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Urban and building energy simulation models are usually driven by typical meteorological year (TMY) weather data often in a TMY2 or EPW format. However, the locations where these historical datasets were collected (usually airports) generally do not represent the local, site specific micro-climates that cities develop. In this paper, a humid sub-tropical climate context has been considered. An idealised “urban unit model” of 250 m radius is being presented as a method of adapting commonly available weather data files to the local micro-climate. This idealised “urban unit model” is based on the main thermal and morphological characteristics of nine sites with residential/institutional (university) use in Hangzhou, China. The area of the urban unit was determined by the region of influence on the air temperature signal at the centre of the unit. Air temperature and relative humidity were monitored and the characteristics of the surroundings assessed (eg green-space, blue-space, built form). The “urban unit model” was then implemented into micro-climatic simulations using a Computational Fluid Dynamics – Surface Energy Balance analysis tool (ENVI-met, Version 4). The “urban unit model” approach used here in the simulations delivered results with performance evaluation indices comparable to previously published work (for air temperature; RMSE <1, index of agreement d > 0.9). The micro-climatic simulation results were then used to adapt the air temperature and relative humidity of the TMY file for Hangzhou to represent the local, site specific morphology under three different weather forcing cases, (ie cloudy/rainy weather (Group 1), clear sky, average weather conditions (Group 2) and clear sky, hot weather (Group 3)). Following model validation, two scenarios (domestic and non-domestic building use) were developed to assess building heating and cooling loads against the business as usual case of using typical meteorological year data files. The final “urban weather projections” obtained from the simulations with the “urban unit model” were used to compare the degree days amongst the reference TMY file, the TMY file with a bulk UHI offset and the TMY file adapted for the site-specific micro-climate (TMY-UWP). The comparison shows that Heating Degree Days (HDD) of the TMY file (1598 days) decreased by 6 % in the “TMY + UHI” case and 13 % in the “TMY-UWP” case showing that the local specific micro-climate is attributed with an additional 7 % (ie from 6 to 13 %) reduction in relation to the bulk UHI effect in the city. The Cooling Degree Days (CDD) from the “TMY + UHI” file are 17 % more than the reference TMY (207 days) and the use of the “TMY-UWP” file results to an additional 14 % increase in comparison with the “TMY + UHI” file (ie from 17 to 31 %). This difference between the TMY-UWP and the TMY + UHI files is a reflection of the thermal characteristics of the specific urban morphology of the studied sites compared to the wider city. A dynamic thermal simulation tool (TRNSYS) was used to calculate the heating and cooling load demand change in a domestic and a non-domestic building scenario. The heating and cooling loads calculated with the adapted TMY-UWP file show that in both scenarios there is an increase by approximately 20 % of the cooling load and a 20 % decrease of the heating load. If typical COP values for a reversible air-conditioning system are 2.0 for heating and 3.5 for cooling then the total electricity consumption estimated with the use of the “urbanised” TMY-UWP file will be decreased by 11 % in comparison with the “business as usual” (ie reference TMY) case. Overall, it was found that the proposed method is appropriate for urban and building energy performance simulations in humid sub-tropical climate cities such as Hangzhou, addressing some of the shortfalls of current simulation weather data sets such as the TMY.
This paper describes an ongoing research on the representation and reasoning about construction specifications, which is part of a bigger research project that aims at developing a formalism for automating the identification of deviations and defects on construction sites. We specifically describe the requirements on product and process models and an approach for representing and reasoning about construction specifications to enable automated detection and assessment of construction deviations and defects. This research builds on the previous research on modeling design specifications and extends and elaborates concept of contexts developed in that domain. The paper provides an overview of how the construction specifications are being modele d in this research and points out future steps that need to be accomplished to develop the envisioned automated deviation and defect detection system.
The development of a life cycle structured cooperation platform is described, which is based on an integrated process and goal-oriented project model. Furthermore the structure of a life cycle oriented object structure model and its implementation in the platform are documented. The complete conceptual model is described, which represents the basis of a lifecycle -oriented structuring of the planning object and supports the thematic classification of the object and project management data.
In der Arbeit werden Möglichkeiten aufgezeigt, die Tragfähigkeit von Queranschlüssen an Trägern aus Voll- und Brettschichtholz abzuschätzen. Die Tragfähigkeit dieser Anschlüsse wird nicht allein durch die Tragfähigkeit der mechanischen Verbindungsmittel selbst begrenzt. Die Tragfähigkeit der Verbindungsmittel wird in dieser Arbeit a priori als hinreichend betrachtet. Sie kann z. B. nach der Theorie von JOHANSEN bestimmt werden. Insbesondere bei solchen Anschlüssen, welche unterhalb der Schwerachse von Trägern angeordnet sind, erzeugen die durch die Verbindungsmittel eingeleiteten Lasten Beanspruchungen, welche die Tragfähigkeiten dieser Anschlüsse bestimmen. Die Abschätzung der Tragfähigkeit auf der Basis von Spannungen hat bei dieser Problemstellung methodische Schwächen. Bauteile aus Holz können unter Gebrauchsbedingungen rißbehaftet sein. Mit den Methoden der Linear-Elastischen Bruchmechanik kann die Tragfähigkeit von rißbehafteten Bauteilen beurteilt werden. Es werden wegen der Vielzahl möglicher Ausführungvarianten lediglich Anschlüsse betrachtet, welche mit stiftförmigen Verbindungsmitteln hergestellt werden. Zur Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte werden numerische Methoden angewendet. Es werden wichtige Parameter dieser Anschlüsse untersucht und hinsichtlich ihrer Berücksichtigung im Rechenmodell bewertet. Zur Verifizierung des Rechenmodells werden Vergleiche mit experimentellen Untersuchungen anderer Wissenschaftler angestellt. Der Einsatz verschiedener Versagenskriterien wird diskutiert. Schließlich wird ein formaler Zusammenhang zur Abschätzung der Tragfähigkeit für einzelne Verbindungsmittel hergestellt. Weiterhin wird die Tragfähigkeit von praxisüblichen Anschlüssen anhand einfacher Zusammenhänge aufgezeigt.
Broadband electromagnetic frequency or time domain sensor techniques present high potential for quantitative water content monitoring in porous media. Prior to in situ application, the impact of the relationship between the broadband electromagnetic properties of the porous material (clay-rock) and the water content on the frequency or time domain sensor response is required. For this purpose, dielectric properties of intact clay rock samples experimental determined in the frequency range from 1 MHz to 10 GHz were used as input data in 3-D numerical frequency domain finite element field calculations to model the one port broadband frequency or time domain transfer function for a three rods based sensor embedded in the clay-rock. The sensor response in terms of the reflection factor was analyzed in time domain with classical travel time analysis in combination with an empirical model according to Topp equation, as well as the theoretical Lichtenecker and Rother model (LRM) to estimate the volumetric water content. The mixture equation considering the appropriate porosity of the investigated material provide a practical and efficient approach for water content estimation based on classical travel time analysis with the onset-method. The inflection method is not recommended for water content estimation in electrical dispersive and absorptive material. Moreover, the results clearly indicate that effects due to coupling of the sensor to the material cannot be neglected. Coupling problems caused by an air gap lead to dramatic effects on water content estimation, even for submillimeter gaps. Thus, the quantitative determination of the in situ water content requires careful sensor installation in order to reach a perfect probe clay rock coupling.
Das Stapelhaus fördert das experimentelle Bauen und Forschen an der Bauhaus-Universität Weimar. Ziel ist es, schrittweise Raummodule als Arbeitsräume von Studierenden für Studierende zu bauen. Im Zusammenhang bildet sich ein kompaktes und gestapeltes Raumgefüge, das fakultätsübergreifend Raum für Experimente, Erlebnisse und Evaluierung lässt.
The "Stapelhaus": Experimental building project on the campus of the Bauhaus-Universität Weimar
(2020)
The project is a cooperation between the bauhaus.ifex and MFPA Weimar and is intended to develop step by step as an experimental student village. Special focus is given to sustainability and construction using different building materials. For the construction of the first room module, CemCel was chosen as a new, lightweight and fibre-based building material.
Rectangular steel frames are considered and subjected to strong ground motion. Their behavior factor is numerically evaluated using nonlinear time history analysis and different ground acceleration records. The behavior factor is determined assuming severe collapse mechanism occurs throughout the time history. The system of equations is transformed into single equation end then the energy balance concept is applied. The expression for the behavior factor is derived and its application to four story two bays steel frame is illustrated and the corresponding results are discussed.
In this paper the influence of changes in the mean wind velocity, the wind profile power-law coefficient, the drag coefficient of the terrain and the structural stiffness are investigated on different complex structural models. This paper gives a short introduction to wind profile models and to the approach by Davenport A. G. to compute the structural reaction of wind induced vibrations. Firstly with help of a simple example (a skyscraper) this approach is shown. Using this simple example gives the reader the possibility to study the variance differences when changing one of the above mentioned parameters on this very easy example and see the influence of different complex structural models on the result. Furthermore an approach for estimation of the needed discretization level is given. With the help of this knowledge the structural model design methodology can be base on deeper understanding of the different behavior of the single models.
Die Beurteilung des Beanspruchungsgrades während eines Versuchs zur experimentellen Tragsicherheitsbewertung erfolgt auf Grundlage der zeitgleich dargestellten Beanspruchungs-Verformungsbeziehung. Für ein frühzeitiges Erkennen von Strukturveränderungen (Rißbildung/Plastizierung) eignen sich jedoch insbesondere Energiebetrachtungen während der verschiedenen Versuchsphasen, da diese das Zusammenspiel von Einwirkung und Tragwerksreaktion vollständig widerspiegeln und auch geringe irreversible Strukturänderungen immer mit Energiedissipation verbunden sind. In der Arbeit wird der Versuchsgrenzlastindikator deltaS (normierte Strukturveränderungsenergie) vorgestellt. Dieser Parameter erfaßt nur die bei Belastungsversuchen interessanten Strukturveränderungen und ermöglicht damit eine objektive Beurteilung des eingereichten Beanspruchungsgrades und eine zuverlässige Identifikation der Versuchsgrenzlast. Anhand von Versuchen im Labor und am realen Bauwerk wird die Anwendung des Indikators erläutert und seine Eignung nachgewiesen.
CLOSING THE WORLD’S FACTORY
(2011)
Joshua Bolchover is an urban researcher, academic and architectural designer. He is an Assistant Professor at the University of Hong Kong, focusing on researching and designing buildings in rural China. In 2010 he exhibited Rural Urban Ecology at the Venice Biennale 2010. He has curated, designed and contributed to several international exhibitions including: Utopia Now: Opening the Closed Area, a research project on the Hong Kong and Shenzhen border at the Venice Biennale 2008; Get it Louder, a touring exhibition in China; Airspace: What Skyline does London want; Hydan; Can Buildings Curate and has exhibited at the HK-SZ Biennale. Joshua was a local curator for the Manchester-Liverpool section of Shrinking Cities between 2003 and 2005. He has collaborated with Raoul Bunschoten, Chora, researching strategic urban projects and has worked with Diller + Scofidio in New York. Joshua has previously taught architecture at the Chinese University of Hong Kong, London Metropolitan University, Cambridge University and the Architectural Association. He was educated at Cambridge University and at the Bartlett School of Architecture. John Lin is an architect based in Hong Kong and a graduate of The Cooper Union in New York City. His experimental constructions have been published in FRAME magazine (2003) and exhibited in the Kolonihaven (Architecture Park) at the Louisiana Museum of Modern Art in Copenhagen (2004) and the Venice Biennale (2008). Current projects include the design of several school buildings in China. He has taught at the Royal Danish Academy of Fine Arts, School of Architecture, and The Chinese University of Hong Kong and is currently an Assistant Professor at the University of Hong Kong.
Ausgehend von der Bemerkung des Philosophen Jacques Derrida, dass Erbe immer auch eine Aufgabe sei, widmet sich der dritte Band der Schriftenreihe des Graduiertenkollegs „Identität und Erbe“ den sozialen und kulturellen Praktiken der Bezugnahme auf Vergangenheit(en) und Identität(en). Mit einem (kulturellen) Erbe soll und muss etwas getan werden, um es überhaupt hervorzubringen. Es konstituiert sich erst im Akt des (Nicht-)Erbens, das heißt im Wechselverhältnis mit den mit und an ihm ausgeführten Praktiken. Gleichwohl ermöglicht erst deren Verbindung mit den materiellen Überresten und Überlieferungen des Erbes eine Aneignung oder Ablehnung der Vergangenheit sowie die Fort- und Umschreibung eines bereits bestehenden Erbes. Diese Vorgänge sind nicht willkürlicher Natur: Die Möglichkeiten zur Interpretation und Deutung werden durch die sozialen, politischen, kulturellen, ökonomischen und technischen Bedingungen der Gegenwart sowie durch die Geschichte und Materialität des Erbes beschränkt, erweitert und gelenkt. Erbe und Erbeprozesse müssen deshalb notwendigerweise miteinander in Beziehung gesetzt werden.
Mit Beiträgen von Simone Bogner und Michael Karpf, Stefan Willer, Giorgia Aquilar, Jörg Springer, Bernd Euler-Rolle, Elizabeth Sikiaridi und Frans Vogelaar, Verena von Beckerath, Alexandra Klei, Oluwafunminiyi Raheem, Ronny Grundig, Özge Sezer, Anna Kutkina, Inge Manka, Karolina Hettchen und Monique Jüttner sowie Julian Blunk.
Wer von Erbe im Zusammenhang mit Identität spricht, verspricht sich und Anderen »Kontinuität« und »Stabilität«. Das Versprechen hält indes nur so lange, wie sich Menschen auf die damit verbundenen Erzählungen einlassen. Da diese zunehmend hinterfragt werden und der Begriff »Identität« im politischen Raum zu einer umkämpften Kategorie avanciert ist, werden auch die lange gehegten, gewohnten »Konstruktionen« instabil. Dies zeigt sich insbesondere in Momenten des Konflikts, der übergriffigen Inanspruchnahme und des Verlusts. Der Titel »Instabile Konstruktionen« verweist zugleich auf die beiden Kernbereiche des Kollegs: einerseits auf Architektur und Denkmalpflege, in denen der Begriff Konstruktion sich auf bauliche Manifestationen bezieht, von denen eine gewisse Haltbarkeit und Dauerhaftigkeit erwartet wird und andererseits auf die Kultur- und Sozialwissenschaften, wo Konstruktion die soziale Herstellung symbolischer Sinnwelten meint. Ins Zentrum rückt so der Anspruch, die materielle Umwelt im Wechselverhältnis zu ihrer sozialen Gemachtheit zu verstehen.
Aufgrund des visko-elastoplastischen Materialverhaltens von Beton wird Probekörpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugeführt. Die entsprechenden Energiegrößen werden durch Hystereseflächen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ansätze, wofür diese Energie verwendet wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil dieser dissipierten Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Mithilfe der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik lassen sich diese Energiegrößen für jeden Lastwechsel eines Ermüdungsversuches schnell und zuverlässig bestimmen. Anschließend wurden mit dem implementierten Algorithmus die dissipierten Energien von insgesamt 27 zyklischen Versuchen ausgewertet. Analog zu der Dehnungsentwicklung und der Steifigkeitsdegradation weisen auch die Verläufe der dissipierten Energie über die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probekörpererwärmung und dissipierter Energie konnte bestätigt werden.
Die Abkürzung PCC bezieht sie sich hier auf Polymer modified Cement Concrete, also mit Kunststoffen modifizierte Mörtel und Betone. Hierfür hat sich diese Abkürzung auch international durchgesetzt. Sie bezeichnet Baustoffe, die neben dem mineralischen Bindemittel Zement auch Kunststoffe enthalten. Zement und Kunststoff erzielen im späteren Mörtel bzw. Beton eine gemeinschaftliche Bindemittelwirkung. Wiederholter Gegenstand von Schadensfällen ist das Versagen des Haftverbundes zu anderer Bausubstanz. Da PCC häufig als dünne Schutzschicht auf vorhandenen Beton aufgetragen werden, führt ein Versagen der Adhäsion früher oder später auch zu einem Versagen dieser Schutzfunktion. Umgekehrt kann ein Versagen des Schutzes infolge von Rissen im PCC auch im Nachhinein zum Ablösen der Beschichtung führen. Ursächlich für dieses kohäsive Versagen sind dabei i. d. R. die Auswahl falscher bzw. nicht aufeinander abgestimmter Baustoffsysteme oder schlicht Verarbeitungsfehler. Das Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welchen Einfluss die kohäsiven und adhäsiven Eigenschaften von PCC auf deren Dauerhaftigkeit, insbesondere bei der Anwendung als Beschichtungsmaterial, haben. Dazu wurden vier maßgebliche Schwerpunkte bearbeitet. Eine zentrale Rolle für die Dauerhaftigkeit eines Beschichtungsmaterials spielt dessen Längenänderungsverhalten. Der Betrag der positiven und negativen Längenänderungen ist bestimmend für die Spannungen, die im Beschichtungsmaterial entstehen können. Sind die auftretenden Spannungen höher als die Zugfestigkeit des PCC erfolgt der Spannungsabbau durch Risse. Es kommt also zum Kohäsionsversagen im Mörtel. Wird der PCC als Beschichtungsmaterial genutzt, werden die Spannungen im Idealfall über die Verbundebene zum Beschichtungsuntergrund übertragen. Übersteigen dabei diese Spannungen die maximal aufnehmbaren Verbundspannungen, kommt es zum Adhäsionsversagen zwischen Beschichtung und Untergrund. In Modellversuchen werden die Effekte des Längenänderungsverhaltens kunststoffmodifizierter Zementsteine auf den Haftverbund zu einer Gesteinskörnung untersucht. Dadurch werden Rückschlüsse auf die Kohäsion innerhalb der PCC durch die Beschreibung des adhäsiven Verbundes zwischen Zementsteinmatrix und Gesteinskörnung gezogen. Neben der Längenänderung sind auch die Festigkeitseigenschaften der PCC bedeutsam für deren Dauerhaftigkeit. Es werden die Festigkeitseigenschaften kunststoffmodifizierter Mörtel und Betone nicht nur von der mechanischen Seite betrachtet. Der Focus liegt vielmehr auf der Beschreibung der durch die Kunststoffe beeinflussten kohäsiven Eigenschaften bei mechanischer Belastung. Es wird das Verhalten der polymeren Matrix nach einer Kurzzeitbelastung untersucht. Damit werden die Vorgänge, die letztlich zu einer Beeinflussung der Festigkeitseigenschaften führen, dargestellt. In diesem Zusammenhang wird auch der Einfluss der Temperatur auf die Festigkeit der PCC betrachtet. Die Untersuchung des Frost-Taumittel-Widerstandes mittels CDF- bzw. CIF-Verfahrens ist eine gute Möglichkeit, neben der Beurteilung der Dauerhaftigkeit auch Rückschlüsse auf die kohäsiven als auch, im mikroskopischen Maßstab betrachtet, die adhäsiven Eigenschaften der PCC zu ziehen. Damit ist gemeint, dass die Kohäsion von PCC durch deren adhäsive Eigenschaften zwischen kunststoffmodifizierter Zementsteinmatrix und Gesteinskörnern maßgeblich bestimmt wird. Einerseits kann bei starkem Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von einer geringeren Kohäsion des PCC ausgegangen werden. Dies würde dann bei einem Mörtel eher zu Rissen führen, über die wiederum betonaggressive Medien eindringen können. Im Gegensatz dazu deutet ein konstant bleibender relativer dynamischer E-Modul auf eine hohe Kohäsion und damit, bei Anwendung des PCC als Beschichtungsmaterial, auf ein höheres adhäsives Versagensrisiko der Beschichtung hin. Andererseits stellt eine höhere Abwitterung, also sozusagen das schichtenweise kohäsive Versagen, eine Gefahr bei dünnen Beschichtungen dar. Dies könnte noch durch die Anwendung anderer Taumittel (z. B. organischer) verstärkt werden. Unter diesen Gesichtspunkten wurden Untersuchungen auf der Basis des CDF-Testes sowie zur Lösungsaufnahmefähigkeit der PCC durchgeführt. Der adhäsive Verbund von PCC zu Beton ist von vielen Faktoren abhängig. Bisher kaum betrachtet wurde die Art des Aufbringens oder der Einfluss der Probengeometrie bei Laborversuchen. Diese sowie der Einfluss einer Salzbelastung des Untergrundes bzw. der Beschichtung wurden untersucht. Ein Teil der durchgeführten Untersuchungen wurde im Rahmen des Teilprojektes B3 „Dauerhaftigkeit polymermodifizierter Mörtel und Betone“ des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereiches 524 „Werkstoffe und Konstruktionen für die Revitalisierung von Bau-werken“ realisiert.