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Wissenschaftliches Kolloquium vom 19. bis 22. April 2007 in Weimar an der Bauhaus-Universität zum Thema: ‚Die Realität des Imaginären. Architektur und das digitale Bild'

Die öffentliche Hand setzt zunehmend bei der Beschaffung von Bauwerken auf Alternativen, da aufgrund der negativen finanziellen Entwicklung der öffentlichen Haushalte die notwendigen Investitionsmaßnahmen nicht mehr oder nur eingeschränkt umgesetzt werden. Seit Anfang 2000 gehören auch die Modelle Public Private Partnerships (PPP - auch Öffentlich Private Partnerschaften genannt) zu diesen Alternativen. Dabei werden unter Berücksichtigung des Lebenszyklusansatzes alle Wertschöpfungsstufen von Bauwerken – Planen, Bauen, Finanzieren, Betreiben, ggf. Verwerten – integriert und als Gesamtleistung ausgeschrieben. Damit kann es möglich sein, Effizienzvorteile von bis zu 20% gegenüber der konventionellen Beschaffung zu erreichen. Bauunternehmen sind gefordert, sich dieser neuen Beschaffungsvariante anzupassen, wenn sie entsprechende Leistungen anbieten wollen. Sie übernehmen im Kerngeschäft die Errichtung und bauliche Erhaltung von Bauwerken. Auf Grund der Integration aller Wertschöpfungsstufen sind Bauunternehmen gefordert, ihre Leistungen mit den anderen am Lebenszyklus von Bauwerken beteiligten Partner zu koordinieren und in einen Gesamtzusammenhang zu stellen. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Strategieprozessmodells, dass mittelständischen Bauunternehmen die Erarbeitung einer eigenen Strategie für das Geschäftsfeld PPP ermöglicht. Dabei gilt es, die besonderen Herausforderungen des Geschäftsfeldes ebenso wie die Besonderheiten mittelständischer Bauunternehmen zu berücksichtigen. Eine strategische Vorgehensweise bei der Erschließung des für Bauunternehmen neuen Geschäftsfeldes ist notwendig, da nicht nur die Vorlauf- und Angebotskosten bei PPP-Projekten um ein Vielfaches höher sind als bei konventionellen Bauprojekten, sondern auch die Herausforderungen und Risiken von PPP-Projekten sich deutlich von der bisherigen Tätigkeit unterscheiden. Eine Beteiligung am Geschäftsfeld ohne Strategie kann unter Umständen den Bestand des gesamten Bauunternehmens gefährden. Mit Hilfe des entwickelten Strategieprozessmodells sollen praktisch anwendbare Handlungsempfehlungen abgeleitet werden, die in der betrieblichen Praxis zur Diskussion gestellt und unternehmensspezifisch weiterentwickelt werden können. Die Anwendung des Modells ermöglicht mittelständischen Bauunternehmen, die Stellung des Unternehmens im Bezug zum neuen Geschäftsfeld PPP zu identifizieren und daraus Rückschlüsse für eine Beteiligung am Geschäftsfeld PPP zu ziehen.

Entsprechend des jeweiligen Erhaltungszustandes einer Straße müssen immer wieder Arbeitsstellen eingerichtet werden, um Baumaßnahmen zum Substanzerhalt der Straßeninfrastruktur durchzuführen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit solchen Arbeitsstellen an vierstreifigen Autobahnen. Für vierstreifige Autobahnen ergibt sich aus den bestehenden Regelwerken und Anforderungen des Straßenbaulastträgers die Erfordernis, möglichst Behelfsverkehrsführungen der Form 4+0 einzurichten. Ferner sollen die beiden Fahrtrichtungen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit möglichst durch transportable Schutzeinrichtungen getrennt werden. Unter Berücksichtigung der Mindestwerte die in den gültigen Regelwerken für Behelfsfahrstreifen genannt werden, ergibt sich für eine Behelfsverkehrsführung der Form 4+0, mit Trennung des Gegenverkehrs durch transportable Schutzeinrichtungen, eine Mindestbreite von 12,0 m, die als befestigte Fläche zur Verfügung stehen muss. In der Praxis haben die Richtungsfahrbahnen von vierstreifigen Autobahnen in der Regel Breiten der befestigten Fläche von deutlich weniger als 12,0 m. Daher werden in der Baupraxis Kompromisslösungen eingesetzt, die im wesentlichen darauf beruhen, entweder eine andere Verkehrsführung als 4+0 einzusetzen, auf die Trennung mittels transportabler Schutzeinrichtung zu verzichten, die Fahrstreifenbreiten unter das geforderte Mindestmaß zu verringern oder die Breite der befestigten Fläche im Vorfeld der Maßnahme baulich zu verbreitern. Die vorliegende Arbeit nimmt sich dieser Problematik an. Hierzu werden die bestehenden Anforderungen und Randbedingungen analysiert, die hieraus resultierenden Konflikte beschrieben und die in der Praxis eingesetzten Varianten, Kombinationen aus Behelfsfahrstreifenbreiten, Verkehrsführung und Trennungssystem, vergleichend bewertet. Dieser Vergleich erfolgt für verschiedene Breiten der Richtungsfahrbahnen und für verschiedene Verkehrsstärken. Aufgabe des Vergleichs war es, die Variante herauszufinden, welche unter bestimmten Randbedingungen (wie z. B. Verkehrsstärke, Höhe der Baukosten) die niedrigsten volkswirtschaftlichen Gesamtkosten aufweist. Als Vergleichsverfahren wurde ein volkswirtschaftlicher Ansatz gewählt. Für die Durchführung des volkswirtschaftlichen Vergleiches wurde zunächst analysiert, auf welche bewertungsrelevanten Größen sich die untersuchten Varianten auswirken. Hierbei stellten sich die Größen Investitionskosten, Arbeitsstellendauer, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Unfallkosten als die relevanten Einflussgrößen dar. Die Wirkungen der eingesetzten Varianten auf die relevanten Einflussgrößen mussten im Rahmen der vorliegenden Arbeit quantifiziert werden. Die Quantifizierung der Wirkungen erfolgte daher weitgehend im Rahmen der vorliegenden Arbeit, bestehende Kenntnislücken konnten durch die vorliegende Arbeit verkleinert werden. Als Grundlage zur Quantifizierung der Wirkungen konnte dabei auf vorhandene empirische Daten und Auswertungen zurückgegriffen werden. Zur Absicherung der, durch das volkswirtschaftliche Bewertungsverfahren erzielten Berechnungsergebnisse, wurden in der Berechnung maßgebliche Kenngrößen variiert. Hierdurch konnten Aussagen zur Sensitivität der Berechnungsergebnisse erzielt werden. Die Arbeit zeigt, dass ein Vergleich der betrachteten Varianten mit dem in der Arbeit angepassten Bewertungsverfahren möglich ist. Für die untersuchten Varianten wurden jeweils deren volkswirtschaftliche Vor- und Nachteile herausgearbeitet und aufgezeigt, aus welchen der betrachteten Felder (Verkehrsablauf, Verkehrssicherheit, Kosten, Umwelt) diese Vor- und Nachteile resultieren. Die erzielten Berechnungsergebnisse wurden dahingehend ausgearbeitet, dass Einsatzempfehlungen für die einzelnen Varianten gegeben werden konnten. Dabei wurden jeweils Empfehlungen für vier verschiedene Breiten der befestigten Fläche, drei unterschiedliche Baukostenansätze und sechs verschiedene Verkehrsstärken gegeben. Durch die Arbeit konnten einige bislang vorhandene Kenntnislücken geschlossen bzw. verkleinert werden, dies betrifft z. B. die Darstellung der Zusammenhänge zwischen Behelfsverkehrsführung, Baukosten und Bauzeit, die Ermittlung von Unfallkenngrößen für verschiedene Verkehrsführungen und Behelfsfahrstreifenbreiten, die Ermittlung von Verkehrsstärke-Geschwindigkeitsbeziehungen für verschiedene Verkehrsführungen und Behelfsfahrstreifenbreiten sowie die Ableitung von Mindestbreiten von Behelfsfahrstreifen. Durch die Arbeit konnte auch aufgezeigt werden, dass in einigen Teilbereichen noch weiterer Forschungsbedarf besteht.

The intention of this thesis is to analyse the performance of the theory and the practice of the integrated development planning by Cape Town’s local government in two Townships named Nyanga and Philippi between 1999 and 2001. Since then the local government aimed to supply a planning approach that is of an integrative nature, opposed to the disintegrative one during Apartheid before 1994. South Africa’s primary instrument for development is named the Integrated Development Plan (IDP). This instrument is primarily responsible for socioeconomic development but significantly affects and considers spatial planning aspects as well. Between 1999 and 2001 the five selected project cases along the Ingulube Drive in Nyanga and Philippi under the umbrella of the Dignified Places rogramme have been implemented. The study analysis aims to investigate a specific momentum in time, where spatial practice in South Africa began to experience a new, integrative approach. Furthermore, the study is embedded in the planning conventions in Cape Town’s black Townships before, during and after Apartheid. ...

Phosphorus (P) is a key irreplaceable nutrient element in all life forms. Almost all phosphorus used by society is mined from non-renewable phosphate rock. Approximately 80% of global phosphate rock consumption is used for fertilizer production. However, as a finite resource, the world phosphate reserve could be exhausted within the next 100-250 years. The phosphate resource in China is also limited. The exploitable deposits could be exhausted within 70 years. Investigations show that the largest recoverable phosphate resource in China is found in animal manure. It was estimated that the potential phosphate resource in intensive-scale animal plants accounts for 47% of the total consumption of phosphate rock of the country each year. Pig manure contains phosphorus and nitrogen in high concentration. The objective of this study is to investigate forced P-precipitation in pig manure combined with anaerobic digestion; when biogas is generated, an enriched P-containing digested manure sludge can be obtained. Anaerobic digestion experiments indicated that total concentrations of phosphorus (TP) and kjeldahl nitrogen (TKN) remained basically constant before and after anaerobic digestion. However, the composition of nitrogen and phosphorus in digested manure was quite different; 37.7% of phosphorus existed as PO4-P in the raw pig manure, whilst 20.8% of PO4-P was present in the digested pig manure. NH4-N accounted for 50.4% of the total TKN in raw pig manure, while most of the TKN in digested manure (79.3%) was composed of NH4-N. The pH value of pig manure rose by 0.88 units after anaerobic digestion. PO4-P was reduced by 45% during anaerobic digestion. The average molar ratios of Mg/P and Ca/P achieved were 1.3 and 1.7. It was found that solid/liquid separation has little influence on the change in the molar ratios. The optimal position for P-precipitation is after anaerobic digestion. P-precipitation should be conducted in homogeneous digested pig manure. The ideal pH range for P-precipitation is between 8.0 and 9.5. In the pH range of 8.8-9.5, struvite precipitation dominates the precipitation reaction. The existence of calcium ions results in competitive reaction with magnesium ions. In the pH range of 8.0-8.8, calcium phosphate was apt to form. Both MgCl2•6H2O and MgO can be adopted as a magnesium source. MgO is suitable for supplementation in raw manure. Without the addition of other alkali, the pH value rose to 8.5. Nearly 85% of soluble phosphorus (PO4-P) could be removed from liquid portion. MgCl2•6H2O has good solubility. When MgCl2•6H2O was used at a pH value of 9.0, the equilibrium time required was 30 minutes. The appropriate Mg2+/PO4-P molar ratio was 1.3. Under these conditions, whether with raw or digested manure, 90% of PO4-P could be removed. Forced P-precipitation combined with anaerobic digestion is suitable for application in China. More than 90% of the soluble phosphorus could be removed from the liquid portion of pig manure through forced P-precipitation. With the aid of flocculants, 95.7% of the total phosphorus could be precipitated in the final manure solid.

Beginnend mit einem historischen Rückblick auf die Entwicklung des Schulbaus in Finnland sowie einen Überblick zu den rechtlichen und organisatorischen Rahmenbedingungen für den Schulbau, wird in der Untersuchung dargestellt, dass in Finnland ein traditioneller Grundkonsens darüber besteht, dass Bildung eine besonders wichtige gesellschaftliche Aufgabe darstellt und Art sowie Umfang ihrer Erfüllung von herausragender Bedeutung für die Zukunft des Landes ist. Daher wird dem Thema „Schule“ nicht nur in der Theorie, sondern auch im praktischen Alltag ein ausgesprochen hoher Stellenwert beigemessen. Auch die Lernumgebung wird mit besonderer Sorgfalt gestaltet. Die Gestaltung zahlreicher finnischer Bildungsanstalten ist transparent und flexibel. Das Schulgebäude ist somit für zukünftige Anforderungen leicht adaptierbar. Zu diesem Zweck wird architektonische Vielfalt mit einem hohen Grad an Funktionalität verbunden, die gleichzeitig lokale Gegebenheiten und Bedürfnisse berücksichtigt. Prägend für die Funktions-, Raum- und Gestaltungskonzepte sind insbesondere der Baukörper und seine Form, die Erschließung der Schule und die Raumfolge innerhalb des Gebäudes, die Raumfunktion und Nutzung einzelner Bereiche sowie ein hohes Maß an räumlich-visueller Kommunikation und Transparenz, sowohl innerhalb der Klassencluster als auch zwischen unterschiedlichen Funktionsbereichen der Schulen. Diese Parameter wurden in der vorliegenden Studie anhand von zahlreichen Fallbeispielen eingehend untersucht und dokumentiert. Durch einen frühzeitig geführten, intensiven Dialog zwischen Behörden, Pädagogen und Architekten sind räumliche Konzepte entstanden, die das Erlernen von sozialen Kompetenzen, Teamfähigkeit und Gruppenarbeit unterstützen und fördern.

Heat, gas, and leachate are primary by-products of landfill processes in municipal solid waste landfills. In nuclear waste repository, temperature of the waste also raises due to radioactivity processes. Temperature increase in the repository induces hydro-mechanical processes of its sealing material. Moderate to high temperature is expected to be encountered in the field situation. In this thesis, a study on the thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures which are among the materials proposed to be used as sealing material for landfills and hazardous waste repository is presented. Mixtures of a calcium-type bentonite, Calcigel, and quartz sand were used in this study. Series of tests including suction and swelling pressure measurement, drying-wetting under unconfined and confined conditions were conducted at a moderately high temperature. Tests at room temperature including basic and physico-chemical characterization, microstructure and fabric studies, and osmotic suction were conducted in order to provide insight into understanding the hydro-mechanical processes taking place in the bentonite. The experimental data obtained are presented and compared to the result of the previous tests for the same material performed by other researchers at room temperature. The changes in hydro-mechanical behavior due to elevated temperature were analyzed and discussed based on the suction components of soil which are influenced by temperature. At the end, conclusions concerning the temperature effects on the hydro-mechanical behavior of the materials are drawn and suggestions for future studies are made.

Mörtel basierend auf erhärtetem Wasserglas als Binder weisen eine ausgesprochen gute Beständigkeit im Kontakt mit stark sauren Medien auf; unzureichend hingegen ist die che-mische Beständigkeit im Kontakt mit alkalischen bis schwachsauren Medien. Ziel der Un-tersuchungen ist eine Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Natriumsilikatbindern durch gezielte chemische Modifikation mit verschiedenen Metaphosphaten. Durch eine systematische Charakterisierung der Zusammensetzung und des strukturellen Aufbaus der Binder werden dabei die Ursachen der bindertypischen Eigenschaften aufgeklärt. Eine Modifikation der Natriumsilikatlösung mit Natriumtrimetaphosphat hat eine Erhöhung des Kondensationsgrades und eine verbesserte mechanische Beständigkeit des verfestig-ten Natriumsilikatbinders zur Folge. Durch die reaktive Bindung der Basizität der Natriumsi-likatlösung beim Abbau der Metaphosphatstruktur wird die Wasserbeständigkeit mit Natri-umtrimetaphosphat modifizierter Natriumsilikatmörtel erhöht. Die gute Beständigkeit im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefelsäure bleibt nahezu unverändert erhalten. Eine Modifikation der Natriumsilikatlösung mit Aluminiumtetrametaphosphat führt durch Reaktion beider Komponenten miteinander zur Bildung eines alumosilikatischen Netzwer-kes. Das alumosilikatische Netzwerk des mit Aluminiumtetrametaphosphat modifizierten Natriumsilikatbinders ist auch in einer stark alkalischen Natriumhydroxidlösung beständig. Die gute Beständigkeit des Binders im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefelsäure bleibt trotz des Aluminates im Bindernetzwerk erhalten.

Im Rahmen der Arbeit wird das Tragverhalten von dampfgehärtetem Porenbeton unter einachsiger Druckbeanspruchung untersucht. Ziel ist es, einen Zusammenhang zwischen makroskopischen Spannungs-Dehnungs-Beziehungen, beanspruchungsbedingten Strukturänderungen und der Dauerstandfestigkeit herzustellen. Die Dauerstandfestigkeit stellt im Sinne der Arbeit eine elementare Gefügeschwelle dar, durch sie wird das stabile vom instabilen Tragverhalten abgegrenzt. Der Zusammenhang zwischen Strukturänderungen und Spannungs-Dehnungs-Verhalten wird anhand mechanischer Modelle analysiert. Diese Untersuchungen liefern die konzeptionelle Orientierung für die durchzuführenden Laborversuche. Die experimentelle Basis der Arbeit bilden Kurzzeit- und Langzeitversuche an Porenbetonzylindern unter einachsiger Druckbeanspruchung. Es werden Probekörper von drei Porenbetonwerken untersucht. Um den Einfluss der Lastgeschichte aufzuzeigen, wird die Versuchsdauer zwischen einer Sekunde und mehreren Wochen variiert. Die Versuche werden mit unterschiedlichen Lastregimen durchgeführt: sowohl mit monoton gesteigerter Beanspruchung bis zum Versagen bzw. bis zum vorgesehenen Beanspruchungsniveau als auch mit niederzyklischer Beanspruchung. Die Messdaten werden unter Einbeziehung der dreidimensionalen Ansätze der Spannungs- und Deformationstheorie hinsichtlich des sphärischen und des deviatorischen Anteils des Spannungs- und Verformungszustandes ausgewertet. Diese auf die separate Betrachtung der Volumen- und Gestaltänderung gestützte Auswertung liefert zusätzliche Erkenntnisse hinsichtlich der Zuordnung von reversiblen und irreversiblen Verformungen zu den Teiltensoräquivalenten. Entsprechend den Versuchsergebnissen ändert sich die Kompressibilität des Porenbetons belastungsabhängig. Bereits kurzzeitige Überlastungen oberhalb der experimentell ermittelten Dauerstandgrenze sind von signifikanten Änderungen der Kompressionssteifigkeit begleitet. Das qualitative Tragverhalten des Porenbetons, das bei Beanspruchungen oberhalb der Dauerstandfestigkeit grundsätzliche Änderungen erfährt, lässt sich so bereits im Kurzzeitversuch abgrenzen. Zusätzliche Auswertungen für Normalbeton und selbstverdichtenden hochfesten Beton weisen auf analoges Verhalten hin. Auf der Basis der durchgeführten Untersuchungen werden Konzepte vorgestellt, mit denen die Dauerstandfestigkeit im Kurzzeitversuch, das heißt mit einer Versuchsdauer von wenigen Stunden, prognostiziert werden kann. Damit können Untersuchungen zur Dauerstandfestigkeit, die eine grundlegende Größe zur Beurteilung der Tragfähigkeit darstellt, routinemäßig durchgeführt werden.

Schon seit einiger Zeit wird die Architektur durch die neue Realität des Imaginären der digitalen Welt erschüttert. Mit dem digital turn sind wir Zeugen einer zunehmenden Liquidisierung einer Grenze zwischen der digitalen Bilder- und der materiellen Objektwelt. Dennoch, ob Idolatrie oder Ikonophilie, ob Handskizze oder Perspektive, war die Architektur nicht immer schon vom Bild her gedacht? War sie nicht immer schon eine Praxis medialer Grenzüberschreitung? Die Beiträge des Bauhaus-Kolloquiums gehen der Frage nach dem Grenzgängertum der Architektur zwischen Bild und Raum, zwischen Zeichenhaftigkeit und Vergegenständlichung, zwischen Realität und Imaginarität nach.