Universität Stuttgart
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Item Open Access Widersprüche als Potenziale : Konzept für einen Multidialektischen Städtebau am Beispiel großer Quartiersplanungen(2024) Leuter, Harry; Baum, Martina (Prof. Dr.)Die Dissertation untersucht ‚Widersprüche als Potenziale‘ zur Differenzierung von homogenen großen Quartiersplanungen. Philosophische Grundlage ist das dialektische Denken mit der Vermittlung zwischen Widersprüchen als Kernanliegen und der Differenziertheit des Ganzen als Ziel. Die Untersuchung großer Quartiersplanungen in Süddeutschland zeigt, dass die Negierung von Widersprüchen in verschiedenen Dimensionen zu einer ungewollten Widerspruchsfreiheit in der räumlichen Ausprägung der Quartiere führt. Statt Widersprüche zu negieren, wird in der Arbeit ein aktiver Umgang mit den Widersprüchen verfolgt und als Research by Design getestet. Daraus wird ein Konzept entwickelt für einen Städtebau, der dialektisch vermittelt zwischen einer Vielzahl an Widersprüchen innerhalb sowie zwischen unterschiedlichen Betrachtungs- und Maßstabsebenen - einen Multidialektischen Städtebau.Item Open Access Entwicklung einer Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2022) Castor, Jörg; Spath, Dieter (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Laborarbeit der Lebenswissenschaften verändert sich. Wichtige Treiber sind dabei die Informatisierung und Automatisierung von Laborarbeit, die fachübergreifende Zusammenarbeit und Kommunikation sowie der steigende Anteil an wissensbasierter, theoretischer Arbeit. Die Auseinandersetzung mit Forschung und Praxis der Laborarbeit in den Lebenswissenschaften zeigte einen Mangel an wissenschaftlichen Erkenntnissen und Untersuchungen zu diesem Thema. Es existiert kein wissenschaftlicher Ansatz tätigkeitsbezogene Aspekte der lebenswissenschaftlichen Forschung und ihren Arbeitsorten systematisch zu untersuchen, um ein besseres Lagebild zur Arbeit in lebenswissenschaftlichen Laborumgebungen zu erhalten. Eine fundierte gestalterische Auseinandersetzung mit den prognostizierten und wahrnehmbaren Veränderungen von Laborarbeit kann so kaum erfolgen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung einer wissenschaftlichen Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften, um Anhaltspunkte für mögliche Fehlnutzungen, Verdrängungseffekte und andere Wirkungen im Spannungsfeld von Raum und Tätigkeiten zu bekommen. Die Methode ermöglicht zudem Aussagen zur Flächeneffizienz von Laborumgebungen. Der Begriff Laborumgebung beschreibt in der Arbeit den räumlichen Zusammenhang von Laboren mit Laborbänken, Laborabzügen, Schreib-/Auswerteplätzen, Sonderlaboren, Laborlagern sowie Büros und Kommunikationsflächen. Für die Anwendung der Methode werden jeweils nass-präparative Tätigkeiten, Schreib-, Lese- und Auswertetätigkeiten sowie Kommunikationstätigkeiten gebündelt. Kommunikationstätigkeiten werden eine besondere Relevanz in der modernen Forschungsarbeit zugeschrieben. Sie sind zudem die einzigen Tätigkeiten, die an allen Arbeitsorten in Laborumgebungen vorkommen. Als weitere Anwendung lässt die Methode daher eine Beurteilung der Qualität des raumbezogenen Informationsflusses und der tätigkeitsadäquaten Nutzung der Arbeitsorte in der Laborumgebung mittels eigener Qualitätsparameter für Kommunikation zu. In der praktischen Anwendung der Methode wird deutlich, dass die wissenschaftliche Herangehensweise gerade bei Einzeluntersuchungen einen gewissen Aufwand erfordert. Die Methode zeigte aber einen guten Praxisnutzen - insbesondere bei einer vergleichenden Untersuchung wie im Anwendungsbeispiel. So wurden durch die Vergleichsmöglichkeit im Anwendungsbeispiel sowohl Vorteile der effizienten Flächennutzung einer modernen »Multi-Space« Laborumgebung sichtbar, als auch die dadurch bedingten Schwierigkeiten hinsichtlich der Verdrängung raumtypischer Arbeitsweisen in dichteren räumlichen Funktionszusammenhängen.Item Open Access HAUS TRADITION GLÜCK - Die Korrelation traditioneller Architektur und Stadtstrukturen mit dem subjektiven Wohlbefinden der Altstadtbewohner von Tunis(2021) Humpert, Raoul Cyril; Hannemann, Christine (Prof. Dr.)Das Haus, die Tradition und das Glück; die drei charakteristischen Termini dieser Forschung stehen explizit und markant in ihrer direkten Aneinanderreihung und sollen als Hyperonyme einer Metaebene für den folgenden Diskurs dienen. Diese setzt sich mit der Wechselbeziehung und Symbiose dieser drei Themenfelder auseinander. HAUS - als Synonym für (domestikale) Architektur und Stadtstruktur sowie Planung. TRADITION - für traditionelles Bauen und verwandte traditionelle Bräuche sowie kulturelle Gegebenheiten. GLÜCK - als Überbegriff von Wohnzufriedenheit, Lebensqualität, Glück und subjektivem Wohlbefinden in Bezug zur gebauten Umwelt. Die Zielsetzung der vorliegenden Forschungsarbeit ist die Erkenntnis darüber, ob, inwiefern und auf welche Weise traditionelle Architektur und traditionelle Stadtstrukturen das Wohlbefinden von Bewohnern beeinflusst. Prinzipiell setzt sich die Abeit somit aus zwei Teilen zusammen. Im ersten Teil, der theoretisch-konzeptionellen Rahmung, wird sich in einem (Architektur-)theoretischen Diskurs mit der Forschungsthematik auseinandergesetzt. Darauf aufbauend, wird das Konzept für die Feldforschung entwickelt. Deren Ergebnisse die Grundlage des zweiten empirischen Teils der Arbeit bilden.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 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 Housing adjustment to handle natural hazards : proactive urban development planning for an effective response to natural hazards and to "build back better" in recovery, rehabilitation, and reconstruction - on the case of Banda Aceh, Indonesia(2021) Lucas, Sabrina; Schönwandt, Walter L. (Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Dipl.-Psych.)Natural hazards, including climatological, meteorological, hydrological, and geophysical hazards can have a devastating impact on human life, the built environment, urban development, and economy. A lack of money and resources, inadequate planning laws and regulations as well as a lack of effective monitoring strategies, are reasons why people in developing countries are particularly vulnerable to the impact of natural hazards. In many cases, there is a lack of information and knowledge about what can be done to appropriately adjust housing, comprising the immediate physical environment, both within and outside of buildings where people live, and which serve as a shelter from external influences. The present thesis investigates the need for pre-disaster housing adjustment strategies as a necessary contribution of urban development planning at a local level. This was achieved through systematic interviews and field studies in the post disaster study area Banda Aceh, Indonesia. Two instruments for pre-disaster planning are introduced: ‘Proactive urban development planning as pre-disaster protection’, a systematic risk management approach, before a disaster strikes as part of the everyday planning process; and a ‘reconstruction template’ to prepare for the worst-case scenario. With these two instruments, not only the quality of reconstruction projects can be improved but, in long-term urban development planning, housing can be adjusted to natural hazards. This approach is based on the UNISDR (United Nations International Strategy for Disaster Risk Reduction) Sendai framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030 and forms a bridge between post-disaster reconstruction and long-lasting urban development.Item Open Access A systematic approach for developing agent-based architectural design models of segmented shells : towards autonomously learned goal-oriented agent behaviors(Stuttgart : Institute for Computational Design and Construction, University of Stuttgart, 2021) Schwinn, Tobias; Menges, Achim (Prof.)Segmented shell design constitutes a novel and promising research area in shell design that has emerged over the last 10 years. The prospect of dividing a continuous shell surface into segments is to resolve some of the constraints of continuous shells that have limited their application in building practice. As part of large-span surface structures, segmented shells have shown to possess similar desirable features, while allowing for a high degree of prefabrication. The geometry of individual building elements and global form are, however, complex, which poses a challenge to designing and building segmented shells. One of the challenges of segmented shell design in particular is meeting multiple interrelated, sometimes conflicting, evaluation criteria: geometric validity, structural stability, and producibility. In segmented shell design geometric validity and producibility are aspects that can be considered locally, meaning on the level of the individual building element, while structural stability needs to be evaluated globally and can be conceived of as the global effect of the properties and interactions of all segments in the shell. Agent-based modeling and simulation (ABMS) provides the opportunity to bridge the gap between local characteristics and global performance. By focusing on the detailed description of the individual building elements and their interactions and by conceiving of the global form as the result of a myriad of local interactions of virtual agents representing building elements, the global design problem can be solved in parallel on the level of the individual building elements. The work thus proposes a methodology for developing agent-based models of buildings where agents constitute building elements. The research pursues and synthesizes two investigative strands: on the one hand, generalizing findings from previously built plate shells as part of a case study-based, inductive research approach, which is geared towards building a catalog of validated design principles for plate shells; on the other hand, systematizing the agent-based modeling approach for architectural design-oriented applications in general, and plate shell design in particular.Item Open Access Einfluss von innerstädtischen Shoppingcentern (ISC) auf die Stadtstruktur und den bestehenden innerstädtischen Einzelhandel : am Beispiel von zwei neu erbauten innerstädtischen Shoppingcentern in der Landeshauptstadt Stuttgart(2022) Böhme, Frank; Pesch, Franz (Prof. a. D. Dr.)Die Beschäftigung mit Einzelhandelsimmobilien und die besondere Situation in Stuttgart, dass zeitgleich zwei große ISC in unterschiedlichen Stadtbereichen entwickelt und realisiert wurden, gab einen Anstoß zu dieser Arbeit. Der Betrachtungszeitraum von einem Jahr vor Eröffnung bis vier Jahre nach Fertigstellung ist eine zeitliche Basis, um die Einflussfaktoren auch in ihrer zeitlichen Dimension und Wirkung zu betrachten. Die Untersuchungsgebiete dieser Arbeit umfassen sowohl städtebauliche und planerische Einflussfaktoren als auch betriebswirtschaftliche und makroökonomische Zusammenhänge. So werden die städtebaulichen Veränderungen im Umfeld der ISC erfasst, aber auch die Veränderungen von Mietpreisen im einzelhandelswirtschaftlichen Umfeld sowie die Auswirkungen auf die makroökonomischen Kennzahlen der Stadt. Die Erkenntnisse und identifizierten Einflussfaktoren können Anhaltspunkte und Empfehlungen sowohl bei der im Moment sicher geringen Anzahl von Neuentwicklungen von ISC in Deutschland, als auch bei der Umgestaltung und Revitalisierung von bestehenden ISC sein. Trotz der Herausforderungen und unsicheren Perspektiven, der sich der stationäre Einzelhandel derzeit aus verschiedenen Gründen, wie Internethandel und Pandemie stellen muss und der Sorge um die daraus resultierende sinkende Attraktivität der Innenstädte bleibt festzustellen, dass das Gefüge Stadt den Einzelhandel braucht und dass der Einzelhandel die Stadt braucht.Item Open Access Infrarot-Heizsysteme zur Wärmeversorgung : Untersuchungen zu Wirkungsweise und Effizienz(2022) Heider, Jan; Schreiber, Jürgen (Prof. Dipl.-Ing)Untersuchungen zu Wirkweise und Effizienz von Infrarot-Heizsystemen zur Wärmeversorgung von hocheffizienten Wohngebäuden.Item Open Access Computational Design Methoden für die Gestaltung von Automobilen(Stuttgart : Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart, 2020) Reichert, Steffen; Menges, Achim (Prof.)In dieser Dissertation wird die Anwendbarkeit von computerbasierten Gestaltungsmethoden jenseits klassischer CAD-Modellierung für das Gestaltungsfeld des Automobildesigns untersucht. Formgenerierende Algorithmen und dazugehörige Anwendungsstrategien werden systematisch im Hinblick auf ihre Anwendung im Automobildesign und ihre charakteristische Formensprache vergleichend betrachtet, praktisch erprobt und experimentell erforscht. Weitergehend wird untersucht, zu welchem Zeitpunkt algorithmische Methoden im Gestaltungsprozess einsetzbar sind. Anfänglich wird die Arbeit in den historischen, methodologischen und theoretischen Kontext der Entwicklung von Computational Design gestellt. Einleitende Grundlagen sowie der Stand der Technik werden erörtert. Anschließend werden syntaktische Bestandteile virtueller Formerzeugung und Formveränderung auf prinzipieller Ebene diskutiert und in Form eines konzeptionellen Gerüsts zusammengefügt. Dieses generalisierte Gerüst soll als Rahmenwerk zur Einordnung der Fallstudien, sowie als generelle Beschreibung eines Gestaltungsystems dienen. Eine Kollektion aus sechs Fallstudien bietet einen Überblick über Möglichkeiten von Computational Design und die Vielfalt ihrer Anwendbarkeit im Automobildesign. Die Fallstudien umfassen (1) algorithmische Methoden zur Erzeugung von Mustern, (2) die Erforschung einer generativen Methode zur algorithmischen Erzeugung von dreidimensionalen Fahrzeugkörpern, (3) Umformungsmethoden von Gestaltungen, um geometrische Körper mit erhöhtem Freiheitsgrad deformieren zu können, (4) Methoden der algorithmischen, dreidimensionalen Modulation einer Körperoberfläche, (5) Methoden der algorithmischen Bildung von Entwurfsvarianten, sowie (6) eine empirische Studie zur Validität von Computational Design im praktischen Entwurfsprozess eines Konzeptfahrzeugs. Aus den Fallstudien ergeben sich eine Reihe übergreifender Erkenntnisse über den Nutzen von Algorithmen und computerbasiertem Entwerfen im automobilen Gestaltungskontext. Es wird diskutiert, welche Arten von algorithmischen Methoden in welchen Gebieten und zu welchen Zeitpunkten Anwendung finden können. Dabei wird aufgezeigt, dass Computational Design mehr als nur die simple Anwendung von Algorithmen bzw. Programmierung im Designprozess bedeutet.