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Institute
- Fakultät Bauingenieurwesen (105) (remove)
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Ermittlung relevanter Parameter der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung von Überdeckelungen von Infrastrukturflächen in hybrider Bauweise im innerstädtischen Raum in Deutschland. Die untersuchte Hybridbauweise setzt sich aus Grünbrücken in Leichtbauweise und massive, bebaubare Module zusammen. Zusätzlich soll ein Berechnungsmodell entwickelt werden, in das die Werte der Parameter potenzieller Standorte eingegeben werden können. Hierüber können Bewertungen und Vergleiche der Standorte durchgeführt werden, welche später als Entscheidungsgrundlage für eine Realisierung dienen können. Mit Hilfe einer Sensitivitäts-, Szenarien- und Immobilienmarktanalyse werden die Parameter der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung analysiert, wonach den maßgeblichen Einfluss auf das Endergebnis die Grundflächenzahl und die Geschossflächenzahl haben. Die Länge der Überdeckelung hat dagegen weniger bis keinen Einfluss auf das Gesamtergebnis. Die regionalen Immobilienpreise stellen den Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit dar. Sie können geringe Werte der Grundflächenzahl und Geschossflächenzahl ausgleichen. Die verschiedenen Gegebenheiten und regionalen Unterschiede der Standorte deutschlandweit machen derartige Großprojekte jeweils zu Individuallösungen und die Entwicklung eines standardisierten Modells schwierig. Das Modell sollte für jeden Standort leicht modifiziert werden, wie die Case Study des McGraw-Grabens in München zeigt. Das Ergebnis der Case Study fällt durch die entsprechende Bebauungsdichte und die hohen Immobilienpreise positiv aus. Trotzdem muss der Detaillierungsgrad berücksichtigt werden, wonach ein solches Modell lediglich erste Anhaltspunkte für eine Bewertung geben kann. Für eine ganzheitliche Beurteilung müssen entsprechende Erweiterungen des Modells vorgenommen werden.
Der einst vorherrschende Baustoff in Deutschland war Lehm. Dieser wurde durch die erste industrielle Revolution weitgehend verdrängt und durch industrialisierte Baustoffe wie Beton ersetzt. Mit der vierten industriellen Revolution und dem steigenden Bewusstsein der Auswirkungen der Ressourcenverschwendung und Abfallproduktion auf die Umwelt, soll der traditionelle Lehmbau durch Digitalisierung und Automatisierung wieder an ökonomischem Aufschwung gewinnen. Bauen mit Lehm bietet die Chance einer systematischen Transformation der Bauindustrie in Richtung Kohlenstoffneutralität. Bisher ist die Bauindustrie für mehr als 30 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Durch die Verwendung regionaler, zirkulärer Materialien, die idealerweise aus der eigenen Baugrube gewonnen werden, könnte sich dies in Zukunft ändern. Lehm kommt in nahezu allen Teilen der Welt flächendeckend und zur Genüge vor und kann mit verschiedenen regional vorhandenen Additiven ergänzt werden. Durch Standardisierung der Produkte und technologischen Fortschritt könnte der Lehmbau in eine Massenproduktion überführt werden und in Zukunft mit dem konventionellen Stahlbetonbau oder Holzbau konkurrieren.
Diese Masterarbeit konzentriert sich auf die Modernisierung von Lehmbauweisen in Form von digitalisierten und automatisierten additiven Fertigungsverfahren wie der Stampflehmbau oder das 3D-Drucken mit Lehm für Wandbauteile. Ziel der Masterthesis ist es, einen Bauablauf für eines der genannten additiven Fertigungsverfahren zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die verschiedenen Fertigungsverfahren und Arten nach Stand der Technik miteinander verglichen und sich für das am besten bewertete entschieden. Als praktische Grundlage für die Wahl des Fertigungsverfahren dienen beispielhafte Untersuchungen mit einem Lehm 3D-Drucker. Dabei werden Prüfkörper mit und ohne Additive gedruckt sowie Prüfkörper mit unterschiedlichen Füllgraden erstellt und anschließend im Labor auf ihre Druckfestigkeit geprüft.
Die folgende Arbeit zeigt die vielen Potenziale des Lehmbaus als zirkuläre und moderne Bauweise auf und beleuchtet zugleich die Herausforderungen, die es noch zu lösen gilt.
Von wegen Bauschutt
(2020)
RC-Betone sind keine Neu-Entwicklungen, aber sie erleben seit circa 15 Jahren in Deutschland eine Renaissance mit Materialzusammensetzungen, die den heutigen Anforderungen an Normalbetone gerecht werden. Es gab immer wieder Abschnitte in der (Bau-)Geschichte, in denen Gebäude aus Ziegelsplitt-Betonen errichtet wurden, wie das Max-Kade-Studentenwohnheim in Stuttgart und das Technische Rathaus in Tübingen. Beide stammen aus der Nachkriegszeit und weisen einen guten Erhaltungszustand auf. Sie sind Beispiele für die Bewährung "historischer" Ziegelsplitt-Betone in der Baupraxis und ihre lange technische Lebensdauer.
Weder für moderne Recycling-Betone gemäß Regelwerk noch für Ziegelsplittbetone der Nachkriegsjahre bestehen prinzipielle Bedenken gegen deren Einsatz oder die Weiternutzung im Hochbau. Die Autoren wünschen sich mehr Akzeptanz und Vertrauen in Recyclingbaustoffe und dass sich für "Vintage" im Baubereich irgendwann ein ähnliches Interesse herausbildet wie für Vintage-Möbel oder Used-Look-Kleidung - und dies nicht nur hinsichtlich der Wiederverwendung gebrauchter Türen und Treppen, sondern auch für mineralische Massenbaustoffe wie Beton. Der Beitrag veranschaulicht anhand erfolgreich realisierter Objektbeispiele, wie Hochhäuser (z.B. das Studentenwohnheim Max-Kade-Haus in Stuttgart, 1953, aus Bauschuttbeton) oder Sakralgebäude (Fatima-Kirche in Kassel aus Sichtbeton mit Ziegelbruch, 60 Jahre alt) sowie auch Verwaltungsbauten (Technisches Rathaus in Tübingen aus den 1950er Jahren) erfolgreich und nachhaltig mit Recyclingmaterialien errichtet wurden.
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist ein Überblick über die Unterschiede zwischen der aktuell in Baden-Württemberg bauaufsichtlich gültigen Erdbebennorm DIN 4149 und der DIN EN 1998-1/NA 2021-07, die Sie künftig ersetzen soll und bereits dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Es wird darauf eingegangen, welche Umstände hinter dem Umstieg auf die Europäische Norm und die Neuauflegung des Nationalen Anhangs stehen und ein Faktor ausgearbeitet, mit dem beide Normen direkt verglichen werden können. Zudem werden gängige Berechnungsverfahren zur Ermittlung von Erdbebenbeanspruchungen vorgestellt und anhand des Berechnungsprogramms Minea Design die Unterschiede zwischen vereinfachter 2D-Berechnung und 3D-Berechnung mit finiten Elementen untersucht. Daraus wird eine Aussage darüber abgeleitet, welches der Berechnungsverfahren auf der „sicheren Seite“ liegt und wie sich die Ergebnisse verifizieren lassen. An einem realen Projekt werden diese Erkenntnisse in Form einer Erdbebenbemessung angewandt.
In spite of the amount of new tools and methodologies adopted in the road infrastructure sector, the performance of road infrastructure projects is not constantly improving. Considering that the volume of projects undertaken is forecasted to increase every year, this is a substantial issue for the road infrastructure sector. Hence this work focuses on the principles of Blockchain Technology, road infrastructure sector and the information exchange with the aim to use the advantages of the Blockchain Technology in supporting to overcome the various challenges along the life cycle of road infrastructure projects.
Within the scope of this paper, two studies were conducted. First, focus groups were used to explore where society (road infrastructure sector) stands in terms of industry 4.0 and to get a better understanding if and where the principles of Blockchain Technology can be used when managing projects in the road infrastructure sector. Second, semi-structured interviews were administrated with experts of the road infrastructure sector and experts of Blockchain Technology to better understand the interrelation between these two areas. Based on the outcome of the two studies, technology barriers and enablers were explored for the purpose of improved information exchange within the road infrastructure sector.
The two studies revealed that there are significant and strong interrelations between the principles of the Blockchain Technology, project management within the road infrastructure sector and information exchange. These interrelations are complex and diverse, but overall it can be concluded that the adoption of the principles of Blockchain Technology into the field of information exchange improves the management of road infrastructure projects. Based on the two studies a theoretical framework was developed.
In summary this research showed that trust is an important factor and builds the foundation for communication and to ensure a proper information exchange. Within the scope of this thesis, it was demonstrated that the principles of the Blockchain Technology can be used to increase transparency, traceability and immutability during the life cycle of road infrastructure projects in the area of information exchange.
We call for a paradigm shift in engineering education. We are entering the era of the Fourth Industrial Revolution (“4IR”), accelerated by Artificial Intelligence (“AI”). Disruptive changes affect all industrial sectors and society, leading to increased uncertainty that makes it impossible to predict what lies ahead. Therefore, gradual cultural change in education is no longer an option to ease social pain. The vast majority of engineering education and training systems, which have remained largely static and underinvested for decades, are inadequate for the emerging 4IR and AI labour markets. Nevertheless, some positive developments can be observed in the reorientation of the engineering education sector. Novel approaches to engineering education are already providing distinctive, technology-enhanced, personalised, student-centred curriculum experiences within an integrated and unified education system. We need to educate engineering students for a future whose key characteristics are volatility, uncertainty, complexity and ambiguity (“VUCA”). Talent and skills gaps are expected to increase in all industries in the coming years. The authors argue for an engineering curriculum that combines timeless didactic traditions such as Socratic inquiry, mastery-based and project-based learning and first-principles thinking with novel elements, e.g., student-centred active and e-learning with a focus on case studies, as well as visualization/metaverse and gamification elements discussed in this paper, and a refocusing of engineering skills and knowledge enhanced by AI on human qualities such as creativity, empathy and dexterity. These skills strengthen engineering students’ perceptions of the world and the decisions they make as a result. This 4IR engineering curriculum will prepare engineering students to become curious engineers and excellent collaborators who navigate increasingly complex multistakeholder ecosystems.
Increasing demand for sustainable, resilient, and low-carbon construction materials has highlighted the potential of Compacted Mineral Mixtures (CMMs), which are formulated from various soil types (sand, silt, clay) and recycled mineral waste. This paper presents a comprehensive inter- and transdisciplinary research concept that aims to industrialise and scale up the adoption of CMM-based construction materials and methods, thereby accelerating the construction industry’s systemic transition towards carbon neutrality. By drawing upon the latest advances in soil mechanics, rheology, and automation, we propose the development of a robust material properties database to inform the design and application of CMM-based materials, taking into account their complex, time-dependent behaviour. Advanced soil mechanical tests would be utilised to ensure optimal performance under various loading and ageing conditions. This research has also recognised the importance of context-specific strategies for CMM adoption. We have explored the implications and limitations of implementing the proposed framework in developing countries, particularly where resources may be constrained. We aim to shed light on socio-economic and regulatory aspects that could influence the adoption of these sustainable construction methods. The proposed concept explores how the automated production of CMM-based wall elements can become a fast, competitive, emission-free, and recyclable alternative to traditional masonry and concrete construction techniques. We advocate for the integration of open-source digital platform technologies to enhance data accessibility, processing, and knowledge acquisition; to boost confidence in CMM-based technologies; and to catalyse their widespread adoption. We believe that the transformative potential of this research necessitates a blend of basic and applied investigation using a comprehensive, holistic, and transfer-oriented methodology. Thus, this paper serves to highlight the viability and multiple benefits of CMMs in construction, emphasising their pivotal role in advancing sustainable development and resilience in the built environment.
This report summarises up-to-date social science evidence on climate communication for effective public engagement. It presents ten key principles that may inform communication activities. At the heart of them is the following insight: People do not form their attitudes or take action as a result primarily of weighing up expert information and making rational cost-benefit calculations. Instead, climate communication has to connect with people at the level of values and emotions.
Two aspects seem to be of special importance: First, climate communication needs to focus more on effectively speaking to people who have up to now not been properly addressed by climate communications, but who are vitally important to build broad public engagement. Second, climate communication has to support a shift from concern to agency, where high levels of climate risk perception turn into pro-climate individual and collective action.
Um gegen den Klimawandel vorzugehen, ist im Gebäudebestand eine Reduktion der Treibhausemmissionen nötig. Dafür müssen politische Entscheidungsträger, Wohnungsunternehmen und Baufirmen gemeinsam arbeiten, um CO2 Neutralität zu erreichen. Die energetische Sanierung der bedürftigen Gebäude ist mit den konventionellen Methoden bis zum Jahr 2050 nicht zu erreichen. Das Energiesprong Prinzip bietet einen Lösungsansatz, welcher finanziell interessant ist und mit weniger Personalaufwand in großer Menge umgesetzt werden kann. Es wird die Erkenntnis gewonnen, dass die bisher verwendeten konstruktiven Systeme jedoch noch Optimierungsbedarf haben, um den finanziellen Rahmen des Prinzips einzuhalten und den Massenmarkt bedienen zu können. Die Untersuchungen dieser Arbeit ergeben, dass eine im Prozess eingebundene Gebäudeaufstockung in Holzbauweise eine lohnende Ergänzung sein kann. Aus nachhaltigem Baumaterial wird mit verhältnismäßigem Mehraufwand eine größere Rentabilität der Immobilie bewirkt und dem Problem der Wohnungsknappheit in Städten entgegengewirkt.
In einigen europäischen Nachbarländern herrschen weitaus schlechtere Voraussetzungen für die Binnen-schifffahrt als in Deutschland. Die wenigsten Länder verfügen über eine so effiziente Wasserstraße wie beispielsweise den Rhein. Dennoch forcieren nicht wenige die Verlagerung von Transporten von der Straße auf das Binnenschiff.
Sanierputzsysteme
(2021)
Sanierputzsysteme wurden für feuchtes, salzbelastetes Mauerwerk entwickelt. Richtig angewendet ermöglichen sie langfristig schadenfreie Putzflächen auf problematischen Untergründen. Leider kommen immer wieder Fehlanwendungen vor. Es treten Flecken und Ausblühungen auf, der Putz wird zerstört, weil grundlegende Voraussetzungen für die Planung und Ausführung missachtet wurden. Dieses Buch vermittelt das notwendige Grundwissen für die Vermeidung solcher Fehler. Sanierputzsysteme bestehen in der Regel aus dem Spritzbewurf, dem Sanierputz als Grundputz und einem Oberputz oder einem Farbanstrich. Diese Materialien müssen genau aufeinander abgestimmt werden, damit sie in der Lage sind, Salze aufzunehmen und Feuchtigkeit zu speichern. Außerdem müssen sie zum jeweiligen Untergrund passen. Vorhandene Salzbelastung, Durchfeuchtungsgrad, Tragfähigkeit des Putzgrunds, Saug- und Trocknungsverhalten sind nur einige der Eigenschaften, an die das System angepasst werden muss. Diese komplexen Zusammenhänge zwischen Untergrund und Putzmörteleigenschaften sind wissenschaftlich gut erforscht und in den technischen Regelwerken berücksichtigt. Die Autoren bereiten dieses Wissen für die praktische Anwendung auf. Mit anschaulichen Erklärungen und aussagekräftigen Bilder gelingt es ihnen, die komplexen Schadensmechanismen von Putzen und Mauerwerk darzustellen und die Funktionsweise von Sanierputzsystemen zu erklären. Das Buch enthält alle Informationen, die Planer und Ausführende für die Herstellung dauerhafter Putze auf problematischen Untergründen benötigen, einschließlich der Lösungen für die besonders schwierigen Gebäudesockel und denkmalgeschützte Fassaden.
Das Projekt RALV (rasche Analyse der Lichtstärkeverteilung) hatte das Ziel zu untersuchen, inwieweit eine schnelle Messung von Lichtstärkeverteilungen mit Hilfe von CCD Kamera-Aufnahmen von Streubildern auf einem Schirm möglich ist. Dazu wird eine Probe von einer gerichteten Lichtquelle (Laser) bestrahlt. Das gestreute Licht trifft auf einen Schirm. Auf dem Schirm entsteht eine Helligkeitsverteilung. Diese wird auf der Rückseite abfotographiert. Aus den Geometriedaten der Anordnung und der gemessenen Helligkeitsverteilung lässt sich die Lichtstärkeverteilung und damit die Streucharakteristik errechnen. Durch geeignete Wahl der Schirm-Materialien, eine gute Kamera-Auslegung sowie einer dafür entwickelten Software ist es im RALV-Projekt gelungen die Funktionsfähigkeit dieses Verfahrens nachzuweisen. Schwerpunkte bei der Arbeit im Projekt waren: - Finden geeigneter Komponenten: Lichtquellen, Schirmmaterial, Kamera - Schreiben der benötigten Software für: Steuerung, Auswertung und Darstellung - Vergleich der RALV-Methode mit Standard Methoden (ebenes Goniometer) Nach Ablauf des Projektes liegen die Daten für den Bau eines industriell einsetzbaren Messgerätes vor. Es zeigte sich, dass das RALV Messverfahren seine Stärken bei Materialien mit einer spiegelnden Vorzugsrichtung hat. Als Nebeneffekte des Projektes wurde ein ebenes Goniometer mit 3 achsiger Probenaufnahme gefertigt. Zudem wurde die Bewitterungskammer der FH Konstanz für lichttechnische Fragen erweitert.
In tourism, energy demands are particularly high. Tourism facilities such as hotels require large amounts of electric and heating / cooling energy while their supply is usually still based on fossil energies.
This research approach analyses the potential of promoting renewable energies in tourism. It focuses on a combined and hence highly efficient production of both electric and thermal energy by biogas plants on the one hand and its provision to local tourism facilities via short distance networks on the other. Considering regional resource availability as well as socio-economic aspects, it thus examines strengths, weaknesses, opportunities and threats that can arise from such a micro-cooperation. The research aim is to provide an actor-based, spatially transferable feasibility analysis.