01 Fakultät Architektur und Stadtplanung
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Item Open Access Simultaneous optimization of office building facades in terms of both energy consumption and transparency in hot arid climates, analysed on the example of Cairo(2017) Mohamed, Tamer Awny Abd Elkader; Moro, José Luis (Prof. Dipl.-Ing.)Since the early days, buildings forms, types of construction, and development were closely responding to the local climatic conditions. However, the technical innovations during the last 150 years and the calls of modern architecture to transparency drove the building sector towards the extensive usage of glazed facades in commercial buildings and to the adoption of the international style buildings. Those building models can only function through the extensive intervention of technical equipment to guarantee the desired internal comfort conditions at any place of the world with the corresponding massive energy input, owing to the poor thermal performance of glazing and its selective property with respect to radiation permeability (greenhouse effect). Unfortunately, this situation is very apparent in Cairo. Contemporary commercial buildings are being increasingly designed and constructed based upon highly glazed building models originally conceived in, and for, countries with moderate climates. Such architecture is totally maladapted to the hot-arid climate, especially with the extensive solar radiation and the relatively high summer temperatures. However, on the other hand, transparency provides crucial psychological values and benefits to the occupants. It affects their comfort, sense of well-being, and affords them view and natural light. View provides the occupants with visual amenity, access to environmental information, relief from claustrophobia and monotony, and recovery from daily stress. While natural lighting has a direct influence on mood and cognition, and influences the production of hormones, it also regulates motivation, and improves productivity in the workplace. In addition, the proper use of natural day-light decreases the energy used for lighting and improves the environmental quality indoors. The research work aims to elaborate a scientific methodology in order to optimize the office facades configurations in hot-arid climates, analyzed on the example of Cairo. The research methodology is based on investigating the adequate balance between two critical, and at the same time conflicting requirements or tasks, which are: First: To provide the required level of transparency that provides the occupants with their psychological sense of satisfaction and general well-being. Second: To reduce the total energy consumption of the building through an energy-efficient concept based on a proposed solar protection strategy. Through a series of parametric analysis processes of the energetic performance of the selected solar protection variants (represented by their total annual energy consumption per square meter) with their corresponding visual quality (represented by their view index measures), the research provides an optimized definition for the configuration of office facades. The optimized façade designs achieved the required balancing ratio that gives the occupants psychological satisfaction and general well-being. The research proposes an Energy-Transparency Balancing Factor (ETBF) in order to compare and differentiate between the findings of these optimized configurations.Item Open Access Was kommt nach dem Handel? Umnutzung von Einzelhandelsflächen und deren Beitrag zur Stadtentwicklung(2012) Sperle, Tilman; Pesch, Franz (Prof. Dr.)In der Stadt europäischen Typs sind Stadt und Handel eng miteinander verwoben. Die Bedeutung des Handels geht weit über dessen originäre Versorgungsfunktion hinaus. Für die städtischen Zentren und Nebenzentren übernimmt er sowohl gestaltende als auch soziale Funktionen und trägt mit seiner belebenden Wirkung maßgeblich zum urbanen Leben bei. Mit dem tief greifenden Strukturwandel im Einzelhandel verändert sich diese Beziehung zwischen Stadt und Handel dramatisch, Trading-down-Prozesse gehören vielerorts zum alltäglichen Bild, die Leerstände mehren sich, die urbane Kraft des Handels geht verloren. Mit einem breiten Maßnahmenspektrum wird versucht sich dieser Entwicklung entgegen zu stemmen – mancherorts mit Erfolg. Angesichts stagnierender Umsätze und des enormen Verkaufsflächenwachstums sowie der wachsenden Bedeutung des Online-Handels wird jedoch nicht mehr jeder Einzelhandelsstandort, wird nicht mehr jede Einzelhandelsfläche zu revitalisieren sein. In der vorliegenden Arbeit wird daher die Frage nach den planerischen Strategien im Umgang mit dem Rückzug des Einzelhandels gestellt sowie der Frage nach alternativen Nutzungen nachgegangen, die in der Lage sind, an ehemaligen Standorten des Handels urbane Qualitäten zu entfalten. Im Fokus des Interesses stehen die planungspolitischen Ansätzen und Strategien zur Umwidmung ehemaliger Einzelhandelsstandorte und zur Umnutzung ehemaliger Einzelhandelsflächen sowie die Auswirkungen der Umnutzung auf den städtischen Raum. Im Theorieteil stehen zunächst die wesentlichen Wandlungsprozesse in der Geschichte von Stadt und Handel im Vordergrund und es lässt sich festhalten, dass die Umnutzung ehemaliger Einzelhandelsflächen und die Umwidmung ehemaliger Einzelhandelsstandorte immer Teil des Strukturwandels im Handel waren. In diesem Lichte lassen sich auch aktuelle Prozesse neu bewerten. Nachfolgend wird der Strukturwandel im Einzelhandel beschrieben, wie er sich in Deutschland ab den 1960er Jahren bis heute darstellt. Die wesentlichen endogenen und exogenen Faktoren der aktuellen Einzelhandelsentwicklung werden aufgezeigt sowie die damit verbundenen Veränderungen des Zentren- und Standortgefüges. Von zentraler Bedeutung ist Kapitel 3. Es werden die konkreten Folgen des Strukturwandels für die Standorte beschrieben, die Bedeutung des Einzelhandels am Standort Stadt herausgearbeitet und mit dem Begriff des „urbanen Potenzials“ verknüpft. Der Begriff setzt sich zusammen aus den funktionalen, urbanen und sozialen Potenzialen, die der Einzelhandel an einem Standort entfalten kann. Im letzten Kapitel des Theorieteils wird die aktuelle Planungs- und Steuerungspraxis der Einzelhandelsentwicklung behandelt sowie der theoretische Diskurs zur Umnutzung und Umwidmung ehemaliger Einzelhandelsstandorte und -flächen nachgezeichnet. Es wird der Frage nachgegangen, wann sich der Versuch einer Revitalisierung lohnt oder dauerhaft von der Einzelhandelsnutzung Abstand genommen werden muss. Auch das Thema der zeitlich begrenzten Zwischennutzungen wird behandelt, um die auf Dauer angelegte Umnutzung von Einzelhandelsflächen genauer zu definieren. Im empirischen Teil werden die Methodik der Untersuchung und der explorative Forschungsansatz vorgestellt. Aufbauend auf der theoretischen Betrachtung in Kapitel 3 erfolgt die Operationalisierung des Begriffs „urbanes Potenzial“ und dessen Verknüpfung mit verschiedenen Indikatoren, die bei der Auswertung der Fallbeispiele die Beurteilung neuer Nutzungen an ehemals vom Handel geprägten Orten ermöglichen. Das methodische Vorgehen bei der Recherche und der Auswahl der Fallbeispiele und Fallstudien wird anschließend dargelegt. Neben der zum Teil steckbriefartigen Dokumentation der Fallbeispiele, werden die drei Fallstudien ausführlich dokumentiert. Die Umnutzung einer ehemaligen Metzgerei im Zentrum der Fachwerkstadt Eschwege, die Umwandlung eines ehemaligen Warenhauses als Impulsgeber für die Transformation eines Innenstadtquartiers in Hamm sowie die Neuinterpretation eines ehemaligen Ladenzentrums in einem von der Nachkriegsmoderne geprägten Viertel der jungen Stadt Salzgitter. In der abschließenden Querschnittsauswertung werden die im Rahmen der Untersuchung nachweisbaren Standort- und Bautypologien sowie die Arten der Nachnutzung vorgestellt und deren urbanes Potenzial bewertet. Auch können anhand der drei Fallstudien kommunale Handlungsansätze im Umgang mit Umnutzungen beispielhaft nachgezeichnet werden. Die Ergebnisse der Untersuchung lassen den Schluss zu, dass sich mit der Umnutzung ehemaliger Einzelhandelsflächen sehr wohl urbane Qualitäten und insbesondere soziale Aspekte verknüpfen lassen. Es können Handlungsempfehlungen für die kommunale Planung sowie auch für Immobilieneigentümer und Architekten abgeleitet werden. Dennoch sind neben den zahlreichen Chancen auch die Risiken von Umnutzungen zur Kenntnis zu nehmen. Diese bestehen insbesondere bei der Nachnutzung durch Wohnen. Da sich das urbane Potenzial von Wohnnutzungen anhand der dokumentierten Beispiele nur bedingt nachweisen lässt, wird dieses Thema in einem Exkurs separat behandelt, da das Wohnen – bei allen Schwierigkeiten die Erdgeschosslagen mit sich bringen – vielerorts die einzige Chance auf eine dauerhafte Nachnutzung ehemaliger Einzelhandelsflächen darzustellen scheint.Item Open Access Bio-inspired compliant mechanisms for architectural design : transferring bending and folding principles of plant leaves to flexible kinetic structures(2015) Schleicher, Simon; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)This thesis lies at the intersection of architectural design, engineering, and biology. Inspired by flexible and robust structures found in nature, the research explores creative ideas that challenge our present understanding of mechanical constructions and offers an alternative to the prevailing paradigm of rigid-body mechanics. By exploring how the motion principles in flexible plant movements can be understood, abstracted, and transferred into novel design and fabrication processes; this thesis proposes innovative concepts that integrate hitherto neglected structural behaviors, such as bending and buckling. These behaviors are considered potential design drivers in the development of new kinetic structures. The first section offers a comparison between Kinetic Structures in Design and Kinetic Structures in Biology. While at first glance these two areas may seem entirely unrelated, they share much in common. A particularly interesting connection is provided by compliant mechanisms where technical devices obtain their motion by the flexibility of their members and functionalize large elastic deformations. With these characteristics they are not that dissimilar to the motion principles found in plant leaves. The second section on Methodology is devoted to the transfer of knowledge between technology and biology. This section introduces the emerging science of biomimetics and generally discusses its working methods while also outlining its practical use for this research. In the third section of this thesis, a transdisciplinary framework is employed for a series of Case Studies. Here, seven exemplary plant movements are closely investigated and their underlying motion principles are recreated by means of modern computational simulation techniques. Based on these insights various bio-inspired compliant mechanisms are developed and transferred into adaptive facades shading systems. In the following section on Implementations, this technology is utilized for providing sun protection to doublecurved building facades and showcased on three conceptual projects. The thesis concludes with a reflection on the Research Contributions and Future Outlook of this work and thereby invites the next generation of researchers and designers to build up on this work, keeping these newly created bonds between the disciplines alive.Item Open Access Nutzerbeteiligung an Planung und Bau sozialer Bauten auf Quartiersebene : vergleichende Betrachtung aktueller Entwicklungen anhand Beispiele aus Deutschland und Japan(2015) Chong, Pilyong; Cheret, Peter (Prof.)Heute organisieren sich immer mehr Menschen in Initiativen, die sich in unterschiedlicher Form mit der Gestaltung ihres unmittelbaren Lebensraums beschäftigen. In diesem Kontext gewinnen Bürgerbeteiligungsverfahren bei Bauprojekten immer mehr an Bedeutung. Die bisherigen Erfahrungen mit partizipativ geplanten Projekten zeigen aber auch Problemfelder auf. Einerseits wurden Verfahren zur Beteiligung der Nutzer nur formalisiert angewendet. Bei anderen Projekten ist zu befürchten, dass trotz großem Engagement der Bewohner der vorhandene Umgebungskontext aufgrund fehlender fachlicher Unterstützung nur unvollständig in den Planungen beachtet wurde. Diese Arbeit betrachtet Nutzerbeteiligungsverfahren an Planung und Bau sozialer Bauten auf Quartiersebene in Deutschland und Japan. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Fragestellung, wie eine sinnvolle Zusammenarbeit zwischen Nutzern und den Verantwortlichen für Planung und Konstruktion gestaltet werden kann, um ein optimales räumliches Ergebnis zu erreichen und so bei den Nutzern ein Gefühl von Verbundenheit und Verantwortungsbewusstsein gegenüber dem Gebäude entstehen zu lassen. In der Arbeit wurde zuerst die Entwicklung und Problematik der Nutzerbeteiligung an Planung und Bau öffentlicher Einrichtungen anhand verschiedener Arbeiten und Texte analysiert, die sich mit der direkten Teilnahme der Nutzer an Bauvorhaben befassen. Basierend auf diesen Diskussionsergebnissen werden anschließend aktuelle Beispiele in Deutschland und Japan vorgestellt und analysiert, um dann Empfehlungen für die Ausgestaltung der Nutzerbeteiligung vorzuschlagen. Unter zwei Betrachtungspunkten lassen sich die Ergebnisse der Analyse wie folgt zusammenfassen: Ausgestaltung der Nutzerbeteiligung: - Die tatsächlich am späteren Betrieb beteiligten Nutzer sollen von Anfang an in den Planungsprozess mit einbezogen werden ("Betroffenenpartizipation"), so dass die Rahmenbedingungen für die Projekte gemeinsam mit ihnen erarbeitet und festgelegt werden. - Die neuen Nutzer sollen auch nach der Fertigstellung des Bauwerks an Betrieb und Verwaltung sowie der Verbesserung der unmittelbaren Umwelt mitwirken. Zusammenarbeit zwischen Nutzern und Architekten: - Die Entstehung eines kreativen Meinungsaustauschs zwischen Nutzer und Architekt hängt stark von der Gestaltung der räumlichen Gesamtstruktur ab, die eine ausgewogene Koexistenz der Individualräume garantiert („Anordnung der Zonen“). - Wenn ein klares und für alle leicht verständliches Konzept entwickelt wird und die Gesamtstruktur alle Funktionsbedürfnisse der Nutzer berücksichtigt, kann sie in der weiteren Diskussion über einzelne Details als gemeinsamer Orientierungspunkt dienen. - Aus diesem Grund sollte das Konzept der räumlichen Gesamtstruktur in der Frühphase der Projektplanung gefunden werden. - Die Planung der Gesamtstruktur verlangt aber das Fachwissen der Spezialisten. Der Nutzer ist hier überfordert. - Hingegen sind Konzeption und Gestaltung der Individualräume dem Nutzer vertraut. Der Nutzer kann mit dem Architekten über ihm vertraute Räumlichkeiten ohne weiteres diskutieren und sie mitgestalten. Das Arbeitsergebnis weist insgesamt darauf hin, dass sich sowohl in Deutschland als auch in Japan die mögliche Beteiligung von Nutzer am Bestimmungsverfahren von der Planungs- bis zur Betriebsphase und die Realisierung eines den Nutzerbedürfnissen entsprechenden Raums nicht widersprechen. Um dies beiden Aspekten gerecht zu werden, ist nicht nur die Gelegenheit zum Meinungsaustausch zwischen Nutzer und Architekten entscheidend, sondern es spielt auch die Entwurfsfähigkeit des Architekten eine große Rolle. Dass der Architekt die Wünsche der Nutzer schon während des Diskussionsprozesses in räumliche Vorschläge umsetzt, anhand derer zusammen mit den Nutzern kritische Punkte festgestellt werden, um dann noch bessere Lösungsansätze zu finden, fördert einen interaktiven Entwurfsprozess.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 Urban health games. Collaborative, expressive & reflective(2012) Knöll, Martin; De Bruyn, Gerd (Prof. Dr. phil.)In order to promote healthy lifestyles and wellbeing, many public health experts call for innovative and transdisciplinary research approaches. They welcome contributions from a great variety of professions including nutritional and environmental sciences, epidemiology, medicine, geography, sports sciences and urban planning. Meanwhile, designers are investigating the ways in which new layouts for lunch rooms may better inform people about healthier food choices. Architects and urban planners are stressing pedestrian-friendly street networks and buildings to such an extent that they discreetly hide away elevators to encourage people climbing the stairs. With this dissertation, I would like to draw attention to digital health games as a participatory, location sensitive and playful approach to promote healthy behaviours, which so far has been little addressed by urban research. Health games aim to be entertaining, but also seek to engage players into learning or physical exercise. One of their commercially most successful products to date - Nintendo's Wii Sports series - may be played foremost in peoples' homes. However, health games run increasingly on mobile devices and begin to interact with their topographic, cultural and social context. The iPhone game Monumental for instance invites players to climb iconic monuments such as Eiffel Tower or Empire State Building. At the same time, the game is tracking players' movement through the iPhone's on-board accelerometer. Their designers hope to engage participants by beating personal high scores and by competing with their friends via Facebook or other social networking sites. Several mobile games likewise have explored the potentials of social influence for health promotion. Notably, they have highlighted architectural theory as a major source of inspiration claiming to learn from cities and buildings how to stimulate social interaction and support. With this dissertation, I would like to invite further consideration on how architectural and urban research can contribute to the design and analysis of digital health games. Beyond providing health-related expertise on specific buildings, places and topographies, I will demonstrate how architectural and urban theory reveals a profound source to discuss aspects of user participation, social interaction and can help to create a wider range of gameplay experiences. In turn, I will demonstrate how what I define as urban health games may unfold particular potentials as a design tool that enables users to discuss and indicate health-orientated urban interventions. I will therefore investigate architectural and urban design theory with a focus on spatial strategies to support health-related behaviour. Seeking to involve users into design processes as much as possible, I will pay particular attention to the theoretical concepts of so-called "organic" architects from the first half of 20th century. The latter have criticised precisely those colleagues, who we may consider as functionalist and indeed health-orientated. Hugo Häring for instance criticised Le Corbusier for imposing idealistic, over-rational and pre-fixed designs onto peoples' daily routines. In contrast, he claimed for users to articulate design briefs and wanted architects to develop open-ended design processes. I will follow the notion of temporary, personally tailored architecture to post-war planners such as Archigram and Yona Friedman. Building upon these concepts, I will demonstrate how today's mobile technologies can contribute to the advantages of making users aware of environmental influences on one's health and wellbeing. To this end I will investigate how the notion of serious games has developed as a temporary experience that connects mobile technology, body data and different real world locations. Whereas traditional sports have highlighted self-improvement and foremost competitive forms of play, I will show how health games will have to explore a wider range of play activities to appeal to their audience. Investigating game design theory and relating it to relevant urban projects, I will highlight more creative forms of playing digital health games in the city. Understanding urbanity as state of increased social and cultural exchange and reflecting on attempts for re-appropriating urban space through spatial practices, I will illustrate what may render mobile and location sensitive health games as distinctively urban. I will conclude this investigation by presenting three ways of playing health games in the city as collaborative, expressive and reflective. This framework will be based on an analysis of how current examples of health games benefit from and contribute to their social and built environment.Item Open Access Integrative Planung und Herstellung von freigeformten Verbundtragwerken aus CFK und Beton(Stuttgart : Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart, 2017) Waimer, Frédéric; Knippers, Jan (Prof. Dr.-Ing.)Die geometrische Komplexität von freigeformten Flächentragwerken in der gegenwärtigen Architektur lässt sich kaum noch wirtschaftlich umsetzen. Die Realisierung ist mit hohen Fertigungs- und Planungskosten verbunden und daher nur wenigen Bauvorhaben vorbehalten. Die herkömmlichen Bautechniken, Bauweisen, Materialien und Planungsprozesse sind Ursache für die hohen Kosten. Faserverstärkte Kunststoffe, automatisierte Fertigungsverfahren und digitale Planungsmöglichkeiten scheinen ein hohes Potential zu besitzen, dieser Problematik entgegenzuwirken. In der vorliegenden Arbeit wird eine neue Flächenverbundbauweise, bestehend aus einer verlorenen karbonfaserverstärkten Kunststoffschalung (CFK) und Beton, vorgestellt, die es ermöglicht freigeformte Flächentragwerke effizienter umzusetzen. Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung des Tragverhaltens, der Herstellung der freigeformten verlorenen Schalung und der Planung der Bauweise. Die ermittelten mechanischen Eigenschaften der entwickelten kraftschlüssigen Verbindung zwischen Schalung und Beton zeigen, dass auf eine Stahlzugbewehrung verzichtet werden kann. Dies erlaubt es einerseits aufwendige Bewehrungsarbeiten zu vermeiden und andererseits die Schalendicke zu verringern. Die Korrosionsbeständigkeit und Dauerhaftigkeit der CFK-Verbundschalung ermöglicht es dabei, die Bauteile mit einem schlankeren Querschnitt auszuführen. Die Herstellung der Verbundschalung erfolgt durch einen neuen Ansatz in der Faserwickeltechnik. Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt dabei auf der geometrischen Ausbildung des Wickelkerns und der Simulation des Wickelvorgangs mittels computergestützter Berechnungsverfahren. Die Integration von zusätzlichen Fertigungsschritten ermöglicht ein Verfahren, das es erlaubt, freigeformte flächige Bauteile zu fertigen. Das Faserwickelverfahren beschränkt sich bisher auf die Herstellung von Bauteilen mit geschlossenen Querschnittsformen. Die Vorteile des klassischen Verfahrens, wie hoher Faservolumengehalt, geringe Fertigungskosten, kurze Prozesszeiten und hohe Ausführungsqualität, sind dabei weiterhin gegeben. Aufgrund der festgestellten starken Wechselwirkung bei der Planung von Geometrie, Tragwerk und Fertigung, ist für die entwickelte Bauweise eine üblicherweise getrennte und in Reihe geschaltete Bearbeitung der Planungsaufgaben nicht zielführend. Um die Vorteile der Flächenverbundbauweise voll auszuschöpfen, wird in dieser Arbeit abschließend eine integrative Planungs- und Optimierungsstrategie vorgestellt. Diese ermöglicht es, die Eigenschaften von Geometrie, Herstellung und Tragverhalten in ein optimales Verhältnis zu bringen. Die verfolgte Strategie führt zusätzlich zu einer Verkürzung der Planungszeit, einer Reduzierung der Kosten für Planung und Fertigung, sowie einer ästhetischen und ressourcenschonenden Konstruktion. Zur Bestimmung der optimalen Lösung wird ein stochastisches, metaheuristisches Optimierungsverfahren entwickelt, dessen Funktionsweise auf der Nahrungssuche der E-Coli Bakterien beruht.Item Open Access Stadterneuerung und Stadtentwicklung im historischen Kontext : eine Untersuchung chinesischer und deutscher Strategien im Umgang mit dem „Genius Loci“(2015) Yang, Yinan; Bott, Helmut (Prof. Dr.-Ing)In China wird immer mehr Wert auf die historische Einzigartigkeit einer Stadt gelegt. Als Stadtteil mit besonderen historischen Informationen spielt der Altstadtkern eine wichtige Rolle in Stadtgestalt, Stadtkultur und Stadtfunktion. Mitte der 1990er Jahre wuchs der Tourismus in historischen Gebieten rasant. Besonders nach der „Olympiade 2008“ in Peking besichtigen immer mehr ausländische Touristen chinesische Altstädte. Dies spiegelt ein großes Interesse an regionaler Kultur und Stadtgestalt wider, welches den historischen Kontext immer mehr in den Vordergrund rückt. Die Zerstörung der meisten chinesischen Altstädte erfolgte in zwei Phasen: Im Laufe der Kulturrevolution 1966-1976 wurden zahlreiche Baudenkmäler, zumeist Buddhastatuen, von den „Roten Garden“ in der „Kampagne gegen die vier Alten“ zerstört. Während der marktwirtschaftlichen Zeit ab Anfang der 1990er Jahre wurde die Modernisierung durch den boomenden Immobiliensektor auch in den Altstädten vorangetrieben. Dieser Entwicklung fiel eine Vielzahl an Altstädten zum Opfer. Es ist zu erwarten, dass nach dieser Phase des enormen Wachstums - sowohl der Gesellschaft als auch der Stadtgestalt - eine Phase historischer Rückbesinnung aufkommen wird. Dies kündigt sich bereits in einigen Wiederaufbau- oder Umbauprojekten der letzten zehn Jahre an, wie z.B. dem Wiederaufbau des abgerissenen „Yongding-Tors“ in Peking oder dem Umbau des „Shuyuanmen-Quartiers“ in Xi’an. Dabei stellt sich die Frage, durch welche Umbaumethode und Erneuerungsstrategie der historische Kontext wieder hergestellt werden soll, zumal diese historisch orientierten Bauprojekte mit mehr oder weniger Kenntnis des geschichtlichen Charakters eines Ortes durchgeführt werden. In Europa und in Deutschland im Besonderen liegen bereits seit langem Erfahrungen über viele Epochen des Stadtumbaus und der Stadterneuerung vor, insbesondere über die Phase des Wiederaufbaus in der Nachkriegszeit und die Periode der erhaltenden Stadterneuerung ab Mitte der 1970er Jahre. Aber auch fast 70 Jahre nach den Kriegszerstörungen in Europa ist die Debatte über den Umbau und Rückbau vieler Innenstädte in Auseinandersetzung mit historischen Strukturen, auch wenn sie Jahrzehnte lang zerstört waren, wieder virulent. Dies zeigte sich beispielsweise an einigen Projekten wie der Internationalen Bauausstellung (IBA-Altbau) von 1987 in Berlin, dem Wiederaufbau der Frankfurter Altstadt zwischen Dom und Römerberg sowie der Realisierung der Neuen Mitte von Ulm. Diese Arbeit soll verschiedene Möglichkeiten von Methoden und Strategien der Stadterneuerung aufzeigen, um auf diese Weise mögliche Wege zur Wiederherstellung des historischen Kontexts bei der Altstadterneuerung in China zu finden.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 Ultra-Wohnhochhaus: Standorte und Gebäudetypologie der höchsten Wohnhochhäuser in Shanghai, Hong Kong und Taipeh(2012) Li, Yi; Jocher, Thomas (Prof. Dr. -Ing.)Zweifellos besteht derzeit ein Trend zum Wolkenkratzer als Bauform, insbesondere zu solchen mit Wohnnutzung. Die Bauaktivität hinsichtlich dieser Wohnform hat in letzten Jahren weltweit stark zugenommen, eine ähnliche Entwicklung ist für die nächsten Jahre vorhersehbar. Der Bedarf an anspruchsvollen Ultra-Wohnhochhäusern steigt dementsprechend. Einen Leitfaden zur Gestaltung von Ultra-Wohnhochhäusern wird in der Arbeit formuliert, die erste Priorität soll dabei das Wohlbefinden der Menschen haben. Zwar wird es an verschiedenen Standorten Gemeinsamkeiten in vielen Bereichen geben, unter anderem bei Struktur, Raumgliederung oder Erschließung von Ultra-Wohnhochhäusern , die allgemeingültig sind, aber es wird auch Aspekte geben, worin sich Ultra-Wohnhochhäuser an verschiedenen Standorten unterschieden. Die Fragestellungen reichen vom Einfluss der extremen Gebäudehöhe auf die Gestaltung des Wohnhochhauses sowie des Wohnquartiers, über daraus entstehende Konzepte zeitgenössischer baulicher und rechtlicher Maßnahmen in ausgewählten gebauten Ultra-Wohnhochhäusern, bis hin zur Wohnqualität in einem Ultra-Wohnhochhaus und seinem Wohnquartier bei verschiedener Gebäudetypologie. Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Betrachtung und Bewertung dieser neuen Form des Wohnens zu leisten. Die Sammlung von realisierten Beispielen dient als Übersicht über Möglichkeiten bei der Planung und zur Einordnung künftiger Projekte. Sie kann eine Vorstellung des Machbaren vermitteln und eine Diskussionsgrundlage bilden.