Universität Stuttgart
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Item Open 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.Item Open Access Computational optimisation of urban design models : a systematic literature review(2024) Tay, JingZhi; Ortner, Frederick Peter; Wortmann, Thomas; Aydin, Elif EsraThe 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.Item Open Access Environmental impact of a mono-material timber building envelope with enhanced energy performance(2022) Bucklin, Oliver; Di Bari, Roberta; Amtsberg, Felix; Menges, AchimBroader adoption of timber construction is a strategy for reducing negative greenhouse gas (GHG) emissions created by the construction industry. This paper proposes a novel solid timber building envelope that uses computational design and digital fabrication to improve buildings’ energy performance. Timber beams are sawn with deep slits that improve thermal insulation and are milled with various joints for airtight, structural connections. To minimize embedded energy and to simplify disposal, the envelope is assembled without adhesives or metal fasteners. The building envelope is evaluated for thermal resistance and airtightness, and fabrication is evaluated for duration and power output during sawing. Finally, a Lifecycle Assessment (LCA) is carried out. The Global Warming Potential (GWP) is compared to that of other wood envelope systems with similar thermal conductance. Compared to other timber constructions with similar building physics properties, the proposed system showed lower GWP values (-15.63 kg CO2 eq./m² construction). The development and analysis demonstrate the potential to use digitally controlled subtractive manufacturing for improving the quality of solid timber to achieve higher environmental performance in building envelopes. However, further design and fabrication optimizations may be necessary to reduce required materials and production energy.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 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 deWhen 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.Item Open Access BIM for CREM: exploring the benefit of building information modelling for facility management in corporate real estate management(2022) Benn, Maximilian; Stoy, ChristianThe implementation of BIM in FM has been of steadily growing interest for academic research. Yet the benefits of BIM for the FM in CREM have, to the present day, been explored to a limited extent. As research on BIM for FM in CREM remains narrowly investigated, this study follows an exploratory approach to formulate implications for further research directions. Therefore, a four-stage procedure was adopted: (1) identification and definition of BIM uses for FM in CREM; (2) validation of the BIM uses for FM in CREM and the expert survey questionnaire; (3) assessment of each BIM use’s benefit by experts; and (4) analysis of the correlations between BIM uses’ benefit assessments and the respondents’ industries, the resulting associations, and the prioritisation for the development of BIM uses for FM in CREM. Based on that methodology, it was shown that the BIM use for FM in CREM with the highest priority for development is 46 Facilities and Equipment: Repair and Renewal. The BIM use with the lowest priority is 21 Visualisation. As a result, four implications on the development of BIM uses for FM in CREM were formulated regarding case studies, information requirements, and technical requirements, as well as process and personnel requirements.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 Practical urbanism & provisional architecture - actively shaping transformation(Stuttgart : Reallabor für nachhaltige Mobilitätskultur - Future City Lab, 2021) Baum, Martina; Klawiter, Sebastian; Noller, Hanna; Tarrant, Andy (Übersetzer); Grehl, Heide (Lektorin)How can we actively shape transformation? How do we want to live and conduct research in the future? How can we make free spaces possible in the everyday lives of designers and planners in training? What possibilities emerge from teaching outside of academic spaces? What are the challenges ahead? And how can we recognise them? How can we teach our students to create multidimensional mental images and ways of thinking? And how can these questions be translated into spaces?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.