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Identification of modal parameters of a space frame structure is a complex assignment due to a large number of degrees of freedom, close natural frequencies, and different vibrating mechanisms. Research has been carried out on the modal identification of rather simple truss structures. So far, less attention has been given to complex three-dimensional truss structures. This work develops a vibration-based methodology for determining modal information of three-dimensional space truss structures. The method uses a relatively complex space truss structure for its verification. Numerical modelling of the system gives modal information about the expected vibration behaviour. The identification process involves closely spaced modes that are characterised by local and global vibration mechanisms. To distinguish between local and global vibrations of the system, modal strain energies are used as an indicator. The experimental validation, which incorporated a modal analysis employing the stochastic subspace identification method, has confirmed that considering relatively high model orders is required to identify specific mode shapes. Especially in the case of the determination of local deformation modes of space truss members, higher model orders have to be taken into account than in the modal identification of most other types of structures.

As an optimization that starts from a randomly selected structure generally does not guarantee reasonable optimality, the use of a systemic approach, named the ground structure, is widely accepted in steel-made truss and frame structural design. However, in the case of reinforced concrete (RC) structural optimization, because of the orthogonal orientation of structural members, randomly chosen or architect-sketched framing is used. Such a one-time fixed layout trend, in addition to its lack of a systemic approach, does not necessarily guarantee optimality. In this study, an approach for generating a candidate ground structure to be used for cost or weight minimization of 3D RC building structures with included slabs is developed. A multiobjective function at the floor optimization stage and a single objective function at the frame optimization stage are considered. A particle swarm optimization (PSO) method is employed for selecting the optimal ground structure. This method enables generating a simple, yet potential, real-world representation of topologically preoptimized ground structure while both structural and main architectural requirements are considered. This is supported by a case study for different floor domain sizes.

Nonlocal theories concern the interaction of objects, which are separated in space. Classical examples are Coulomb’s law or Newton’s law of universal gravitation. They had signficiant impact in physics and engineering. One classical application in mechanics is the failure of quasi-brittle materials. While local models lead to an ill-posed boundary value problem and associated mesh dependent results, nonlocal models guarantee the well-posedness and are furthermore relatively easy to implement into commercial computational software.

Während der Digitalisierung im Bauwesen insbesondere im Bereich der Planungs- und Errichtungsphase von Bauwerken immer größere Aufmerksamkeit zuteilwird, ist das digitale Potenzial im Facility Management weit weniger ausgeschöpft, als dies möglich wäre. Vor dem Hintergrund, dass die Bewirtschaftung von Gebäuden jedoch einen wesentlichen Kostenanteil im Lebenszyklus darstellt, ist eine Fokussierung auf digitale Prozesse im Gebäudebetrieb erforderlich. Im Facility Management werden Dienstleistungen häufig verrichtungsorientiert, d. h. nach statischen Intervallen, oder bedarfsorientiert erbracht. Beide Arten der Leistungserbringung weisen Defizite auf, beispielweise weil Tätigkeiten auf Basis definierter Intervalle erbracht werden, ohne dass eine Notwendigkeit besteht oder weil bestehende Bedarfe mangels Möglichkeiten der Bedarfsermittlung nicht identifiziert werden. Speziell die Definition und Ermittlung eines Bedarfs zur Leistungserbringung ist häufig subjektiv geprägt. Auch sind Dienstleister oft nicht in frühen Phasen der Gebäudeplanung involviert und erhalten für ihre Dienstleistungen notwendige Daten und Informationen erst kurz vor Inbetriebnahme des zu betreibenden Gebäudes. Aktuelle Ansätze des Building Information Modeling (BIM) und die zunehmende Verfügbarkeit von Sensortechnologien in Gebäuden bieten Chancen, die o. g. Defizite zu beheben. In der vorliegenden Arbeit werden deshalb Datenmodelle und Methoden entwickelt, die mithilfe von BIM-basierten Datenbankstrukturen sowie Auswertungs- und Entscheidungsmethodiken Dienstleistungen der Gebäudebewirtschaftung objektiviert und automatisiert auslösen können. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf dem Facility Service der Reinigungs- und Pflegedienste des infrastrukturellen Facility Managements. Eine umfangreiche Recherche etablierter Normen und Standards sowie öffentlich zugänglicher Leistungsausschreibungen bilden die Grundlage der Definition erforderlicher Informationen zur Leistungserbringung. Die identifizierten statischen Gebäude- und Prozessinformationen werden in einem relationalen Datenbankmodell strukturiert, das nach einer Darstellung von Messgrößen und der Beschreibung des Vorgehens zur Auswahl geeigneter Sensoren für die Erfassung von Bedarfen, um Sensorinformationen erweitert wird. Um Messwerte verschiedener und bereits in Gebäuden existenten Sensoren für die Leistungsauslösung verwenden zu können, erfolgt die Implementierung einer Normierungsmethodik in das Datenbankmodell. Auf diese Weise kann der Bedarf zur Leistungserbringung ausgehend von Grenzwerten ermitteln werden. Auch sind Verknüpfungsmethoden zur Kombination verschiedener Anwendungen in dem Datenbankmodell integriert. Zusätzlich zur direkten Auslösung erforderlicher Aktivitäten ermöglicht das entwickelte Modell eine opportune Auslösung von Leistungen, d. h. eine Leistungserbringung vor dem eigentlich bestehenden Bedarf. Auf diese Weise können tätigkeitsähnliche oder räumlich nah beieinander liegende Tätigkeiten sinnvoll vorzeitig erbracht werden, um für den Dienstleister eine Wegstreckeneinsparung zu ermöglichen. Die Arbeit beschreibt zudem die für die Auswertung, Entscheidungsfindung und Auftragsüberwachung benötigen Algorithmen. Die Validierung des entwickelten Modells bedarfsorientierter Leistungserbringung erfolgt in einer relationalen Datenbank und zeigt simulativ für unterschiedliche Szenarien des Gebäudebetriebs, dass Bedarfsermittlungen auf Grundlage von Sensortechnologien erfolgen und Leistungen opportun ausgelöst, beauftragt und dokumentiert werden können.

Plastic structural analysis may be applied without any difficulty and with little effort for structural member verifications with regard to lateral torsional buckling of doubly symmetric rolled I sections. Suchlike analyses can be performed based on the plastic zone theory, specifically using finite beam elements with seven degrees of freedom and 2nd order theory considering material nonlinearity. The existing Eurocode enables these approaches and the coming-up generation will provide corresponding regulations in EN 1993-1-14. The investigations allow the determination of computationally accurate limit loads, which are determined in the present paper for selected structural systems with different sets of parameters, such as length, steel grade and cross section types. The results are compared to approximations gained by more sophisticated FEM analyses (commercial software Ansys Workbench applying solid elements) for reasons of verification/validation. In this course, differences in the results of the numerical models are addressed and discussed. In addition, results are compared to resistances obtained by common design regulations based on reduction factors χlt including regulations of EN 1993-1-1 (including German National Annex) as well as prEN 1993-1-1: 2020-08 (proposed new Eurocode generation). Concluding, correlations of results and their advantages as well as disadvantages are discussed.