01 Fakultät Architektur und Stadtplanung
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Item Open Access 4D printed hygroscopic programmable material architectures(Stuttgart : Institute for Computational Design and Construction, University of Stuttgart, 2022) Correa, David; Menges, Achim (Prof., AA Dipl(Hons))Developing Materials that can change their shape in response to external signals, like heat or humidity, is a critical concern for architectural design as it enables designers to develop building components that can be programmed to transform in response to changing environmental conditions. However, developing a stimulus-responsive material requires the architect to extend its level of engagement from the macroscale of the building into the much smaller scale of the material’s micro- and meso-structure. In this thesis, a novel approach for the 4D printing (4DP) of hygroscopic responsive shape-changing mechanisms is proposed and analysed. This approach engages the design of mesoscale technical structures, via a precise material deposition, that harness the anisotropic properties inherent to the fabrication process and the constitution of the printing material itself. Organization models from biological organisms, such as motile plant structures, are abstracted into smart 4D printed techniques to preprogram water induced shape-change using copolymers with embedded cellulose fibrils. This principle enables expansion or contraction forces, whose direction and strength are dependent on the architecture of the 3D printed structure. A series of experiments are described that validate the transfer of known hygroscopic bilayer principles from lamination processes to 3D printing (3DP). They demonstrate the increased programmable control of the 4DP technique through functional gradation, moisture control and multi-phase motion; and present the augmented kinematic capacity of the novel 4DP technique. In addition to the self-shaping mechanisms, the possibilities and challenges of using 4DP structures in architectural applications, such as aperture assemblies and flap mechanisms are discussed. The presented techniques, and bio-inspired approach to material organization, demonstrate the first successful application of differentiated Wood Polymer Composite (WPC) 3DP for programmable hygroscopic shape-change. The experiments can help to form the basis for complex stimulus-responsive building components capable of performing autonomous transformations in technical applications for thermal and moisture regulation.Item Open Access Advanced investigations of grid spatial structures considering various connection systems(2010) Hwang, Kyung Ju; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)Free-form spatial structures and façades that follow the envelope surface of a complex-shaped skin, such as the DZ-Bank in Berlin (Frank O. Gehry), the British Museum in London (Norman Foster), the New Fair in Milan (Massimiliano Fuksas), have become an interesting issue in modern architecture. The object of this research project is an investigation of the structural failure in free form special structures due to sway collapse, paying particular attention to the influence of the nodal stiffness on the system rigidity. Until now no detailed investigation of the grid nodes has been undertaken. This should include the modelling of the bolt assembly, the application of pre-stressing forces, the contact stiffness and the influence of bolt clearances. An investigation of different node systems used in realised projects will close this gap. Here particular focus is placed on the geometry parameters on local stiffness of the node.Item Open Access Agro-fibres biocomposites' applications and design potentials in contemporary architecture : case study: rice straw biocomposites(2015) Dahy, Hanaa; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)Out of awareness of the global environmental factors, sustainability principles, eco-efficiency and architectural needs, an investigation of the straw potentials in building industry is thoroughly carried out in this research. Rice straw (RS) is selected as an example of agricultural plant residues fibres, agro-fibres, which are worldwide available, but still though burnt in huge amounts in open fields causing high potentials loss, described in energy, and fiber-resource destruction in addition to the local air pollution and climate change. Classic straw-bale applications in the building industry do not absorb the available straw amounts and still have many technical and aesthetic drawbacks. Accordingly, it was suggested hereby to apply straw as a main biocomposite ingredient, whether as a fibre-source or as an eco-filler. Three main biocomposite forms of rice straw and organic polymers’ compositions were developed throughout this research. Then they were tested and analyzed for their architectural applications’ possibilities according to their technical properties. The three developed rice straw-based biocomposites provide another aspect of the possibility of applying agro-fibres in sustainable building industry. Fibre-based industries, including fibreboards’ manufacturing and molded natural fibre reinforced composites can depend on straw agro-fibres as a main available and cheap fibre-resource. Hence, cheaper and more environmentally friendly biocomposite products could spread in the architectural applications, reducing the total carbon dioxide footprint and replacing expensive fossil-based and slow renewable wood products that are still widely spread in the markets.Item Open Access Analyse von Mechanismen der sekundären progressiven Sukzession von voralpinem Niedermoorgrünland zu Erlenbruchwald(2008) Peringer, Alexander; Rosenthal, Gert (PD Dr. habil.)Die Gehölzentwicklung in ehemals artenreichen Offenland-Ökosystemen nach Nutzungsaufgabe (Gehölzsukzession) ist eine der wesentlichen Ursachen für Biodiversitätsverluste und tiefgreifende Landschaftsveränderungen in den letzten Jahrzehnten. Eine wichtige Voraussetzung für ein effektives Management von Offenlandbiotopen ist ein mechanistisches Verständnis des Verbuschungsvorganges: Nach der Identifikation von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen im Sukzessionsgeschehen kann die naturschutzfachlich bedeutsame Frage nach den Entstehungsbedingungen und der Stabilität von Verbuschungsstadien, sowie ihrer Dichte und räumlichen Ausdehnung beantwortet werden. Beispielhaft werden die Mechanismen der Gehölzsukzession in extensiv beweideten, voralpinen Kleinseggenriedern auf mesotrophem Kalkflachmoor (Caricion davallianae) untersucht. Nach dem individualistischen Konzept in der Sukzessionsforschung resultiert der Verbuschungsprozess aus einer Abfolge von Teilprozessen (Sukzessionsmechanismen), die über die Lebensprozesse der Hauptbaumart, der Schwarzerle (Alnus glutinosa L.), definiert werden. Diese sind die individuelle Samenproduktion von Altbäumen, die großräumige Samenausbreitung durch Wind, die kleinräumigen Keimungs- und Etablierungsprozesse in Mikrostandorten in der Grasschicht und die intraspezifische Konkurrenz in Dickungen. Die Teilprozesse laufen (1) auf unterschiedlichen Maßstabsebenen ab (erfasst in Form eines hierarchischen patch-Mosaikes) und sind (2) durch den Lebensweg der Gehölzindividuen in Form einer Prozesskette chronologisch geordnet, wodurch (3) die Richtung von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen im Sukzessionsverlauf vorgegeben ist. Die kausale Analyse der Entstehung von Verbuschungsstrukturen auf Biozönoseebene durch die Lebensprozesse von Gehölzindividuen erfolgt in einem individuenbasierten gedanklichen Modell, dessen Formulierung der Sequenz der Prozesskette folgt. Zur Charakterisierung der Teilprozesse werden eigene und fremde Geländedaten ausgewertet: Die Samenproduktion fluktuiert näherungsweise in einem 3-Jahres-Rhythmus (Mastjahreszyklus). Die Ausbreitung von Samen folgt einer potentiellen Ausbreitungsfunktion mit variierenden maximalen Ausbreitungsdistanzen. Nur erhabene, nicht dauernasse Mikrostandorte an Bulten der zertretenen Mooroberfläche, die gut mit Licht versorgt sind, bieten für die Schwarzerle Etablierungsmöglichkeiten. Das Wachstum der Schwarzerle folgt einer exponentiellen Wachstumsfunktion. Die Abschätzung der Konsequenzen der initialen Teilprozesse Samenproduktion und Samenausbreitung für den Verbuschungsprozess (bottom-up-Ansatz) führt zur Definition von vier typischen Ausbreitungsmustern (räumliche Verteilung von Samen). Durch upscaling der Etablierungshabitate (Schutzstellen, micro-Ebene) wird gestützt auf die Vergrasungszustände der Grasschicht (differenziert auf meso-Ebene) und die Dichte der Strauchschicht (differenziert auf macro-Ebene) die Verteilung des Schutzstellpotentials auf unterschiedlichen Standorten abgeleitet. Um die Rolle der Teilprozesse im langfristigen Sukzessionsgeschehen abzuschätzen, wird das gedankliche Modell der Gehölzsukzession mit den Teilprozesscharakteristiken parametrisiert: Zur Modellbildung nach der Methode des pattern-oriented modeling werden dem Modell die Teilprozesse in zunehmend komplexerer Form hinzugefügt, bis ein zufriedenstellender Erklärungsgrad von beobachteten Verbuschungsmustern erreicht ist (top-down-Ansatz). Sowohl die Samenproduktion, die Samenausbreitung, die Keimung und Etablierung, als auch die Etablierungshemmung für Erlenkeimlinge in Dickungen und self-thinning beeinflussen die Struktur von Verbuschungsgradienten. Flächige Besiedlungsstrukturen mit einem ausgeprägten Gradienten in der Individuendichte entstehen auf Flächen mit zeitlich konstantem, homogenem Schutzstellenpotential der Grasschicht (nasse, stark zertretene Niedermoorflächen). Bestimmte Abfolgen von Ausbreitungsmustern im Sukzessionsverlauf erzeugen in der Besiedlungsstruktur charakteristische Altersgradienten bzw. Stufen im Wuchshöhengradient. Diese Strukturen fehlen im Fall stochastisch-heterogenen Schutzstellenpotentials auf trockenen, schwach zertretenen Niedermoorflächen: Im langfristigen Sukzessionsgeschehen zerstreut die raumzeitliche Zufälligkeit in der Schutzstellenverfügbarkeit die Regelhaftigkeit von Ausbreitungsmustern und führt zur „Auflösung“ potentieller flächiger Besiedlungsstrukturen in lückige Muster aus Einzelbäumen. Das gedankliche Modell zur Gehölzsukzession stützt sich auf die Ergebnisse detaillierter Kurzzeituntersuchungen ihrer Teilprozesse, als auch auf die Analyse ihrer langfristigen Konsequenzen (Verbuschungsmuster). Es bringt die Entstehung von flächigen und verinselten Besiedlungsstrukturen, von mehrstufigen und einstufigen Wuchshöhenprofilen, sowie von großen und geringen räumlichen Schrittweiten der Verbuschung in ein geschlossenes Konzept aus unterschiedlichen Wirkungskonstellationen von Teilprozessen der Gehölzsukzession.Item Open Access Analysen zur Ensemble-Anknüpfung in Architektur und Stadtraum(2020) Fritz, Lisa; Schwarz, Alexander (Prof. Dipl.-Ing.)Item Open Access Anlehnung und Exploration - die Stadtentwicklung Qingdaos unter der Verwaltung der Republik China (1922 - 1937)(2015) Jin, Shan; Philipp, Klaus Jan (Prof. Dr. phil. habil.)An der Südküste der chinesischen Provinz Shandong wurde im Jahr 1897 die Stadt Qingdao als Musterkolonie gegründet. Die mit großzügiger Infrastruktur und hohem hygienischen Standard ausgestattete Stadt wurde im Ersten Weltkrieg von den Japanern 1914 erobert. Ende 1922 mussten sie diese wieder an China zurückgeben. Nach siebenjähriger Verwaltung unter der Beiyang-Regierung in Beijing übernahm die Nationalregierung in Nanjing Qingdao im Jahr 1929. Im Zweiten Weltkrieg wurde die Stadt Anfang 1938 zum zweiten Mal von Japan besetzt. Zwischen 1897 und 1937 war eine kontinuierliche Entwicklung in Qingdao zu beobachten. Das großartige Vorhaben der Deutschen, eine vorbildhafte Stadt zu errichten, wurde sowohl von den Japanern als auch von den Chinesen übernommen. Die Stadt wurde in einer ähnlichen Weise erweitert und vervollständigt und die malerische Erscheinung der Stadt wurde mit weiterer Bebauung akzentuiert. Eine städtebauliche Analyse der Stadtgestaltung und die Untersuchung des Fortgangs unter chinesischer Verwaltung zwischen 1923 und 1937 werden den Schwerpunkt der Dissertation bilden. Die Untersuchung gliedert sich hauptsächlich in zwei Aspekte, die sich einerseits auf die Planung, die Verwaltung und die fiskalische Bautätigkeiten von oben, andererseits auf das physische und das damit verbundene soziale Verhalten in den privaten Bausektoren von unten sowie das Verhältnis ihrer Wechselwirkung konzentriert. „Anlehnung und Exploration“kennzeichnet einen grundsätzlichen Charakter dieser Entwicklungsphase, die im baukulturellen Geschehen, das sowohl von den Verwaltern als auch von den privaten Akteuren bewusst und unbewusst gestaltet wurde, mehrschichtig angelegt ist. Bei der Fortsetzung der Stadtentwicklung lehnte man sich einerseits an die vorhandenen physischen Hinterlassenschaften und die immateriellen Bautraditionen an. Anderseits musste das städtebauliche Entwicklungsmodel jedoch erneuert werden, um den Veränderungen und Fortentwicklungen der sozioökonomischen Rahmenbedingungen entgegenzukommen. Dabei zeigte die Stadt eine offene Einstellung, die innovativen Einflüsse der Zeit aufzunehmen und in das Vorhandene einzubetten. In dieser Hinsicht wurde von der Stadtentwicklung dieser Zeitepoche – basierend auf dem Vorhandenen – nach einem eigenen Weg gesucht.Item Open Access Anpassungsfähiges Wohnen : zur Flexibilität des Wohnens in der muslimischen Gesellschaft, Beispiel Marokko(2006) Chekkoury Idrissi, Diana; Ribbeck, Eckart (Prof. Dr.-Ing.)Das Thema des anpassbaren und flexiblen Bauens ist gleichzeitig aktuell und zeitlos und war schon vielfach Gegenstand intensiver Forschung, etwa im Hinblick auf die Grundrissflexibilität, Nutzungsneutralität und Wachstumsfähigkeit des Raumes. Der gebaute Raum verändert sich stets, einerseits in immer wiederkehrenden Zyklen und auch in Folge von punktuellen Ereignissen. Wiederkehrende Zyklen, wie Wachsen und Gedeihen innerhalb der Familie, wie auch Umweltfaktoren wie Licht und Temperatur, beeinflussen kurz- und langfristig die gestaltete Umwelt. An die theoretische Annäherung an das Thema schließt ein Exkurs über die derzeitige Erfahrung im Bereich des anpassungsfähigen Wohnungsbaus an. Die konkreten Anwendungen des Konzepts der Anpassungsfähigkeit gliedern sich in zwei Haupteinrichtungen. Die erste Alternative entstand aus den Anforderungen des modernen Lebens und die zweite aus den Bedingungen der benachteiligten Schichten in Entwicklungsländern oder Katastrophenzonen. Im ersten Fall schlagen die Architekten ein flexibles, adaptierbares und barrierefreies Bauen vor, um eine größere Auswahl von Wohnwünschen und veränderten Bedürfnisse zu erfüllen. Hier sind die neuen Technologien, die heutigen Lebensformen und die Herausforderungen des Arbeitsmarkts als prägende Faktoren in die Entwurfsprozesse integriert worden. Im zweiten Fall gilt – aufgrund der in den Entwicklungsländern herrschenden Bedürftigkeit – die Forderung, die stets zunehmende Wohnungsnachfrage durch wachsendes, kostengünstiges und nachhaltiges Bauen zu erfüllen, als ein wichtiges Entwurfskriterium. Nach dem Aufzeigen aktueller Tendenzen und bedeutender realisierter Projekte werden die Anwendungen der zuvor genannten Ideen in den muslimischen Gesellschaften untersucht. Das Wohnen wird als Konzept in seiner Bedeutung und Begriffsauffassung, aber auch als räumliche Materialisierung sozialer Lebens-vorgänge und menschlicher Verhaltensweisen analysiert. Charakteristisch für die islamische Kultur ist ihre Selbstregulierende Umwelt- und Gesellschaftsbezogene Ordnung des Zusammenlebens. Das setzt sich räumlich in zentralistischen Anordnungen mit dynamischen Strukturen und organischen Wachstumsprozessen um. Eine typische Umsetzung ist die Flexibilität der Raumgestaltung: eine Wohnung besteht aus fünf funktionelle Einheiten (Wohnen, Schlafen, Essen, Kochen und Empfang) die sich im Laufe der Zeit nach Bedarf ausdehnen und wieder zusammenschrumpfen. Der empirische Teil dieser Forschung fängt mit einer Einführung des Untersuchungsfelds an. Der Beschreibung der aktuellen Situation vom Wohnungsbau in Marokko und der Typisierung und Darstellung der existierenden Wohnformen folgt eine Erläuterung der wichtigsten geplanten und realisierten Wohnprojekte, die das Thema der Anpassungsfähigkeit widerspiegeln. Im Bereich Sozialwohnungsbau ist die marokkanische Erfahrung relativ neu, aber lehrreich und kann als Grundlage für zukünftige Wohnbauprojekte dienen. Im Bereich Wohnarchitektur oder Wohnungsbauplanung sind die Entwurfsleitlinien von den Architekten und den daraus resultierenden Wohnformen oftmals weder flexibel genug noch evolutionsfähig und häufig von unadaptierten oder veralteten Modellen inspiriert. Auf diese Beschreibung und Auswertung des Kontextes baut die Felduntersuchung mit einem detaillierten Katalog von dreißig untersuchten Häusern auf. Die gesammelten Daten werden im Katalog zusammengefasst, bearbeitet und im letzten Kapitel hinsichtlich der drei Hauptthemen Anpassungsformen, Bedarfsanalyse und Grundrissanalyse untersucht. Aus der Analyse wird festgestellt, in der Anpassungsfähigkeit des Wohnens spielen die Bewohner eine primäre und grundlegende Rolle: das Wohnen ist eine Zusammenwirkung zwischen Nutzer und Raum. Aus der Betrachtung der Wohnungsnutzer und ihrer Lebensgewohnheiten zeichnen sich zwei Haupttypen von Anpassungen ab. Ein erster Typ kommt aus dem Wunsch nach mehr Breite/ Platz und ergibt sich nur durch bauliche Veränderung des äußeren Rahmens. Der andere Anpassungstyp bezieht sich auf die Innenraumgestaltung und kann durch Umbau, Umrichtung oder Umnutzung erfolgen. Auf der Basis dieser theoretischen, fachlichen und empirischen Grundlagen lassen sich mehrere Schlüsse ziehen. Das allgemeine und universelle Bedürfnis an Flexibilität setzt eine bipolare Annährungs-Logik, eine hierarchisierte zentralistische - nicht unbedingt zentralisierte - von innen strahlende Anordnung, die setzt sich als grundlegende Regel in der Anordnungsweise aller Materie voraus.Item Open Access Anreizsysteme zum Flächenrecycling für mindergenutzte bzw. brachgefallene Flächen mit gewerblicher Vornutzung(2014) Munzinger, Timo; Jessen, Johann (Prof. Dr. rer. pol.)Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Anreizsysteme zum Flächenrecycling für mindergenutzte bzw. brachgefallene Flächen mit gewerblicher Vornutzung“ basiert auf einer empirischen Datenerhebung in 10 Kommunen in Baden-Württemberg mit anschließender Befragung der an einer Brachenrevitalisierung beteiligten Akteursgruppen. Die Zielsetzung der Arbeit ist zum einen die Identifikation von Anreizen zum Flächenrecycling bei bestehenden und der in Diskussion befindlichen Instrumenten, zum anderen die Weiterentwicklung der bestehenden Instrumente zur Anreizsteigerung. Hierzu werden die Akteure des kommunalen Flächenrecyclings identifiziert. Die Akteure werden in Gruppen kategorisiert um eine anschließende Auswertung zu ermöglichen. Kapitel 4 beschäftigt sich mit der Frage: „was sind Anreize?“ und „wie kann der Anreizwert ermittelt werden?“. Dafür werden Modelle aus der Motivationsforschung untersucht und hinsichtlich ihrer Übertragbarkeit auf die Instrumente des Flächenrecyclings sowie auf die kategorisierten Akteursgruppen überprüft. Eine weitere Eingrenzung des Untersuchungsgegenstandes erfolgt in Kapitel 5 „Instrumente eines kommunalen Flächenrecyclings“. Hierbei werden sowohl die bestehenden als auch in Diskussion befindlichen Instrumente kurz erläutert und je nach Eignung für die weitere Betrachtung ausgewählt oder verworfen. Da es sich hierbei um eine Vielzahl an Instrumenten handelt, werden im weiteren Verlauf der Dissertation ungeeignete Instrumente aussortiert. Mit steigendem Erkenntnisgewinn bzgl. der Anreizwirkung einzelner Instrumente verkleinert sich somit die Auswahl um im Ergebnis die Instrumente mit der größten Anreizwirkung zu ermitteln. Kapitel 6 erläutert die Vorgehensweise der Primärdatenerhebung und deren Auswertung. Der Ablauf lässt sich in eine Bestandsaufnahme der Flächenpotenziale vor Ort, Einzelinterviews mit Vertretern der Öffentlichen Verwaltung, einer schriftlichen Befragung der Eigentümer der Flächenpotenziale sowie Online-Befragungen von Vertretern der Immobilienwirtschaft, der Öffentlichen Verwaltung und der Wissenschaft gliedern. Eine erste Verifikation der Ergebnisse wurde mittels eines Telefoninterviews von Experten aus Wissenschaft und Praxis vorgenommen. Hierbei wurden die bis dahin vorliegenden Ergebnisse bewusst zur Diskussion gestellt um Schwächen bei der Datenerhebung zu identifizieren. Eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse der Fallstudie wird in Kapitel 7 vorgenommen. Insbesondere die Ermittlung der Hemmnisse und Anreize zum Flächenrecycling je Akteursgruppe bilden die Basis für die anschließende Bewertung. Da es sich sowohl beim Thema des Flächenrecyclings um eine komplexe Verfahrensweise handelt als auch das Thema der Anreize nicht eindeutig zu bestimmen ist, werden drei unterschiedliche qualitative Bewertungsmethoden angewandt. Dies bedeutet, dass es bzgl. der Anreizfunktion eines Instrumentes mehrere Ergebnisse geben kann. Entfaltet beispielsweise Instrument [A] auf die Akteursgruppe [B] eine Anreizwirkung unter Berücksichtigung eines Blickwinkels [C], so muss dies aus Blickwinkel [D] nicht zwingend ebenfalls zutreffen. Eine Aussage bzgl. der Anreizfunktion kann somit nur tendenziell vorgenommen werden und nicht abschließend. Als Schlussfolgerung aus den Ergebnissen der Bewertung in Kapitel 8 wird eine Anpassung ausgewählter Instrumente zur Anreizsteigerung unter Punkt 9.1 vorgestellt. Zur weiteren Verbesserung der Anreizwirkung werden Handlungsbedarfe identifiziert und hieraus neue Ansätze abgeleitet, welche dann auf ihre Umsetzbarkeit hin überprüft werden. Eine abschließende Wertung der gesamten Dissertation und deren Ergebnisse sowie eine Ausblick auf weitere Forschungsbedarfe ist in Kapitel 10 zu finden. Im Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann festgehalten werden, dass erhebliche Potenziale zur Anreizsteigerung bestehen und diese auch ohne größeren Kostenaufwand zu realisieren wären, sofern alle Beteiligten Akteure an weiteren Verbesserungen der Anreizwirkung zum Flächenrecycling gelegen ist.Item Open Access Anwendungsmöglichkeiten biobasierter Kunststoffe im Innen- und Außenraum von Gebäuden : beispielhafte Entwicklung(2015) Köhler-Hammer, Carmen; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)Die vorliegende Arbeit stellt Anwendungsmöglichkeiten biobasierter Kunststoffe in Gebäuden dar. Dies erfolgt an beispielhaften Modifikationen von Polylactid, einem Milchsäurekunststoff, zur Anpassung für eine Innen- und für eine Außenanwendung. Kunststoffe werden in der Architektur aufgrund ihrer mannigfachen Gestaltungsmöglichkeit hinsichtlich Lichtdurchlässigkeit, Farb- und Formgebung oder ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit als Baustoff gewählt und finden in dieser Branche zunehmend Absatz. Die Frage, wie sich Biokunststoffe als Baumaterialien einsetzen lassen, stellt eine zeitgemäße Weiterentwicklung dar. Die Rohstoffsituation lässt es sinnvoll erscheinen, Biomasse vor einer direkten energetischen Verwertung zunächst werkstofflich zu nutzen. Nach Gebrauchsende können biobasierte Werkstoffe, abzüglich ihrer Additive, die nicht auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, klimaneutral verbrannt werden. Für die Entwicklung möglichst transparenter Sandwichplatten zur Raumtrennung in öffentlichen Innenräumen, galt es im Rahmen eines von der DBU geförderten Forschungsprojektes einen biobasierten Kunststoff hinsichtlich seines Brandverhaltens und der Wärmeformbeständigkeit zu optimieren. Die akustisch wirksamen Platten sollen nach der Idee des Projektpartners Nimbus Group auf zwei Halbschalen basieren, deren mikroperforierte Deckschicht spritzgegossen wird. Die Compoundierung von Polylactid (PLA) mit verschiedenen Flammschutzmitteln zeigte, dass nur Triphenylphosphat (TPP) die optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Durch Zugabe von sieben Gewichtsprozent TPP war es auf Materialebene möglich, ein selbst verlöschendes Compound zu entwickeln und die Brandklasse UL-94-V0 zu erreichen. Einzig durch Erhöhung der Werkzeugtemperatur auf 100 °C und Verlängerung der Kühlzeit von etwa 25 auf 240 Sekunden bei der Formgebung, konnte mit durchschnittlich 80 °C eine ausreichende Wärmeformbeständigkeit (HDT-B) erzielt werden. Diese Maßnahme zur Erhöhung des Kristallisationsgrades von PLA verteuert durch geringere Stückzahlen pro Maschinenstunden die Fertigungskosten. Der Granulatpreis des Compounds hingegen ist konkurrenzfähig. Der Anteil nachwachsender Rohstoffe im modifizierten Polylactid liegt bei über 90 %. Nach einer fast dreijährigen Innenraum-Lagerung hinter Fensterglas zeigen sich die Probekörper farblich gleich. Auch die mechanischen Eigenschaften des PLA-TPP-Compounds bleiben unvermindert. Untersucht man jedoch die Prüfstäbe, die aus oben genannten Gründen einer längeren Verweildauer im Werkzeug bei höherer Temperatur ausgesetzt waren, so zeigt sich die Streckspannung um ca. 23 % und die Streckdehnung um etwa 11 % vermindert. Thermostabilisatoren würden hier das Compound vor Prozesswärme schützen und die Dauerhaftigkeit erhöhen. Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, Polylactid für eine Innenraumanwendung anzupassen. Die Verbesserung des Brandverhaltens und der Wärmeformbeständigkeit unter Berücksichtigung der Lichtdurchlässigkeit ist realisierbar, jedoch unwirtschaftlich. Bei der exemplarischen Modifikation von Polylactid für Fassadenplatten konnte mit den umweltfreundlichen Flammschutzmitteln Ammoniumpolyphosphat (APP) sowie mit rotem Phosphor auf Materialebene jeweils ein schwer entflammbarer Werkstoff konzipiert werden. Während der 18-monatigen Freibewitterung sinkt die Streckdehnung um etwa 12 %. Die Streckspannung nimmt nicht ab. Die mechanischen Eigenschaftsverluste nach der Alterungssimulation durch Globalstrahlung sind in etwa 9 % höher als Polycarbonat (PC). Die untersuchte PC-Type enthält allerdings neben dem Flammschutz bereits einen UV-Stabilisator. Bei PC wurde eine größere Farb- und Glanzänderung durch die künstliche Alterung ermittelt als beim modifizierten Polylactid, welches kein UV-Schutz enthält.Item Open Access Architectural potentials of robotic manufacturing in timber construction : strategies for interdisciplinary innovation in manufacturing and design(Stuttgart : Institute for Computational Design and Construction, University of Stuttgart, 2022) Krieg, Oliver David; Menges, Achim (Prof.)This thesis investigates the impact of innovation in robotic manufacturing and computational design on the architectural and tectonic possibilities of timber construction. Until recently, the digitalization of manufacturing and design has mostly resulted in increased efficiencies of singular processes without noticeable impacts on the inter-organizational relationships in the architecture, engineering, and construction (AEC) industry. However, recent developments in integrative architectural design research have shown the potential to introduce a paradigm change by bringing manufacturing technology into a reciprocal relationship with the design space of building systems. In a series of case studies, the thesis investigates integrative and inter-disciplinary development processes that resulted in timber building systems that exhibit a high degree of morphological and functional differentiation, and therefore a larger, gradated, and more adaptive design space. The gradual distribution of material and form is akin to biological principles found in natural structures. The goal of the thesis is to develop a methodology that enables the comparison of manufacturing systems for timber building elements with their resulting design space in a qualitative and quantitative manner, thereby re-integrating disciplines of form, material, and materialization. The thesis also discusses the potential of this paradigm shift to introduce much-needed systemic innovation in the industry.Item Open Access Der Architekt Bodo Rasch : sein Leben und Werk(2023) Stolz, Katharina; Philipp, Klaus Jan (Prof. Dr. phil. habil.)Die vorliegende Arbeit widmet sich monografisch dem architektonischen Autodidakten Bodo Rasch (1903-1995), der seit seinem Studium zum Agraringenieur in Hohenheim ab 1923 bis zu seinem Tod 1995 in Stuttgart lebte und der sich in der hiesigen Architekturszene sehr engagierte. Die Dissertationsschrift stellt nun erstmals die Person und das Œuvre Bodo Raschs, unabhängig von dessen älterem Bruder Heinz (1902-1996) vor und widmet sich mit dessen wissenschaftlicher Aufarbeitung und Kontextualisierung einem Forschungsdesiderat. Entgegen der vorherrschenden Fachmeinung war Bodo Rasch nach der Auflösung des mit seinem Bruder Heinz gemeinsam geführten Bauateliers nicht nur als Journalist und Herausgeber tätig. Vielmehr konnten durch die Aufarbeitung der Nachlassunterlagen bisher in der Fachliteratur unkorrekt beiden Brüdern zugeschriebene Projekte allein auf Bodo Rasch zurückgeführt werden, dazu gehören insbesondere die pneumatischen Konstruktionen und die Containerarchitektur. Durch die vorliegende Arbeit wird nun deutlich, dass sich Rasch auf zahlreichen unterschiedlichen architektonischen Gebieten engagierte und profiliere und wichtige Beiträge zu deren Entwicklung leistete, die bis dato keinen Niederschlag in der Fachliteratur fanden, wodurch ihm ein Platz in der Reihe der Vordenker und Wegbereiter bislang verwehrt blieb. Des Weiteren liefert die Arbeit auf der Basis der Monografie Raschs einen Beitrag zur historischen Erforschung der Netzwerke von Ingenieuren, Architekten und Planern der Stuttgarter Region, während und nach der Zeit der NS-Herrschaft.Item Open Access Architekt Heinrich Johann Niemeyer (1936-2010)(2017) Treutler, Ingrid Anna; Lederer, Arno (Prof.)Diese Arbeit behandelt das Werk des Tübinger Architekten Heinrich Johann Niemeyer (1936-2010). Er war ein Visionär, der unbeirrt seinen eigenen Weg ging, und wie Erich Tränkner einmal formulierte, „einer der lebendigsten Architekten“. Sein Werk war bislang der Architekturgeschichte nicht zugängig. Niemeyer widmet sich vorrangig der menschlichen Behausung als ureigenste Aufgabe des Architekten. Seine Häuser bieten „ein Modell für ein qualitätvolles Leben mit der Natur“. Sie besitzen eine große innenräumliche Qualität, eine außergewöhnliche Atmosphäre. Sie sind im Zusammenspiel mit dem Außenraum gedacht, das Haus und der Garten bilden ein Ganzes, zum Wohnen gehört die Natur. Von feinem Gespür für Wohnvorgänge zeugen die Präzisierung der Grundrisse und die Raumbildungen. Die Anwendung eines Proportionssystems als selbst gewähltes Ordnungssystem ermöglicht Vielfalt bei Wahrung von Proportion und Maßstab. Charaktergebend ist eine sinnliche Materialität. Die harmonische Einfügung des Hauses in das Gelände, in die Topographie und die Vegetation, bedient ein wichtiges Erfordernis, das schon fast in Vergessenheit geraten ist. Das Haus soll in unterschiedlichen Situationen und für verschiedene Bedürfnisse dem Menschen Lebensraum bieten. Es ermöglicht Rückzug und Geborgenheit, ebenso Öffnung und Freiheit. Die Komplexität ist nicht sogleich erfassbar, es besteht »Raum für Unverhofftes« (H. Herzberger), „die Architektur ist imaginierbar“ (J. Uhl). Ein Charakteristikum seiner Architektur ist die Einbeziehung von Komplementen. Das Spiel mit Gegensätzen findet sich in den Materialien, Konstruktionen und Raumbildungen. Entscheidend ist das Zusammenwirken, der Ausgleich bewirkt Harmonie. Das Denken in Gegensätzlichkeiten charakterisiert Niemeyers Persönlichkeit, das Zusammenspiel der Komplemente ist eine Prämisse, die seine Architektur prägt. Einen großen Einfluss auf seine Architektur übte Frank Lloyd Wrights aus, Niemeyer bekannte sich zu ihm als seinen „Lehrmeister“. Das Wissen über Wrights Bauten und Schriften hatte sich in seinem Unterbewussten niedergeschlagen. Ein ausgeprägtes Raumgefühl und die Lust am Experiment führten zum Entwurf. Jedes Haus wurde individuell entwickelt, bei aller Ähnlichkeit und Variantenbildung ist alles einmalig. Neue unabhängige Entwicklungen sind die Kristall-, Appartement- und Hofhäuser ebenso wie die sakralen Entwürfe und die sozialen Bauten, oder die Ideen für das Zusammenspiel von Arbeiten und Wohnen. Mit sozialem Impetus baute Niemeyer mit Mittellosen wie für die Vermögenden und er baute für junge Familien genauso wie für die Etablierten. Seine kleinen Behausungen wie seine Villen bieten ein Wohnen ohne die Individualität aufgeben zu müssen, ohne sich in der Masse zu verlieren. An Niemeyer wendete sich, wer nicht das Durchschnittliche suchte, er hatte eine ausgewählte Klientel mit Anspruch. Ungewöhnlich war seine Einflussnahme auf den Bauherrn, sich selbst einzubringen, er animierte zur Mitarbeit auf der Baustelle. Man kann es als Anstiftung zur Aktivität, zur Kreativität, vor allem zur Identifikation des Bauherrn mit seinem Haus werten. Bei Wettbewerben hatte Niemeyer kaum Erfolg. Das wird darin begründet sein, dass er Vorgaben, die er für inadäquat befand, ignorierte und sich Spielraum nahm, den Anforderungskatalog nicht akademisch abarbeitete, sondern das Mögliche auslotend und mit Visionen gegen Kompromisslösungen antrat. Auch wenn mancher Jury-Vorsitzender für sein Herangehen Sympathie hegte, verhielt sich die Mehrzahl der Juroren ablehnend. Mancher wertete seine Beiträge als provozierend, vielleicht zu Recht. Niemeyers Bauten entstanden großteils im ländlichen Raum, vielleicht ermöglichte hier die Umsetzung seiner Ideen letztlich eine größere künstlerische Freiheit als sie in Städten zugelassen wird. Ein Geheimnis des Erfolges bei seinen Bauherren ist es, dass sich Niemeyer damit befasste, wie der Mensch empfindet. Er ging der Frage nach, wie fühle ich mich in diesen Räumen, welche Stimmungen und Assoziationen werden hervorgerufen. Niemeyer gelingt der emotionelle Ausgleich zwischen technischem Fortschritt und Sinnlichkeit. Man kann sein Werk als eine »atmosphärische Architektur« werten. Niemeyer stellte das Wohlempfinden des Menschen in den Mittelpunkt. „Man betritt das Haus und fühlt sich wohl. Insofern kann seine Architektur als Gegenmodell zu einer kalten Moderne betrachtet werden“ (Lederer). Niemeyer, der kritisiert oder ignoriert, aber auch geschätzt und bewundert worden war, fand durch seine Berufung in den Bund Deutscher Architekten, BDA, Anerkennung. Von Kollegen wurde er heimlich darum beneidet, dass er die Freiheit hatte, das zu tun, was er für richtig hielt. Er arbeitete nur soweit nach Vorschriften und Regeln, als es seine Architektur nicht beeinträchtigte und „vielleicht gerade deshalb mit dem Ergebnis einer besseren Lebensqualität, einer schöneren Atmosphäre“. Niemeyer war schon im Studium eigenständig und unangepasst, er vertrat seine eigene Meinung. Er war ein Individualist und blieb unabhängig von Modeströmungen. Bereits in den 1970er Jahren setzte er sich mit sozialen und ökologischen Problemen auseinander, als diese Themen noch nicht favorisiert wurden. Sein soziales Engagement für Hilfsbedürftige, ebenso wie sein bürgerschaftliches Engagement für seine Stadt sind beispielgebend. Zur Einbettung Niemeyers in die allgemeine Architekturgeschichte der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts werden seine wichtigen Themen aufgegriffen: das Wohnen mit der Natur, die Anwendung eines Proportionssystems, das Primat des Raumes, das Experimentelle und das Unfertige. Die Bezugnahme zu einigen Protagonisten der Moderne erfolgt ausschließlich durch eine Betrachtung einzelner Aspekte, ein Vergleich mit dem Gesamtwerk würde weder den Protagonisten noch Niemeyer gerecht. Sein Werk ist eigenständig. Nach den Grundsätzen des Architekturhistorikers Sigfried Giedion gehört Niemeyer zur Dritten Generation der Moderne.Item Open Access Architektonische Formfindung akustischer Räume mit Hilfe evolutionärer Algorithmen(2014) Spaeth, Achim Benjamin; Menges, Achim (Prof.)Der Entwurf akustischer Räume, wie beispielsweise eines Konzertsaals oder einer Opernbühne, stellt für Architekten und Ingenieure, trotz technischer Hilfsmittel, nach wie vor eine große Herausforderung dar. Die vorliegende Arbeit möchte einen Beitrag zur Bewältigung dieser Herausforderung leisten. Sie untersucht grundsätzlich die Möglichkeit, Performanz relevante Kennwerte als entwurfsbestimmende Größen in den Entwurfsprozess zu integrieren. Die Leistungsfähigkeit oder Performanz von Raum ist schon seit Vitruv Gegenstand des theoretischen und praktischen Schaffens der Architekten. Diese Arbeit rückt die Raumakustik, die bisher eher eine nachgeordnete Rolle in der Wahrnehmung der Architekten spielt, in den Vordergrund und macht diese zum beispielhaften Untersuchungsgegenstand. Performative Entwurfsmethoden also Entwurfsmethoden, die die Leistungsfähigkeit als Entwurfs bestimmende Größe in den Prozess der Formfindung integrieren manifestieren sich beispielsweise in den Seifenblasenversuchen und den daraus entstandenen Tragwerken Frei Ottos. Durch die Entwicklung rechentechnischer Verfahren entstanden simulations- und evolutionsbasierte Verfahren zur Unterstützung von Entwurfsprozessen. Simulationsbasierte Gestaltoptimierungsverfahren aus dem Bauingenieurwesen oder regelbasierte Gestalterzeugungsverfahren aus dem Bereich der Architektur zeugen von der Entwicklung von analogen Verfahren zu numerisch-digitalen Methoden, die sich auch und nicht zuletzt evolutionären Prozessen bedienen. Mit dem Beginn Computer basierter Methoden in Naturwissenschaft und Ingenieurwesen beschäftigen sich schon in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts die Theoretiker mit der damit einhergehenden digitalen und seriellen Ästhetik. Nicht nur technische Kriterien werden im dem hier vorgestellten Verfahren angewendet, sondern auch die Suche nach einer Ästhetik, die sich aus dem numerisch-seriellen Ansatz ergibt, wirkt in die Entwicklung eines Formgebungsverfahrens für akustische Räume hinein. Basis für die Entwicklung ist die Erarbeitung der akustischen Grundlagen und deren Wirkung auf Material und Geometrie, also der Raumgestalt. Daneben werden die elementaren Bestandteile evolutionärer und genetischer Prozesse und ästhetischer Entwurfssysteme erarbeitet. Die Integration zu einem formgebenden Gestaltungsverfahren für akustische Räume erfolgt über die Verwendung einer raumakustischen Simulation als Hauptbestandteil der Bewertungsfunktion innerhalb eines genetischen evolutionären Prozesses. Basierend auf einer echtzeit-fähigen raumakustischen Simulation, wird eine für die vorliegende Aufgabe ausreichend genaue aber etwas vereinfachte Akustiksimulation entwickelt. Die Geometrie und Materialität der Gestalten wird auf Grundlage eines genetischen Codes entwickelt, der sich als Punkteliste manifestiert. In dieser Liste sind den Punkten entsprechend akustische Information über Absorptions- und Diffusionswerte zugeordnet. Das Syntheseverfahren bildet aus Punkten der genetische Codierung Tetraeder, die sich zu einer durchdringungsfreien und geschlossenen Hüllform verschmelzen. Der Tetraeder ist der 3-Simplex, also der einfachste 3-dimensionale Körper. Ähnlich dem Dreieck, mit welchem im 2-dimensionalen Bereich alle Formen angenähert werden können, ist diese beliebige Annäherung mit dem Tetraeder auch für Volumina möglich. Durch diese Verfahren ist gewährleistet, dass die Oberfläche der Gestalt immer stetig geschlossen ist, was die Grundlage für die Durchführung einer raumakustischen Simulation ist. Neben der Hülle ist auch die Quellen-Empfänger-Konstellation Bestandteil des akustischen Systems. Diese wird vom Benutzer als Entwurfsparameter in Form einer räumlichen Anordnung von Empfänger und Quellen vorgegeben und in der Simulation verwendet. Der jeweilige Entwurfsprozess ist nicht universell, sondern muss auf die jeweilige Entwurfssituation angepasst werden. Deshalb bietet das Programm sowohl für den evolutionären Prozess, wie auch für die Bewertungsfunktion unterschiedliche Einstellungs- und Gewichtungsmöglichkeiten. So kann der Benutzer für seine individuelle Entwurfsaufgabe seiner Verantwortung als Entwerfer gerecht werden. Die Ergebnisse aus dem Formgebungsverfahren sind nur bedingt als fertige Architektur zu verstehen. Vielmehr liefern sie grundsätzliche Konzeptansätze für mögliche akustische Räume. Deutlich wird dies beim Vergleich von Gestalten, die vom Formfindungsalgorithmus erzeugt wurden mit bestehenden Raumtypen. So liefert das Formgebungsverfahren, unter Verwendung der dem Originaltyp entsprechenden Quellen-Empfänger-Konstellation, ein alternatives Raumkonzept bei mindestens gleicher akustischer Qualität. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das entwickelte Formgebungsverfahren im Grundsatz funktioniert. Die erzeugten Ergebnisse weisen aber in ihrer architektonischen und ästhetischen Ausprägung noch Entwicklungspotential auf. Weiteres Potential besteht in der Ausweitung der untersuchten Performanzkriterien hinaus auf beispielsweise raumklimatische oder andere numerisch simulierbare Kriterien.Item Open Access Die Architektur der Kelten : Siedlungsmuster, Bauformen und Konstruktionsprinzipien der Eisenzeit(2018) Elbert, Wencke; Philipp, Klaus Jan (Prof. Dr. phil. habil.)Die seit rund 7000 Jahren in unseren nordalpinen Breiten dominierende Holzbauweise erreichte einen Höhepunkt während der letzten Jahrhunderte vor der Zeitenwende. Die Arbeit zeigt zum einen unter Zugrundelegung von Kenntnissen des historischen Holzbaus, zum anderem durch Analogien aus der historischen Bauforschung und über architektursoziologische Fragen, dass die Baukunst der keltischen Hochkultur jener der mediterranen Völker in keiner Weise nachstand. An vielen Stellen stellen sich Fragen nach einer Kontinuität der Traditionen, die in die vorchristliche Zeit zurückreichen. Die in dieser Arbeit vorgeschlagenen Interpretationen und Ansätze erfolgen aus der Perspektive der Architektur als weitspannende wissenschaftliche Disziplin. Sie sind in Ergänzung zu den bisherigen Gedanken der Archäologie und als Diskussionsgrundlage für zukünftige Forschungen zu verstehen, die uns die traditionellen Siedlungsmuster, Bauformen und Konstruktionsprinzipien unserer mitteleuropäischen Vorfahren ein Stück näher bringen.Item Open Access Aspekte zur Tempelarchitektur in Myanmar : eine Beurteilung des räumlichen Aufbaus(2012) Thaw, Tar Aung; Philipp, Klaus Jan (Prof. Dr. phil.)Das hohe Wirtschaftswachstum vieler asiatischer Länder findet seine Entsprechung in der gebauten Umwelt. Allerdings werden viele Gebäude in diesen Ländern unter Missachtung der kulturellen Wahrzeichen und des traditionellem Soziallebens gebaut. Das eigene traditionelle Erbe sollte besser verstanden und integriert werden in die sich entwickelten Wertesysteme. Traditionelle Werte können dabei einen festen Halt bieten und Identität stiften oder den Entwicklungsprozess und die Akzeptanz der damit verbundenen Werte behindern. Heutzutage sind südostasiatische Architekten dahingehend gefangen, zurechtzukommen mit dem raschen Wandel, die die Modernisierung der Gebäude mit sich bringt. Dabei versuchen sie, die Geschichte und Entwicklung traditionelle Architektur in den modernen heutigen Gebäuden wiederzuverwenden. Die Vorgänger der Architekturhistoriker und die Gelehrten in Myanmar hatten Interesse an den historischen Kunst- und Architekturhinterlassenschaften wie die der Burmesen, Pyu, Mo und Rakhine. Von Beginn des 20. Jahrhunderts an haben Spezialisten aus verschiedenen Disziplinen Ihre Arbeit dem Studium der Architektur in Bagan und Mrauk-U gewidmet. Hundert Jahre später existieren immer noch viele Kontroversen und Meinungsverschiedenheiten um dieses Thema. Das zeigt, dass diese Region weiterhin erforscht werden muss. Die beiden Städte, Bagan und Mrauk-U zeigen, dass die traditionellen Gebäude monumentale Gedenkstätten in Raum und Form sind. Sie deklarieren traditionelle Architektur als Symbol des nationalen Charakters und des kulturellen Erbes. Die Stile der Gebäude spiegeln die Situationen des jeweiligen Zeitraums wider sowie den Geist der Bauherren, der zu jener Zeit beherrschend war in politischer, sozialer, kultureller und auch wirtschaftlicher Form. Es gilt zu überlegen, wie ein Ansatz aussehen könnte, um das heikle Unterfangen der Harmonisierung von Architekturtechnologien der Vergangenheit und Gegenwart in Einklang mit Zeit, Ort und Gegebenheiten zu bringen. Um eine Lösung für die Kooperation und Integration der Architektur in Myanmar zu finden. Die Verwendung der traditionellen Architektonischen Identität um eine neue moderne Architektur in der bebauten Umwelt zu schaffen, dient nicht nur dem Erhalt einer Traditionellen Identität sondern auch der Erfüllung der Bedürfnisse der Nutzer. Sind sie es doch die eng mit diesen Gebäuden verbunden sind. Durch die Untersuchung der Geschichte der Architektur in Pyu, Bagan und Mrauk-U und der Klassifikation der Tempel kann die Geschichte der Architektur von Myanmar verglichen werden besonders unter Einbeziehung der gegenwärtigen Tempel in Yangon. Diese Studie versucht, die alten Denkmäler hinsichtlich ihrer architektonischen Gesichtspunkte in Bezug auf geschichtliche, geografischen, soziale, wirtschaftliche, religiösen und klimatische Einflüsse zu untersuchen und die vorhandenen Werte in den Tempeln in Pyu, Bagan und Mrauk-U in Bezug zur Architektur zu setzten. Dies mit dem Ziel, zu verstehen wie sie die Identität eines gebauten Bildes in dieser gebauten Umwelt vermitteln konnten. Die Forschung hat auch das Ziel, ein besseres Verständnis der verschiedenen Einflüsse und Entwicklungen innerhalb der historischen Umgebung zu liefern. Des Weiteren versucht die Studie die Wiederentdeckung der Raumkomposition und Form der historischen Architektur. Zudem versucht die Studie einige Vorschläge und Empfehlungen zur Entwicklung von Konservierungsstrategien zu geben. Diese können leicht in den Städten, die mir als Fallstudien gedient haben, umgesetzt werden. Die Ergebnisse dieser Studie sind deshalb von grosser Bedeutung für die heutige Tempelarchitektur in Myanmar.Item Open Access Asset information requirement templates for the building information modelling-based provision of facility services in corporate real estate management(2024) Benn, Maximilian John; Stoy, Christian (Prof. Dr.)Building Information Modelling (BIM) hat den Digitalisierungsprozess in der gesamten Immobilienwirtschaft über alle Lebenszyklusphasen hinweg beschleunigt. Hinsichtlich der finanziellen Auswirkungen einzelner Lebenszyklusphasen macht die Betriebsphase den größten Teil der Lebenszykluskosten eines Gebäudes aus. Vor diesem Hintergrund nahm der Umfang akademischer Forschung zur BIM-Implementierung in der Betriebsphase in den letzten Jahren stetig zu. Einschlägige Arbeiten deuten darauf hin, dass die BIM-Implementierung beträchtliches Potential für das Corporate Real Estate Management (CREM) bietet, da die Nutzungskosten von Liegenschaften für Unternehmen in vielen Wirtschaftszweigen eine der größten Ausgaben darstellen. Der Umfang einschlägiger Arbeiten zur BIM-Implementierung im CREM ist allerdings nach wie vor begrenzt und nimmt nur allmählich zu. Die frühzeitige Berücksichtigung der Informationsanforderungen des CREM erfordert umfassende Kenntnisse über die BIM-Methode sowie eine aktive Einbindung aller Stakeholder in den frühen Projektphasen. Dies gilt umso mehr im Kontext technisch anspruchsvoller Gebäude, welche auf die kontinuierliche Bereitstellung von Dienstleistungen, den sogenannten Facility Services, angewiesen sind. Einige der größten Herausforderungen für die BIM-Implementierung im CREM sind der Mangel an definierten BIM-Anwendungsfällen für das CREM, der komplexe Definitionsprozess von Liegenschaftsinformationsanforderungen (englisch: asset information requi-rements, kurz AIR) sowie die autonome Implementierung von Leitfäden und Vorlagen. Die vorliegende Arbeit untersucht vier Forschungsrichtungen um diese und weitere Forschungslücken zu schließen. Erstens die Definition von BIM-Anwendungsfällen, welche die Bereitstellung von Facility Services im CREM unterstützen. Zweitens die Identifikation von BIM-Anwendungsfällen mit einer hohen Implementierungspriorität in sämtlichen Wirtschaftszweigen. Drittens die Entwicklung von AIR-Vorlagen für BIM-Anwendungsfälle mit einer hohen Implementierungspriorität und die Identifikation des präzisesten Ansatzes für die Definition von AIR-Vorlagen. Viertens die praktische Implementierung der Projektergebnisse durch deren Formalisierung in einem Konzept zur Implementierung von AIR-Vorlagen für Eigentümer und Betreiber im CREM. Insgesamt 35 BIM-Anwendungsfälle für das CREM wurden auf Grundlage internationaler Dokumente identifiziert und definiert. Hierbei fiel auf, dass Zahl und Inhalt der genannten BIM-Anwendungsfälle teils stark zwischen den analysierten Quellen variierten. Eine Onlineumfrage unter CREM-Expert_innen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz wurde zur Identifikation von BIM-Anwendungsfällen mit einer hohen Implementierungspriorität in allen Wirtschaftszweigen durchgeführt. Wartungsbezogene BIM-Anwendungsfälle wiesen dabei über alle Wirtschaftszweige hinweg eine hohe Umsetzungspriorität auf. Der triangulations- und der prozessbasierte Ansatz zur Generalisierung von AIR-Vorlagen wurden auf der Grundlage einschlägiger Forschung identifiziert und auf vier BIM-Anwendungsfälle appliziert. Die Genauigkeit der entwickelten AIR-Vorlagen wurde in semistrukturierten Interviews mit CREM-Expert_innen aus drei Unternehmen verglichen. Hierbei wurden die zugrunde liegenden Ansätze hinsichtlich ihrer Eignung für die Entwicklung generalisierbarer Vorlagen für BIM-Anwendungsfälle im CREM bewertet. Unter Berücksichtigung einschlägiger Forschungsergebnisse zum Einfluss des Wirtschaftszweigs eines Unternehmens auf seine Informationsanforderungen wurde die Anwendung und der Vergleich der identifizierten Ansätze im Kontext der chemischen Industrie durchgeführt. In diesen Untersuchungen lieferten prozessbasierte Ansätze präzisere und damit generalisierbarere AIR-Vorlagen für das CREM in der chemischen Industrie. Darüber hinaus zeigte sich, dass hygiene-, sicherheits- und wartungsbezogene Informationen für diesen Wirtschaftszweig von besonderer Bedeutung sind. Fünf Empfehlungen für die Implementierung von AIR-Vorlagen wurden aus den Ergebnissen der semistrukturierten Interviews abgeleitet. Diese wurden anschließend in eine Struktur zur Implementierung von AIR-Vorlagen für Eigentümer und Betreiber im CREM übersetzt und in drei Hauptstufen formalisiert: Die individuelle Anpassung, die Auswahl und das Mapping von Informationsanforderungen. Die Struktur ist definiert als ein 12-stufiges Flussdiagramm mit drei Bahnen für die drei relevanten Stakeholder bei der AIR-Definition und -Implementierung. Die vorliegende Arbeit erweitert den Stand der Forschung auf diesem Gebiet und schafft die Grundlagen für weitere Forschungsrichtungen durch insgesamt vier Beiträge. Erstens wurde eine Liste von BIM-Anwendungsfällen definiert, welche die Bereitstellung von Facility Services im CREM unterstützen. Zweitens wurden BIM-Anwendungsfälle mit einer hohen Implementie-rungspriorität in allen Wirtschaftszweigen identifiziert. Drittens wurde ein präziser Ansatz für die Definition von AIR-Vorlagen identifiziert sowie die erste Iteration von AIR-Vorlagen für vier BIM-Anwendungsfälle für das CREM in der chemischen Industrie entwickelt. Viertens wurde ein Konzept zur Implementierung von AIR-Vorlagen für Eigentümer und Betreiber im CREM in der chemischen Industrie und weiteren Wirtschaftszweigen formalisiert. Weitere Forschungsrichtungen eröffnen sich durch Studien auf der Grundlage der entwickelten Liste von BIM-Anwendungsfällen, die Definition von standardisierten BIM-Anwendungsfällen und AIR für das CREM sowie die Untersuchung weiterer Gebäudenutzungen und Wirtschaftszweige in diesem Zusammenhang.Item Open Access Bauen im Barrio. Typen und Regeln informeller Architektur : Fallstudie Barrio Los Minas, Santo Domingo(2013) Reynoso Arias, Rosaleda; Ribbeck, Eckhart (Prof. Dr.-Ing.)Ziel dieser Arbeit ist es, die Beziehung zwischen den Erbauer-Bewohnern und ihren Behausungen in Informellen Siedlungen zu untersuchen und zu klären. Dazu wurden 20 Haushalte in der Siedlung Los Minas in Santo Domingo in der Dominikanischen Republik befragt. Die Bautätigkeiten und Nutzungsänderungen der Räume im Zeitablauf wurden mit den Veränderungen der Haushalte (Anzahl, Geschlecht, Verwandtschaftsbeziehungen, Familienstand der Haushaltsmitglieder) in Verbindung gebracht, um diese Beziehung sichtbar zu machen und zu verstehen. Das wichtigste Ergebnis der Untersuchungen ist, dass die Familien sich mehr als ein einfaches Obdach errichtet haben. Geschaffen haben sie mit eigenen Praktiken ein architektonisches Gebilde mit eigenen Charakteristiken, das ihnen erlaubt, sich in ihrer Nachbarschaft als erfolgreich darzustellen.Item Open Access Begrünungspotential in ariden und semi-ariden Städten : Fallstudie Teheran, Iran(2014) Agharabi, Amena; Kaule, Giselher (Prof. Dr.-Ing.)Aufgrund des großen Wachstums der Städte in ariden und semi-ariden Zonen und der jährlichen Erweiterung der Trockengebiete, mit der in vielen Fällen die Zerstörung oder Unterentwicklung der städtischen Grünflächen einhergeht, versucht diese Arbeit, das Stadtbegrünungspotenzial einzuschätzen und eventuelle Hindernisse zu identifizieren. Während Grünflächen in Städten nicht nur zur Erhöhung der visuellen/ Lebensqualität, sondern auch zur Verbesserung des Klimas, Verbannung der Hitze und Bekämpfung der Umweltverschmutzung eine Notwendigkeit sind, verfügen trockene Länder nur über sehr begrenzte Wasserressourcen, die zudem unter starkem Druck durch das hohe Bevölkerungswachstum stehen. Diese Studie hat mit der Erforschung der Eigenschaften der trockenen Region im Allgemeinen und insbesondere Irans Teheran als Fallstudie gewählt. Diese Stadt, die in historischen Aufzeichnungen als üppiges Grün des Gartens dargestellt ist, leidet jetzt unter Wassermangel, Umweltverschmutzung und der Knappheit von Grünfläche, die in einigen Stadtbezirken weniger als 2 Quadratmeter pro Kopf beträgt. Eine nachhaltige Entwicklung der städtischen Grünflächen in Teheran ist ein multi-dimensionales Thema und wird von zahlreichen komplexen und miteinander verwobenen wirtschaftlichen, politischen, sozialen und ökologischen Faktoren beeinflusst. Die Probleme und vorgeschlagenen Lösungen sind im Überblick: 1. Eine dicht gebaute Stadt, knappe freie Räume und unverhältnismäßige Verteilung der Flächennutzungen: Angesichts der unterschiedlichen Struktur, Bevölkerungsdichte, Bedürfnisse und Möglichkeiten der verschiedenen Stadtbezirke wurde mehrere Strategien in Bezug auf Architektur und Stadtplanung für jeden Stadtbereich vorgeschlagen. 2. Die Kosten für die Grünflächenentwicklung im Vergleich zu ihrem Nutzen: Im Gegensatz zu den definierten Kosten für die Bebauung, Errichtung und Instandhaltung von Grünflächen ist der Preis bzw. der realisierte Wert dieses Gutes in Geldeinheiten bei dem Mangel von Vergleichsobjekten und Verkaufshandlungen schwer zu berechnen. Hier wurden die abstrakten Werte mit Ersatzobjekten und neuen Methoden für einen annähernd konkreten Preis für die langfristige Entwicklung der Grünflächen Teherans, wie auch die Schadensschätzung und Kompensationsmethoden bei Verlusten, manifestiert. 3. Mangelnde Bürgerbeteiligung und Sensibilisierung der Öffentlichkeit für den Umweltschutz und das Stadtgrün: In dieser Arbeit wurden mit einigen Beispielen die Bildung und Umweltkommunikation in den Schulen und Medien sowie die Rolle der Umwelt-NGOs und der nützlichen kulturellen Wurzeln und Traditionen zur Motivierung und Koordinierung der Bürger effektiv geschätzt. 4. Rechtliche, administrative und organisatorische Herausforderungen der Grünflächen von Teheran: Mit der Beschreibung des Grünflächenmanagements und der finanziellen Zyklus- und Budgetplanung in Teheran und der Gesetze, die das Grundstücks-/Wohneigentumsrecht und den Grunderwerb regelten, werden Lösungen und Teilweise eine Reform der Regulierung und besonders das adaptive Management sowie ein demokratisches und transparentes Verfahren und Informationsvermittlung in Grünflächeprojekten als Leitfaden für die Ermutigung zur Bürgerbeteiligung und Systemverbesserung vorgeschlagen. 5. Der Mangel an Wasser für die Bewässerung der Grünflächen: Für eine Antwort werden an dieser Stelle erstens der Wasserstand und die Trinkwasseranfrage/ der Wasserverbrauch berechnet und bewiesen, dass die natürlichen Gründe für den Wassermangel bei einem übermäßigen Verbrauch und hohen Wasserverlust liegen und entgegen der landläufigen Wahrnehmung in Teheran kein grundsätzlicher Mangel an Wasser für die Bewässerung der Grünflächen herrscht, da Teheran in einem Abwassermeer schwimmt und mit einer Abwasserbehandlung ausreichend Wasser nicht nur für öffentliche Grünflächen, sondern auch für die stadtnahe Landwirtschaft zur Verfügung stehen würde und die Nutzung von behandeltem Abwasser und Wasser aus anderen Quellen wie Qanats und Wasserläufen den Wasserstress in der warmen Jahreszeit reduzieren könnte. Bei einer Veränderung der Bewässerungsmethoden zur Verbesserung der Effizienz der Bewässerung und passenden Pflanzenauswahl werden die Entwicklung und der Ausbau der städtischen Grünflächen um das Fünffache in der Gegend, ohne Schäden für Umwelt und Trinkwasserressourcen, ermöglicht. 6. Die Auswahl der entsprechenden Pflanzenarten für Teheran: Trotz der Vielfalt der Pflanzenarten in Teheran ist die Bandbreite der vorherrschenden Arten beschränkt. Mit einem Vergleich von Klima und Bodenverhältnissen in den verschiedenen Stadtbezirken von Teheran und den bestehenden Bäumen, vorherigen Aufzeichnungen und der Empfehlungen der zuständigen Reviergärtner und einer Kombination dieser Merkmale und Eigenschaften - unter Heranziehung der einschlägigen Literatur- wurden hier die besten Baumarten für die verschiedenen Bezirke ausgewählt.Item Open Access Bending-active plates : strategies for the induction of curvature through the means of elastic bending of plate-based structures(Stuttgart : Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart, 2017) La Magna, Riccardo; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)Commonly referred to as bending-active, the term has come to describe a wide variety of systems that employ the large defor-mation of their constituent components as a primary shape-forming strategy. It is generally impossible to separate the struc-ture from its geometry, and this is even more true for bending-active systems. Placed at the intersection between geometry, de-sign and engineering, the principle objective of this thesis is to develop an understanding of the structural and architectural po-tential of bending-active systems beyond the established typolo-gies which have been investigated so far. The main focus is set on systems that make use of surface-like elements as principle build-ing blocks, as opposed to previous and existing projects that pre-dominantly employed linear components such as rods and laths. This property places the analysed test cases and developed proto-types within a specific category of bending-active systems known as bending-active plate structures. The first chapters serve as a general introduction to the topic. An overview of relevant recent projects is presented in the introduction, followed by a discussion on the scope of research on bending-active structures. The following chapters lay the theoretical basis in terms of geometry of surfaces and mechanical behaviour of plates. This dual and complementary description serves as the necessary background to understand the limits and potential associated to the deformability of plate elements. The following chapter delves into the first of the two strategies developed as part of this research. Termed form conversion, this approach establishes a one-to-one relationship between the initial base surface and its bending-active discrete counterpart. The chapter proceeds with the presentation of a series of full-scale prototypes that were realised to test the validity of the form con-version approach. Geometrical and mechanical features are dis-cussed in the conclusion of the chapter. The second developed method, named integral approach, is pre-sented in the next section. This approach takes advantage of the inherent deformation properties of explicitly designed material patterns. The description of the method is followed by the presen-tation and discussion of the prototypes chosen to test the integral approach. Finally, the thesis concludes with a critical discussion of the presented approaches and a discussion on potential developments for future research.Item Open Access Bending-active structures : form-finding strategies using elastic deformation in static and kinetic systems and the structural potentials therein(2014) Lienhard, Julian; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)This thesis aims to provide general insight into form-finding and structural analysis of bending-active structures. The work is based on a case study approach, in which findings from prototypes and commercial building structures become the basis for generalised theoretical investigations. Information is continuously fed back from these case study structures into theoretical research, which creates the basis for overall working methods. The behaviour of five investigated structures is found to be independent of clearly predictable load bearing categories. Their load bearing mechanisms are largely dependent on the boundless variety of topologies and geometrical expressions that may be generated. The work therefore understands active bending as an approach to generating new structural forms, in which common load bearing behaviour is found due to the structures inherently large elasticity and inner stress state. Based on engineering and historical background, methodological, mechanical and material fundamentals of active-bending are discussed in Chapter B and C. The case study structures introduced in Chapter D open a wide field of active-bending applications, in lightweight building structures. Whether the conclusions drawn from case studies, are generally viable for bending-active structures is then discussed in the core of the work presented in two chapters on Form-Finding (Chapter E) and Structural Behaviour (Chapter F). The chapter on form-finding introduces the working methods and modelling environments developed for the present work. The chapter on structural behaviour is concerned with the influence of residual bending stress on the stiffness, scaling and stability of bending-active structures. Based on these findings, generalised design rules for bendingactive structures are highlighted in a concluding chapter.