Universität Stuttgart

Permanent URI for this communityhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/1

Browse

Filters

2016 - 201922020 - 202527

Settings

Institute: search.filters.UBSInstitut.Fakultätsübergreifend / Sonstige EinrichtungSubject: search.filters.subject.720

Search Results

Now showing 1 - 10 of 29
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Computational optimisation of urban design models : a systematic literature review
    (2024) Tay, JingZhi; Ortner, Frederick Peter; Wortmann, Thomas; Aydin, Elif Esra
    The densification of urban spaces globally has contributed to a need for design tools supporting the planning of more sustainable, efficient, and liveable cities. Urban Design Optimisation (UDO) responds to this challenge by providing a means to explore many design solutions for a district, evaluate multiple objectives, and make informed selections from many Pareto-efficient solutions. UDO distinguishes itself from other forms of design optimisation by addressing the challenges of incorporating a wide range of planning goals, managing the complex interactions among various urban datasets, and considering the social-technical aspects of urban planning involving multiple stakeholders. Previous reviews focusing on specific topics within UDO do not sufficiently address these challenges. This PRISMA systematic literature review provides an overview of research on topics related to UDO from 2012 to 2022, with articles analysed across seven descriptive categories. This paper presents a discussion on the state-of-the-art and identified gaps present in each of the seven categories. Finally, this paper argues that additional research to improve the socio-technical understanding and usability of UDO would require: (i) methods of optimisation across multiple models, (ii) interfaces that address a multiplicity of stakeholders, (iii) exploration of frameworks for scenario building and backcasting, and (iv) advancing AI applications for UDO, including generalizable surrogates and user preference learning.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Schaustücke : Einblicke in wissenschaftliche Sammlungen der Universität Stuttgart
    (Stuttgart : Universität Stuttgart, 2022) Wiatrowski, Frank (Gestaltung, Fotograf); Engstler, Katja Stefanie (Gestaltung); Ceranski, Beate (Vorwort); Rambach, Christiane (Vorwort)
    Die wissenschaftlichen Sammlungen der Universität zeugen von einer langen Lehr- und Forschungstradition. In Fakultäten und Instituten, in der Universitätsbibliothek und im Universitätsarchiv sind vielfältige Sammlungen beheimatet, zum Teil mit ungewöhnlichen oder gar einzigartigen Objekten. Die Broschüre gibt erste Einblicke in diese vielfach versteckte Welt der universitären Sammlungen in Stuttgart.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Wassersensible Stadt- und Freiraumplanung : Handlungsstrategien und Maßnahmenkonzepte zur Anpassung an Klimatrends und Extremwetter ; SAMUWA Publikation
    (Stuttgart ; Universität Stuttgart, Institut für Landschaftsplanung und Ökologie, 2016) Deister, Lisa; Brenne, Fabian; Stokman, Antje; Henrichs, Malte; Jeskulke, Michael; Hoppe, Holger; Uhl, Mathias
    Mit dem voranschreitenden Klimawandel (IPCC 2014) werden die schon heute beobachteten Starkregenereignisse, Hitzewellen und Trockenperioden insbesondere die Städte vor neue Herausforderungen stellen. Die zeitgleich zunehmende Urbanisierung und der damit verbundene Anstieg der versiegelten Flächen beeinflusst den Wasserhaushalt und das Abflussregime in den Städten zusätzlich negativ. Damit schwindet die Lebensqualität in einem Großteil der Städte durch häufigere Überflutungsereignisse, sich verschlechterndes Stadtklima, schlechtere Luftqualität sowie fehlender Rückzugsmöglichkeiten ins Grüne. Die Disziplinen der Siedlungswasserwirtschaft und der Stadt- und Freiraumplanung haben im Laufe der Zeit ihre individuellen Herangehensweisen und Instrumente entwickelt, um die genannten Probleme im Einzelfall anzugehen. Um den zukünftigen Veränderungsprozessen (Klimawandel, Demographie,...) und Herausforderungen (Flächenknappheit,...) effizient zu begegnen, ist eine wassersensible Stadtentwicklung mit multifunktionalen Flächennutzungen erforderlich. Dazu bedarf es der Entwicklung integrierter Planungsmethoden, die gesamtstädtische und teilräumliche Überflutungs- und Hitzevorsorgekonzepte mit den verschiedenen Planungsebenen der Stadt-, Verkehrs- und Landschaftsplanung verzahnen (vgl. Stokman 2013, Stokman et al. 2015, Skinner 2016). Ziel muss also sein, die Herangehensweisen, Instrumente, Modelle und Planungswerkzeuge der beteiligten Disziplinen aufeinander abzustimmen und einander zugänglich zu machen. Vorgehensmodell für eine interdisziplinäre Zusammenarbeit Der vorliegende Leitfaden ist das Produkt des Teilprojekts C.1 „Freiraumplanerische Gestaltungsstrategien“ des BMBF-Forschungsprojekts „Die Stadt als hydrologisches System im Wandel – Schritte zu einem anpassungsfähigen Management des urbanen Wasserhaushalts“ (SAMUWA). Er soll einen Prozess zur Erstellung eines „Wasserplans“ als Leitbild einer wasserbezogenen Stadtentwicklung aufzeigen, der die Zusammenarbeit der oben genannten Disziplinen ermöglicht. Dabei wird je nach Ausgangssituation das siedlungswasserwirtschaftliche Simulationstool WABILA (Fokus auf eine ausgeglichene Wasserbilanz)oder DYNA/ GeoCPM (++ Systems) (Fokus Überflutungsvorsorge) für die Entwicklung integrierter Strategien und konkreter Maßnahmenkonzepte genutzt. Das Wasserbilanzmodell WABILA ermöglicht eine vereinfachte Bilanzierung des urbanen Wasserhaushalts. Durch den Vergleich der mittleren Jahreswerte des Oberflächenabflusses, der Grundwasserneubildung und der Verdunstung des bebauten Zustands mit denen des unbebauten Zustands können Defizite im Wasserhaushalt identifiziert und konkrete Maßnahmen des Regenwassermanagements geplant werden. Derart entwickelte Maßnahmen berücksichtigen, wie im aktuellen DWA-A 102 (2016) gefordert (vgl. Henrichs et al. 2016) den lokalen, natürlichen Wasserhaushalt mit seinem jeweils lokalspezifischen Verhältnis zwischen den Hauptkomponenten Abfluss, Versickerung und Verdunstung. Mit Hilfe des Programmsystems DYNA/ GeoCPM lassen sich bidirektional gekoppelte 1D/ 2D Kanalnetz- und Oberflächenabflussmodelle aufbauen, mit denen Fließwege, Fließgeschwindigkeiten und die Ausbreitung von Starkregenabflüssen berechnen werden können (Gefährdungspotenzial). Durch die anschließende Überlagerung der ermittelten Gefährdungszonen mit Flächen- und Gebäudenutzungen sowie Infrastruktureinrichtungen (Schadenspotenzial) können die Auswirkungen von Überflutungen und damit das jeweils bestehende Risikopotential unterschiedlicher Stadträume ermittelt werden (vgl. BWK/ DWA 2013). Die jeweiligen siedlungswasserwirtschaftlichen Ergebnisse werden mit einem wasserbezogenen städtebaulichen Leitbild (dem Wasserplan) überlagert. Das Leitbild schlägt eine grundlegende städtebauliche Entwicklungsrichtung vor und berücksichtigt dabei bereits räumliche Potentiale für die Regenwasserbewirtschaftung bzw. Überflutungsvorsorge in Verbindung mit dem städtischen Freiraumsystem im Sinne einer integrierten Gesamtkonzeption. Darüber hinaus bezieht es weitere Anforderungen und Aspekte wie z. B. Überflutungshotspots, Hitzeinseln, Lärm und Luftqualität ein. Disziplinübergreifend werden aus der Überlagerung der wasserwirtschaftlichen und stadträumlichen Betrachtung resultierende Fokusgebiete als prioritäre Handlungsräume für die Maßnahmenplanung diskutiert und festgelegt. Dabei spielt eine Akkumulation von Handlungsbedarfen der einzelnen Fachplanungen eine Rolle, um möglichst große Synergieeffekte ausnutzen zu können. Für die Fokusgebiete können im Zusammenspiel von räumlichen Gestaltungskonzepten und deren Simulation/Überprüfung durch die siedlungswasserwirtschaftlichen Werkzeuge multifunktionale Maßnahmen- und Gestaltungskonzepte entworfen und iterativ optimiert werden. Den beiden Vorgehensmodellen inhärent ist eine andere Lesart der Stadt, die darauf abzielt, die Landschaft mit ihrem natürlichen Wasserhaushalt und der naturräumlichen Ordnung als „Gesetz“ der Stadtentwicklung zu betrachten, wie schon Walter Rossow es forderte (Daldrop-Weidmann 1991). Ermöglicht wird dies durch ein koordiniertes Vorgehen und einen abgestimmten Austausch von Informationen, Daten, Entwürfen und Simulationsergebnissen, sowie einer gemeinsamen Maßnahmenplanung an der interdisziplinären Schnittstelle zwischen Siedlungswasserwirtschaft und Stadt- und Freiraumplanung. Das fünf Schritte umfassende, übertragbare Vorgehensmodell wird bezogen auf zwei Modellgebiete in Gelsenkirchen und Wuppertal angewendet und die Methodik detailliert beschrieben und illustriert.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Design for and from disassembly with timber elements : strategies based on two case studies from Switzerland
    (2023) Grüter, Cäsar; Gordon, Matthew; Muster, Marcel; Kastner, Fabian; Grönquist, Philippe; Frangi, Andrea; Langenberg, Silke; Wolf, Catherine de
    When a timber building gets disassembled and its elements either are burned or biodegrade, the carbon stored in the timber structure gets released to the atmosphere as CO2. Reusing timber elements prevents this process from happening and thus delays the global warming caused by greenhouse gas emissions. Even if there is a long historic tradition of timber reuse in Switzerland, currently a low fraction of a timber building’s elements is being reused after its disassembly. In this study, strategies that could facilitate circular use of timber elements are analyzed. The focus lies on the design process, which is investigated from two perspectives: strategies at the start-of-life of buildings to enable new timber element cycles to emerge (design for disassembly, or DforD), and strategies at the end-of-life of buildings to keep existing timber elements cycles closed (design from disassembly, or DfromD). Two case studies of recently completed multi-story timber-hybrid buildings in Switzerland were analyzed from both perspectives. Regarding DforD, a scoring system was developed that assesses single elements according to their disassembly and reuse potential. Regarding DfromD, a building design optimization tool was created that takes dimensional design tolerances of a building as an input and proposes a procurement-optimized and structurally safe arrangement of reused elements, which are taken from an inventory that is based on the two case studies. It was found that connections between reinforced concrete and timber parts play a crucial role in terms of DforD and that building layouts with DfromD elements may vary widely according to the chosen optimization variable. In conclusion, both applications have the potential to scale up the competitiveness of reused elements.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Tensegrity FlaxSeat : exploring the application of unidirectional natural fiber biocomposite profiles in a tensegrity configuration as a concept for architectural applications
    (2024) Renner, Markus; Spyridonos, Evgenia; Dahy, Hanaa
    Material selection is crucial for advancing sustainability in the building sector. While composites have become popular, biocomposites play a pivotal role in raising awareness of materials deriving from biomass resources. This study presents a new linear biocomposite profile, fabricated using pultrusion technology, a continuous process for producing endless fiber-reinforced composites with consistent cross-sections. The developed profiles are made from flax fibers and a plant-based resin. This paper focuses on the application of these profiles in tensegrity systems, which combine compression and tension elements to achieve equilibrium. In this study, the biocomposite profiles were used as compression elements, leveraging their properties. The methods include geometrical development using physical and digital models to optimize the geometry based on material properties and dimensions. A parametric algorithm including physics simulations was developed for this purpose. Further investigations explore material options for tension members and connections, as well as assembly processes. The results include several prototypes on different scales. Initially, the basic tensegrity principle was built and explored. The lessons learned were applied in a final prototype of 1.5 m on a furniture scale, specifically a chair, integrating a hanging membrane serving as a seat. This structure validates the developed system, proving the feasibility of employing biocomposite profiles in tensegrity configurations. Furthermore, considerations for scaling up the systems to an architectural level are discussed, highlighting the potential to enhance sustainability through the use of renewable and eco-friendly building materials, while promoting tensegrity design applications.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Bio-modules : mycelium-based composites forming a modular interlocking system through a computational design towards sustainable architecture
    (2023) Abdelhady, Omar; Spyridonos, Evgenia; Dahy, Hanaa
    In a resource-constrained world, raising awareness about the development of eco-friendly alternative materials is critical for ensuring a more sustainable future. Mycelium-based composites (MBC) and their diverse applications are gaining popularity as regenerative, biodegradable, and lightweight alternatives. This research aims to broaden the design potentials of MBC in order to construct advanced systems towards a novel material culture in architecture. The proposed design method intends to explore the design and fabrication of small-scale components of MBC to be applied in modular systems. Mycelium-based modular components are being developed to fulfill the geometrical requirements that allow for the creation of a lightweight system without additional reinforcement. The modules are linked together using an interlocking system. Through computational design and form-finding methods, various arrangements of the modules are achieved. An initial prototype of five modules is created to demonstrate the ability of the system to form various geometrical configurations as a result of the used workflow. The proposed application aims to expand the scope of the use of mycelium-based composites in modular systems and to promote architectural applications using bio-based composite materials.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Cultural environments with more-than-human perspectives : prototyping through research and training
    (2023) Davidová, Marie; Barath, Shany; Dickinson, Susannah
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Flood resilience assessment from the perspective of urban (in)formality in Surat, India : implications for sustainable development
    (2023) Jamshed, Ali; Patel, Chirag; Puriya, Anshul; Iqbal, Nimra; Rana, Irfan Ahmad; McMillan, Joanna M.; Pandey, Rajiv; Altaf, Shahbaz; Mehmood, Rana Tahir; Saad, Umair bin
    Urbanization has resulted in increasing the pace of informality, specifically in developing countries like India. Informality is taking place at locations that are exposed to various hazards, and therefore, resilience building of both informal and formal settlements is needed to achieve sustainable development. Resilience assessment is key in defining appropriate area-specific resilience measures. Given that, this research assesses the resilience of formal and informal settlements of Surat city in India and presents implications for sustainable development. To assess resilience, an indicator-based approach was taken, using a household survey to collect the data. Analysis suggests that the resilience of formal and informal settlements is significantly different. Key differences were found in physical and institutional resilience, where informal settlements were found to be significantly less resilient than formal settlements. Several measures, such as gender-sensitive education and livelihood programs, as well as mobile water and sanitation, have positive implications for sustainable development. Overall, the study can guide disaster managers and policy makers to adopt a strategic and more targeted approach to strengthen resilience and achieve sustainable development.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Graph transformation in engineering design : an overview of the last decade
    (2023) Voss, Christopher; Petzold, Frank; Rudolph, Stephan