitfadengestützte Expert*inneninterviews mit Schlüsselpersonen der Weimarer Baugestaltung ergänzt. Dieser Forschungsansatz veranschaulicht den Einfluss kommunaler Planung auf die Gestaltung von Neubauvorhaben erstmalig am Fallbeispiel einer einzelnen deutschen Stadt, indem alle angewendeten Instrumente analysiert wurden. Für Forscher*innen ermöglicht der Bezug auf ein konkretes Untersuchungsgebiet einen praxisnahen Zugang zum Thema Baugestaltung. Stadtplaner*innen veranschaulicht das Beispiel Weimar außerdem, wie umfangreich und restriktiv die kommunalen Möglichkeiten sind, auf die Baugestaltung einzuwirken. Vorbildlich im Sinne einer konsequenten Strategie der Baugestaltung sind in Weimar zum einen die strengen Festsetzungen in den Bebauungsplänen des Untersuchungsgebietes, deren Umsetzung durch die Einsetzung von Baubeiräten gesichert wird. Zum anderen ist der kommunalpolitische Rückhalt ein grundlegender Erfolgsfaktor, der u. a. den Empfehlungen des Gestaltungsbeirates Nachdruck verleiht. Zudem verfügt Weimar über eine umfangreiche Denkmalausweisung. Durch die umfassende Nutzung und Kombination der Instrumente, hat die kommunale Planung in Weimar erfolgreich einen Rahmen geschaffen, der baugestalterische Standards gewährleistet. Der Charakter der Weimarer Innenstadt konnte erhalten werden, obwohl moderne Neubauentwicklungen zugelassen wurden. Das Beispiel Weimar zeigt also, dass Baugestaltungsqualität wesentlich von dem klaren Anspruch einer Kommune nach Prozess- und Verfahrensqualität abhängt. Verbesserungswürdig ist in Weimar hingegen die Öffentlichkeitsbeteiligung bei Gestaltungsfragen. Schon vor der Schaffung planungsrechtlicher Tatsachen sollte zukünftig die Öffentlichkeit umfangreicher in Baugestaltungsprozesse eingebunden und dafür die Möglichkeiten ergänzender, informeller Verfahren ausgeschöpft werden. Nur dann ist eine restriktive Stadtgestaltungspolitik, im Sinne der Wahrung öffentlicher Interessen ganzheitlich positiv zu bewerten.

Neue Medien rufen regelmäßig neue Utopien auf den Plan, die sich untereinander stark ähneln können. Regelmäßig bekommen wir eröffnet, dass, von den Uninformierten noch unbemerkt, eine Medienrevolution im Gange sei, die das Potenzial habe, die Welt grundlegend zu verändern. Diese Erwartungen gelten meistens einem in jeder Hinsicht umwälzenden Zuwachs an Gleichheit und Freiheit Aller. Meistens enden sie jedoch dann in der Feststellung eines Zuwachses an Geld und Macht in den Händen Weniger. So war es beim Radio, beim Video, beim Internet, bei den »sozialen Medien«. Und so ist es auch heute wieder. Eine Medienrevolution finde statt, so hört und liest man, die sich nicht auf kalifornischen Theaterbühnen oder auf Konsumentenelektronik-Messen wie der IFA in Gestalt neuer Gadgets öffentlich präsentiert. Sie spielt sich jenseits der Terminals im unsichtbaren Reich der Vernetzung ab und betrifft subkutan die mediale Instituiertheit der Gesellschaft selbst: die Blockchain.

urbanHIST (2019). Second urbanHIST Conference. Interpreting 20th Century European Urbanism. Stockholm, 21–23 October 2019 Conference Booklet

Institute of Structural Engineering, Institute of Structural Mechanics, as well as Institute for Computing, Mathematics and Physics in Civil Engineering at the faculty of civil engineering at the Bauhaus-Universität Weimar presented special topics of structural engineering to highlight the broad spectrum of civil engineering in the field of modeling and simulation. The summer course sought to impart knowledge and to combine research with a practical context, through a challenging and demanding series of lectures, seminars and project work. Participating students were enabled to deal with advanced methods and its practical application. The extraordinary format of the interdisciplinary summer school offers the opportunity to study advanced developments of numerical methods and sophisticated modelling techniques in different disciplines of civil engineering for foreign and domestic students, which go far beyond traditional graduate courses. The proceedings at hand are the result from the Bauhaus Summer School course: Forecast Engineering held at the Bauhaus-Universität Weimar, 2018. It summarizes the results of the conducted project work, provides the abstracts/papers of the contributions by the participants, as well as impressions from the accompanying programme and organized cultural activities.

The design of engineering structures takes place today and in the past on the basis of static calculations. The consideration of uncertainties in the model quality becomes more and more important with the development of new construction methods and design requirements. In addition to the traditional forced-based approaches, experiences and observations about the deformation behavior of components and the overall structure under different exposure conditions allow the introduction of novel detection and evaluation criteria. The proceedings at hand are the result from the Bauhaus Summer School Course: Forecast Engineering held at the Bauhaus-Universität Weimar, 2017. It summarizes the results of the conducted project work, provides the abstracts of the contributions by the participants, as well as impressions from the accompanying programme and organized cultural activities. The special character of this course is in the combination of basic disciplines of structural engineering with applied research projects in the areas of steel and reinforced concrete structures, earthquake and wind engineering as well as informatics and linking them to mathematical methods and modern tools of visualization. Its innovative character results from the ambitious engineering tasks and advanced modeling demands.

Identification of flaws in structures is a critical element in the management of maintenance and quality assurance processes in engineering. Nondestructive testing (NDT) techniques based on a wide range of physical principles have been developed and are used in common practice for structural health monitoring. However, basic NDT techniques are usually limited in their ability to provide the accurate information on locations, dimensions and shapes of flaws. One alternative to extract additional information from the results of NDT is to append it with a computational model that provides detailed analysis of the physical process involved and enables the accurate identification of the flaw parameters. The aim here is to develop the strategies to uniquely identify cracks in two-dimensional 2D) structures under dynamic loadings. A local NDT technique combined eXtended Finite Element Method (XFEM) with dynamic loading in order to identify the cracks in the structures quickly and accurately is developed in this dissertation. The Newmark-b time integration method with Rayleigh damping is used for the time integration. We apply Nelder-Mead (NM)and Quasi-Newton (QN) methods for identifying the crack tip in plate. The inverse problem is solved iteratively, in which XFEM is used for solving the forward problem in each iteration. For a timeharmonic excitation with a single frequency and a short-duration signal measured along part of the external boundary, the crack is detected through the solution of an inverse time-dependent problem. Compared to the static load, we show that the dynamic loads are more effective for crack detection problems. Moreover, we tested different dynamic loads and find that NM method works more efficient under the harmonic load than the pounding load while the QN method achieves almost the same results for both load types. A global strategy, Multilevel Coordinate Search (MCS) with XFEM (XFEM-MCS) methodology under the dynamic electric load, to detect multiple cracks in 2D piezoelectric plates is proposed in this dissertation. The Newmark-b method is employed for the time integration and in each iteration the forward problem is solved by XFEM for various cracks. The objective functional is minimized by using a global search algorithm MCS. The test problems show that the XFEM-MCS algorithm under the dynamic electric load can be effectively employed for multiple cracks detection in piezoelectric materials, and it proves to be robust in identifying defects in piezoelectric structures. Fiber-reinforced composites (FRCs) are extensively applied in practical engineering since they have high stiffness and strength. Experiments reveal a so-called interphase zone, i.e. the space between the outside interface of the fiber and the inside interface of the matrix. The interphase strength between the fiber and the matrix strongly affects the mechanical properties as a result of the large ratio of interface/volume. For the purpose of understanding the mechanical properties of FRCs with functionally graded interphase (FGI), a closed-form expression of the interface strength between a fiber and a matrix is obtained in this dissertation using a continuum modeling approach according to the ver derWaals (vdW) forces. Based on the interatomic potential, we develop a new modified nonlinear cohesive law, which is applied to study the interface delamination of FRCs with FGI under different loadings. The analytical solutions show that the delamination behavior strongly depends on the interphase thickness, the fiber radius, the Young’s moduli and Poisson’s ratios of the fiber and the matrix. Thermal conductivity is the property of a material to conduct heat. With the development and deep research of 2D materials, especially graphene and molybdenum disulfide (MoS2), the thermal conductivity of 2D materials attracts wide attentions. The thermal conductivity of graphene nanoribbons (GNRs) is found to appear a tendency of decreasing under tensile strain by classical molecular dynamics (MD) simulations. Hence, the strain effects of graphene can play a key role in the continuous tunability and applicability of its thermal conductivity property at nanoscale, and the dissipation of thermal conductivity is an obstacle for the applications of thermal management. Up to now, the thermal conductivity of graphene under shear deformation has not been investigated yet. From a practical point of view, good thermal managements of GNRs have significantly potential applications of future GNR-based thermal nanodevices, which can greatly improve performances of the nanosized devices due to heat dissipations. Meanwhile, graphene is a thin membrane structure, it is also important to understand the wrinkling behavior under shear deformation. MoS2 exists in the stable semiconducting 1H phase (1H-MoS2) while the metallic 1T phase (1T-MoS2) is unstable at ambient conditions. As it’s well known that much attention has been focused on studying the nonlinear optical properties of the 1H-MoS2. In a very recent research, the 1T-type monolayer crystals of TMDCs, MX2 (MoS2, WS2 ...) was reported having an intrinsic in-plane negative Poisson’s ratio. Luckily, nearly at the same time, unprecedented long-term (>3months) air stability of the 1T-MoS2 can be achieved by using the donor lithium hydride (LiH). Therefore, it’s very important to study the thermal conductivity of 1T-MoS2. The thermal conductivity of graphene under shear strain is systematically studied in this dissertation by MD simulations. The results show that, in contrast to the dramatic decrease of thermal conductivity of graphene under uniaxial tensile, the thermal conductivity of graphene is not sensitive to the shear strain, and the thermal conductivity decreases only 12-16%. The wrinkle evolves when the shear strain is around 5%-10%, but the thermal conductivity barely changes. The thermal conductivities of single-layer 1H-MoS2(1H-SLMoS2) and single-layer 1T-MoS2 (1T-SLMoS2) with different sample sizes, temperatures and strain rates have been studied systematically in this dissertation. We find that the thermal conductivities of 1H-SLMoS2 and 1T-SLMoS2 in both the armchair and the zigzag directions increase with the increasing of the sample length, while the increase of the width of the sample has minor effect on the thermal conductions of these two structures. The thermal conductivity of 1HSLMoS2 is smaller than that of 1T-SLMoS2 under size effect. Furthermore, the temperature effect results show that the thermal conductivities of both 1H-SLMoS2 and 1T-SLMoS2 decrease with the increasing of the temperature. The thermal conductivities of 1HSLMoS2 and 1T-SLMoS2 are nearly the same (difference <6%) in both of the chiral orientations under corresponding temperatures, especially in the armchair direction (difference <2.8%). Moreover, we find that the strain effects on the thermal conductivity of 1HSLMoS2 and 1T-SLMoS2 are different. More specifically, the thermal conductivity decreases with the increasing tensile strain rate for 1T-SLMoS2, while fluctuates with the growth of the strain for 1HSLMoS2. Finally, we find that the thermal conductivity of same sized 1H-SLMoS2 is similar with that of the strained 1H-SLMoS2 structure.