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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.
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.
Optimierungsansätze zur Verbesserung der Leistungsbeschreibungen bei öffentlichen Bauvorhaben
(2021)
Elbphilharmonie, BER, Bischofsresistenz Limburg, Stuttgart 21, Alter Elbtunnel Hamburg. Alles bekannte deutsche Bauprojekte der letzten 20 Jahre. Alle mit einer Gemeinsamkeit: Exorbitante Kostenexplosionen und Bauzeitenverzögerungen.
In dieser Arbeit wird aufgezeigt, weshalb solche Kostenexplosionen auch aufgrund von Unklarheiten bzw. Fehlern in Leistungsbeschreibungen entstehen und welches enorme Potential klare und erschöpfende Leistungsbeschreibungen haben, um bereits im Vorfeld eines Bauvorhabens die Weichen für einen reibungslosen und erfolgreichen Projektverlauf zu stellen.
Projekte aus dem Hochbau, wie z.B. Schulgebäude sind eine klassische Aufgabe der Tragwerksplanung. Dabei steht eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauweisen zur Verfügung. Vor dem Hintergrund der Klimakrise und den damit verbundenen Klimaschutzzielen von Paris besteht akuter Handlungsbedarf in allen Bereichen des Lebens, besonders aber im Bausektor, welcher maßgeblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen beiträgt. Deshalb wird momentan vermehrt auf Lösungen in Holzbauweise zurückgegriffen. Neben der Gründung nehmen die Geschossdecken den größten Anteil an den Umweltwirkungen ein. Dieser Anteil steigt mit zunehmender Deckenfläche an. Dadurch besteht ein großes Potenzial bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen durch geeignete Auswahl des Deckensystems und Optimierung der Tragstruktur.
In Diskussionen über den Klimawandel wird oft eine nachhaltige Entwicklung thematisiert. Für den Vergleich wurde eine Optimierung durchgeführt zur Beurteilung des CO2-Einsparpotenziales. Um alle Aspekte der Nachhaltigkeit zu erfüllen, wurden die gefundenen Varianten auf Basis gängiger Zertifizierungssysteme für Nachhaltigkeit bewertet. Jede Variante erfüllt dabei die Anforderungen an maximale Spannungen und Verformungen. Durch die Optimierung und den folgenden Vergleich wurde das Optimierungspotenzial verdeutlicht. Gleichzeitig entstehen teilweise nutzungsbedingte Konflikte aus der Optimierung und Anforderungen aus dem Schallschutz.
Diese Bachelorarbeit behandelt die Prozessoptimierung des Bemusterungsprozesses mithilfe Lean und agilen Methoden. Die Arbeit orientiert sich dabei an dem Unternehmen Ed. Züblin AG und deren vorhandenen Möglichkeiten. Das Konzept lässt sich jedoch mindestens zu teilen mit den nötigen Anpassungen auf andere Unternehmen und Projekte übertragen. Mithilfe einer Wertstromanalyse und Interviews wurde der Ist-Prozess aufgezeigt. Dabei kamen verschiedene Durchführungen der Bemusterungen im Unternehmen mit unterschiedlichen Problemen zum Vorschein. Unter anderem gab es durch fehlende oder falsche Planung ständige Anforderungsänderungen, Lücken in der Durchführung und Einschränkungen in der Kommunikation. Eine Umstrukturierung des Prozessablaufes, Anpassungen in der Planung mithilfe von Sprints und Überlegungen zur Organisation und den Mitarbeitern sollen die Probleme in den Griff bekommen. Dieser Beitrag soll somit eine Aufklärung zur Bemusterung sein und Anreize und Ideen zur Verbesserung liefern.
Infolge des Klimawandels sind entlang der Gewässer Baden-Württembergs verschärfte Niedrigwassersituationen zu erwarten, die unter Umständen zu Wassernutzungskonflikten der lokalen Akteure führen. Anhand des Kochers und der Murg wurden mit Hilfe einer Stakeholder-Analyse solche Konflikte identifiziert sowie erste Handlungsoptionen für eine Niedrigwasservorsorge bzw. ein Niedrigwassermanagement erarbeitet. Den Erhebungen zufolge treten Wassernutzungskonkurrenzen in fast allen Nutzergruppen auf, jedoch mit unterschiedlicher Ausprägung. Hierbei stehen bestimmte Sektoren teilweise mit mehreren Stakeholder-Gruppen im Widerstreit, andere Gruppen haben dagegen keine Erfahrung mit Konkurrenzsituationen. Weiterhin ist auffällig, dass Niedrigwasserereignisse an beiden Flüssen lediglich einen Teil der Nutzungskonflikte auslösen. Ein Großteil der Streitfragen wird durch anthropogene Einflüsse verursacht.
Der Bodensee und das in ihm gespeicherte Wasser dient vielen Zwecken: Neben seiner ökologischen Bedeutung für die Region ist er Trinkwasserquelle und Schifffahrtsweg, wird für Freizeit und Naherholung genutzt. Die Schifffahrt stellt eine der zentralen Attraktionen am Bodensee dar – sie zieht Tagesausflügler und Naherholungssuchende ebenso an wie Urlauber. Der Tourismus ist dabei eine der zentralen Einkommensquellen am Bodensee. Während der Niedrigwasserereignisse der letzten Jahre wurden jedoch die verschiedenen Schifffahrtstypen beeinträchtigt. Dies traf den Tourismus wie auch Berufspendler, Häfen, anliegende Gemeinden und den Gütertransport. Der Beitrag verdeutlicht die Bedeutung der Bodenseeschifffahrt und nennt einige Folgen der Niedrigwasserereignisse der letzten Jahre.
Der Prozess der Optimierung ist in Bereichen wie der Mathematik, Wirtschaft sowie sämtlichen Ingenieurswissenschaften ein zentrales und nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug. Mit der Motivation der Nachhaltigkeit, Effizienz und Kosteneinsparung wird im Bauwesen ein optimaler Einsatz der Materialien gefordert unter Einhaltung der geforderten statischen Nachweise.
Die Methode der Verformungsreduzierung durch Materialumverteilung (kurz: MVM) greift die Anforderung auf, Material möglichst effizient einzusetzen. Diese Methode basiert darauf, die Steifigkeiten innerhalb eines geometrisch festgelegten und bereits vordimensionierten Tragwerkes durch Materialumverteilung in einem iterativen Prozess neu zu positionieren, wodurch die Verformung an einem vorab definierten kritischen Punkt reduziert wird und gleichzeitig die Verteilung der Ausnutzung vergleichmäßigt wird.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das in einer vorherigen Abschlussarbeit bereits entwickelte Grasshopper-Skript für eine praxisbezogene Anwendung zu optimieren und zu erweitern. Dieses Grasshopperskript soll neu strukturiert und auf Fehler untersucht werden. Ebenso soll ein Abbruchkriterium implementiert werden, das die Optimierung automatisch abbricht, sobald keine nennenswerte Reduzierung der Verformung infolge der Materialumverteilung mehr erfolgt. Dabei soll stetig die Tragfähigkeit aller Stäbe eingehalten sein.
Das optimierte Tool soll abschließend anhand geeigneter praxisorientierter Beispiele angewandt und validiert werden.