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The present contribution proposes a novel method for the indirect measurement of the ground reaction forces (GRF) induced by a pedestrian during walking on a vibrating structure. Its main idea is to formulate and solve an inverse problem in the time domain with the aim of finding the optimal time dependent moving point force describing the GRF of a pedestrian (input data), which minimizes the difference between a set of computed and a set of measured structural responses (output data). The solution of the inverse problem is addressed by means of the gradient-based trust region optimization strategy. The moving force identification process uses output data from a set of acceleration and displacement time histories recorded at different locations on the structure. The practicability and the accuracy of the proposed GRF identification method is firstly evaluated using simulated measurements, which revealed a high accuracy, robustness and stability of the results in relation to high noise levels. Subsequently, a comprehensive experimental validation process using real measurement data recorded on the HUMVIB experimental footbridge on the campus of the Technical University of Darmstadt (Germany) was carried out. Besides the conventional sensors for the acquisition of structural responses, an array of biomechanical force plates as well as classical load cells at the supports were used for measurement reference GRFs needed in the experimental validation process. The results show that the proposed method delivers a very accurate estimation of the GRF induced by a subject during walking on the experimental structure.
Die Kleinwasserkraft stand zuletzt zunehmend in der öffentlichen Kritik wegen des ökologischen Einflusses und der verhältnismäßigen geringen Stromerzeugung. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Einschätzung von KWK-Betreibern zum Potenzial einer Effizienzsteigerung ihrer bestehenden Anlagen durch eine intelligente Informationsvernetzung innerhalb des Flusslaufes der Radolfzeller Aach im Süden Baden-Württembergs, um somit die Stromerzeugung der einzelnen Anlagen zu erhöhen.
One important skill for engineers is the ability of optimizing their experiments. On their job they will often spend a lot more time designing and improving an experimental setup compared to running the actual experiment itself. Is it possible to teach this complex task in physics labs? A method for reaching this goal is proposed an example is given and discussed.
Die Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt.
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.
Einsatz von Bankettbeton bei schmalen und stark beanspruchten Ortsverbindungs- und Kreisstraßen
(2021)
Als Grundlage für die im Zuge der Verkehrswende anfallenden Planungs- und Entscheidungsprozesse werden aktuelle und digitale Daten des Straßenraums benötigt. Mobile-Mapping-Systeme sind in der Lage, solche raumbezogenen Daten schnell, genau und flächendeckend zu erfassen. Die anfallenden Datenmengen sind dabei jedoch erheblich und der Zeitaufwand für eine manuelle Analyse durch Personen mit entsprechender Expertise immens. Daher ist eine Automatisierung wünschenswert. Der vorliegende Beitrag gibt einen praxisbezogenen Überblick über Anwendungsmöglichkeiten für Künstliche Intelligenz (KI) im Themenbereich Straßenraumerfassung. Aufbauend auf einer thematischen Einführung in Mobile Mapping und KI werden ausgewählte Anwendungen vorgestellt, bei denen KI-Ansätze typische Prozesse der Straßenraumdatenverarbeitung unterstützen und beschleunigen können.
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.
Die energetische Sanierung von Gebäuden ist von großer Relevanz, um die gesetzlichen Klimaziele zu erreichen. Die Methode des seriellen Sanierens spielt hierbei eine wichtige Rolle. Sie gilt als ganzheitliche Maßnahme zur energetischen Aufwertung von Bestandsgebäuden, durch die nicht nur die Gebäudehülle und die Anlagentechnik, wie etwa das Heizungssystem, effektiv verbessert werden, sondern auch eine Integration von Anlagen zur Strom- und Warmwasseraufbereitung erfolgt. Bei der seriellen Sanierung wird, in Anlehnung an die Industrie und an die modulare Bauweise, eine Vorfertigung der Fassaden-
und Dachelemente durchgeführt. Im Nachgang werden die einzelnen Bauelemente und Anlagen montiert bzw. installiert. Durch die Auslagerung der Produktion und durch die Vorfertigung der Elemente besteht das Potenzial, die Montagezeit und die damit verbundenen Einschränkungen vor Ort für die Bewohner deutlich zu reduzieren.
Bedingt durch den fortwährenden Ausbau erneuerbarer Energien steigt die Bedeutung von regelenergiebereitstellenden Technologien kontinuierlich an. Prinzipiell können bereits heute Laufwasserkraftwerke mittels einer Durchlaufspeicherung Regelenergie bereitstellen. Bislang gibt es jedoch keinen einheitlichen Kriterienkatalog, der die technische Durchführbarkeit einer Durchlaufspeicherung bewertet. Im vorliegenden Beitrag wird ein solcher Katalog vorgestellt und am Beispiel des Unteren Neckars angewandt. Unter rein technischen Gesichtspunkten ist eine Durchlaufspeicherung zwar prinzipiell denkbar, allerdings unterbinden schifffahrtsbedingte Restriktionen eine solche Bereitstellung von Regelenergie. Es wird daher empfohlen, eine Durchlaufspeicherung generell an Gewässern ohne strikte Auflagen durch die Schifffahrt zu betreiben. Außerdem ist der Zusammenschluss von mehreren Staustufen zu einem virtuellen Kraftwerk sinnvoll, um zusätzlich generierbare Strommengen gebündelt anbieten zu können.
Electricity generation from renewable energies often fluctuates due to weather and other natural effects. The instrument of control energy (balancing energy) can compensate for these fluctuations and thus guarantee the system and supply security of the electricity grid. Luxury hotels on tourist islands could react to fluctuations in electricity generation and provide balancing energy. The purpose of this paper is to investigate the electricity consumption of luxury hotels to assess their potential as a source for providing control energy.
Climate protection in Seychelles through tourism: the advantages of a small-sized destination
(2020)
CO2 abatement costs are often low in developing countries. This is why most carbon offset projects are being implemented there. Nevertheless, this does not mean that the holiday resort and the project country are in any way related to each other. Linking compensation projects with the destination country could increase the willingness of air travellers to finance voluntary CO2 compensation measures.
This paper describes how a possible combination of CO2 compensation projects in the Seychelles could affect the voluntary carbon offset behaviour of Seychelles tourists. On the one hand, the issue of whether the voluntary willingness of Seychelles travellers to compensate can be increased is examined; on the other hand, whether tourists would be willing to visit a co-financed project in the Seychelles.
As a result, the willingness of tourists to offset air-travel carbon emissions can be increased. Important factors for this are e.g. that all persons have adequate information and that the carbon offset providers display a high degree of transparency. In addition, a broad interest in visiting the projects in the Seychelles during the holiday was expressed. An important condition for this is the spatial vicinity to the project. Due to its small size, the Seychelles are an ideal location for fulfilling this premise.
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.
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.
Schon die Römer nutzten die Binnenschifffahrt für den Transport ihrer Güter (SCHRöTER 2005). Noch heute stellt die Binnenschifffahrt auf dem Rhein einen wichtigen Standortfaktor dar, weshalb sich viele Unternehmen, die auf den Transport von Massengütern angewiesen sind, an seinen Ufern niedergelassen haben, um die Binnenschifffahrt als günstiges Transportmittel nutzen zu können (ROTHSTEIN et al. 2009, SCHOLTEN et al. 2009).
Im folgenden Artikel wird sowohl kurz die wirtschaftliche Bedeutung der Binnenschifffahrt auf dem Rhein angesprochen als auch deren rezente und zukünftige Entwicklung. Dabei werden auch die Auswirkungen niedriger Fahrrinnentiefen auf die Transportkapazität der Binnenschifffahrt betrachtet.
Purpose
In order to combat climate change and safeguard a liveable future we need fundamental and rapid social change. Climate communication can play an important role to nurture the public engagement needed for this change, and higher education for sustainability can learn from climate communication.
Approach
The scientific evidence base on climate communication for effective public engagement is summarised into ten key principles, including ‘basing communication on people’s values’, ‘conscious use of framing’, and ‘turning concern into action’. Based on the author’s perspective and experience in the university context, implications are explored for sustainability in higher education.
Findings
The article provides suggestions for teaching (e.g. complement information with consistent behaviour by the lecturer, integrate local stories, and provide students with basic skills to communicate climate effectively), for research (e.g. make teaching for effective engagement the subject of applied research), for universities’ third mission to contribute to sustainable development
in the society (e.g. provide climate communication trainings to empower local stakeholders), andgreening the campus (develop a proper engagement infrastructure, e.g. by a university storytelling exchange on climate action).
Originality
The article provides an up-to-date overview of climate communication research, which is in itself original. This evidence base holds interesting learnings for institutions of higher education, and the link between climate communication and universities has so far not been explored comprehensively.
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.
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.
A physics lab-setup has been developed for engineering students in their first year at university. The so-called LabTeamCoaching helps to improve general lab skills, such as preparing an experiment, writing a documentation, using graphs and drawing conclusions. By using a flipped classroom approach, students get better involved than in our former physics labs when we applied classical methods. This approach will be described and an overview of our 10 years of experience using this method will be given.
Multi-faceted stresses of social, environmental, and economic nature are increasingly challenging the existence and sustainability of our societies. Cities in particular are disproportionately threatened by global issues such as climate change, urbanization, population growth, air pollution, etc. In addition, urban space is often too limited to effectively develop sustainable, nature-based solutions while accommodating growing populations. This research aims to provide new methodologies by proposing lightweight green bridges in inner-city areas as an effective land value capture mechanism. Geometry analysis was performed using geospatial and remote sensing data to provide geometrically feasible locations of green bridges. A multi-criteria decision analysis was applied to identify suitable locations for green bridges investigating Central European urban centers with a focus on German cities as representative examples. A cost-benefit analysis was performed to assess the economic feasibility using a case study. The results of the geometry analysis identified 3249 locations that were geometrically feasible to implement a green bridge in German cities. The sample locations from the geometry analysis were proved to be validated for their implementation potential. Multi-criteria decision analysis was used to select 287 sites that fall under the highest suitable class based on several criteria. The cost-benefit analysis of the case study showed that the market value of the property alone can easily outweigh the capital and maintenance costs of a green bridge, while the indirect (monetary) benefits of the green space continue to increase the overall value of the green bridge property including its neighborhood over time. Hence, we strongly recommend light green bridges as financially sustainable and nature-based solutions in cities worldwide.
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.