Das vorliegende Thesisbuch verbindet das Thesisprojekt mit der theoretischen Annäherung an die Thematik „Keeping what’s good“. Im Zentrum steht dabei die Umnutzung und Weiterentwicklung des Areals der ehemaligen Gelatinefabrik in Winterthur Grüze. Das Thesisbuch befasst sich mit der Kreation eines möglichen Zukunftsbildes der Garten- sowie der Industriestadt. Die Themen Stadt und
Dichte, Industrie und Nachhaltigkeit, Arbeiten und Wohnen stehen dabei im Fokus und sind eng miteinander verwoben. Dabei untersucht die Arbeit die Entwicklung eines neuen Bautypus mit Schwerpunkt auf dem Grüze Areal. Der stetige Bevölkerungsanstieg und die Urbanisierung in Winterthur erfordern innovative Ansätze für eine nachhaltige Stadtentwicklung.
Die Studie beginnt mit der Analyse des historischen Kontextes der Gelatinefabrik. Des Weiteren werden die heutigen Herausforderungen des Klimawandels und die Notwendigkeit zukunftsorientierte Lösungen untersucht. Wie viele andere Städte in der Schweiz ist auch Winterthur von steigenden
Temperaturen und dem Weichen von Grünflächen infolge der immer dichter werdenden gebauten
Umwelt betroffen. Um diesen Problemen entgegenzuwirken hat die Stadt einen Rahmenplan entwickelt, der eine hohe Lebensqualität der Winterthurer gewährleistet. Darüber hinaus spielt das vom Bund propagierte Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft eine wichtige Rolle. Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung einer gemischten Nutzung, einschliesslich von Industrie- und Wohngebieten, bei der Entwicklung von neuen Quartieren. Das Konzept der Gartenstadt, das ein harmonisches Verhältnis zwischen Wohnen, Arbeiten und Freizeit betont, dient als Inspiration für die Neugestaltung. Durch die
Kombination von historischen Erkenntnissen, klimatischen Überlegungen und städtebaulichen
Strategien wird mit dieser Arbeit ein neuer Bautypus für Winterthur manifestiert. Die Typologie zielt darauf ab, eine nachhaltige Umgebung zu schaffen, die die Industrie miteinbezieht, den sozialen
Austausch fördert und den Herausforderungen des Klimawandels begegnen kann. Das Projekt, eng verknüpft und in einer Wechselwirkung mit dem Thesisbuch, soll neue Konzepte und Denkweisen
aufzeigen und einen Prototyp, ein neues Stück Stadt, ein Zukunftsbild formen.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Konzeption einer flexiblen Struktur, die im Buch als "intelligente Ruine" bezeichnet wird und eine dauerhafte Verbindung mit dem Grundboden eingeht. Besonderen Wert wird auf den Erhalt des bestehenden Gebäudebestands gelegt, wobei drei Strategien entwickelt werden, um angemessen mit diesem Bestand umzugehen. Durch die Verknüpfung von Alt und Neu sowie die Konzeption der intelligenten Ruine stellt das vorliegende Thesisprojekt eine mögliche Antwort auf die aktuellen Herausforderungen unserer Zeit dar. Das Buch ist in drei Kapitel unterteilt, die jeweils die Herangehensweise des Thesisprojektes repräsentieren: Begegnen, Erhalten und Weiterbauen. Im Kapitel "Begegnen" wird der Standort und insbesondere die Gelatinefabrik näher beleuchtet. Im zweiten
Kapitel, "Erhalten", wird erörtert, warum der Erhalt und die Weiterentwicklung eines Gebäudes massgeblich sind. Dabei werden sowohl Argumente aus dem Bereich des nachhaltigen Bauens als auch das Recht auf Erinnerung berücksichtigt. Im dritten Teil stützt sich die Arbeit auf zwei Referenzen: die Baustellenbilder von Rudolf Maeglin und der Fun Palace von Cedric Price. Aus den Referenzen wächst anschliessend die "intelligente Ruine". Dabei werden auch Themen wie die urbane Zukunft, die Öffnung der Gelatinefabrik und wandelbares Wohnen berücksichtigt. Die Erkenntnisse aus diesen beiden
Kapiteln werden abschliessend in Form des Thesisprojektes präsentiert und erläutert.
Der Entwurf einer Brücke erfordert ein hohes Mass an Kreativität verknüpft mit einem breiten
Fachwissen. Nur so lässt sich ein ganzheitlich funktionierendes, ästhetisch ansprechendes und
trotzdem ökonomisch und ökologisch sinnvolles Tragwerk entwickeln. Viele Faktoren wie die
Randbedingungen, geometrische Anordnungen, Steifigkeiten und Materialität haben Einfluss auf den
Entwurf und sind oft direkt oder indirekt miteinander verknüpft und beeinflussen sich gegenseitig. Ein
Entwurf ist somit ein stark iterativer Prozess, wobei eine perfekte Lösung nicht existiert, es aber
trotzdem erwünscht ist, ein der Ideallösung nahes Resultat zu erhalten.
Die vorliegende Arbeit folgt im Grundsatz den Projektphasen gemäss der SIA Norm 260. Das Ziel
dabei ist es, eine alternative Variante zur bereits bestehenden Chinegga-Brücke zu entwerfen.
Das Kapitel 2 beinhaltet die Grundlage des Entwurfs in Form einer Nutzungsvereinbarung. Darin
enthalten sind die wichtigsten Randbedingungen und Anforderungen an das zu planende Bauwerk.
Im Kapitel 3 wird eine Variantenstudie durchgeführt. Vorgängig werden die Randbedingungen und
Bewertungskriterien für die Varianten analysiert und diskutiert. Anschliessend werden vier
unterschiedliche Brückenstrukturen aufgezeigt: Ein Durchlaufträger im Freivorbau, eine
Sprengwerkbrücke, eine Bogenbrücke mit untenliegendem Tragwerk und eine Schrägkabelbrücke.
Dabei werden jeweils die Linienführung, die Haupttragstruktur, das Bauverfahren und die wichtigsten
Querschnitte aufgezeigt. Der Abschluss des Kapitels beinhaltet die Diskussion der Varianten und eine
begründete Wahl des Tragwerkes: Die Brücke soll mit einem Bogentragwerk durchgeführt werden.
Im vierten Kapitel ist anschliessend das gewählte Tragwerk der Bogenbrücke als erstes zu optimieren
und anzupassen. In der Linienführung, sowie in der Geometrie des Bogens und der Anordnung der
Stützen sind noch Verbesserungen vorzunehmen. Da eine Brücke stark abhängig vom Bauverfahren
ist, werden im Entwurf auch die Bauphasen und die Verfahrenstechniken untersucht und
anschliessend gewählt. Sobald die Lagerung der Brücke definiert ist, können mit den festgelegten
Feldlängen und Bogengeometrien die Querschnittsabmessungen bestimmt werden. Die Fahrbahn
wird als Spannbeton geplant, wozu hier auch ein Vorspannkonzept entwickelt wird.
Das fünfte Kapitel beinhaltet einige Nachweise im Grenzzustand der Tragsicherheit sowie der
Gebrauchstauglichkeit. Der Fahrbahnträger und der Bogen werden an den massgebenden Stellen auf
Biegung bemessen, wobei auch die Bogenstabilität miteinbezogen wird. Im Fahrbahnträger wird
zudem ein Querkraftnachweis erbracht. Ein weiterer Nachweis wird im Grenzzustand der
Gebrauchstauglichkeit geführt. Es wird eine Vorlandstütze auf ihr Verformungsvermögen überprüft.
Abrundend zu den Nachweisen werden Hinweise zur konstruktiven Durchbildung am
Verbindungspunkt zwischen Stütze und Fahrbahn gemacht.
Abschliessend werden im Kapitel 6 die Arbeit zusammengefasst und die Erkenntnisse und
Folgerungen aufgezeigt.
The design of a bridge requires a high degree of creativity combined with broad expertise. Only in
this way a holistically functioning, aesthetically pleasing and yet economically and ecologically
sensible structure can be developed. Many factors such as the boundary conditions, geometric
arrangements, stiffnesses and materiality have an influence on the design and are often directly or
indirectly linked and influence each other. A design is thus a highly iterative process, where a perfect
solution does not exist, but it is still desirable to obtain a result close to the ideal solution.
In principle, the present work follows the project phases according to the SIA standard 260. The aim
here is to design an alternative variant to the already existing Chinegga-Bridge.
Chapter 2 contains the basis of the design in the form of a user agreement. This contains the most
important boundary conditions and requirements for the structure to be designed.
In chapter 3, a variant study is carried out. First, the boundary conditions and evaluation criteria for
the variants are analyzed and discussed. Subsequently, four different bridge structures are
presented: a continuous girder in free cantilever construction, a rigid-frame bridge, an arch bridge
with the supporting structure below, and a cable-stayed bridge. In each case, the street-alignment,
the main support structure, the construction method and the main cross sections are shown. The
chapter concludes with a discussion of the variants and a justified choice of the supporting structure:
the bridge is to be built with an arched supporting structure.
In the fourth chapter, the selected structure of the arch bridge is to be optimized and adapted first.
Improvements are still to be made in the alignment, as well as in the geometry of the arch and the
arrangement of the supports. Since a bridge is strongly dependent on the construction method, the
construction phases and the process techniques are also examined in the design and subsequently
selected. Once the bearing of the bridge is defined, the section dimensions can be determined with
the field lengths and arch geometries established. The carriageway is planned as prestressed
concrete, for which a prestressing concept is also developed here.
The fifth chapter contains some verifications in the ultimate limit state and the serviceability limit
state. The carriageway girder and the arch are designed for bending at the relevant points, whereby
the arch stability is also included. In addition, a shear force check is performed in the carriageway
girder. A further check is performed in the serviceability limit state. The deformation capacity of an
edge support is checked. To round off the verifications, information is provided on the design of the
connection point between the column and the carriageway.
Finally, chapter 6 summarizes the work and highlights the findings and conclusions.
Das vorliegende Buch setzt sich im Rahmen der Thesisarbeit mit
dem Thema des Generationenwohnens auseinander. Ausgangslage
dafür war die Feststellung der starken Überalterung unsere
Gesellschaft. Folglich wird als Basis der Arbeit zuerst auf die
momentane Wohnmöglichkeiten der Generation 65+ und auf ihre
Wohnbedürfnisse eingegangen. Es zeigt sich, dass die Nachfrage
nach einer guten Nachbarschaftspflege und das Wohnen mit
verschiedenen Generationen am grössten ist. Durch diese Feststellung
habe ich mich entschieden, ein Generationenhaus, welches
den Fokus auf die Nachbarschaftsbeziehung hat, für das Thesisprojekt
zu entwerfen. Um diese Beziehung aus soziologischer Sicht
besser zu verstehen wird sie in einem nächsten Schritt analysiert.
Durch die Recherche zeigt sich, dass man Nachbarschafsbeziehung
Fördern aber nicht Erzwingen kann. Zudem stellt sich heraus,
dass eine solche Bindung einen starken positiven Effekt auf das
Leben haben kann. Dieses Hintergrundwissen - der Wichtigkeit
dieser Begegnungsräume der Nachbaren - war für die Untersuchung
der drei Fallbeispiele wichtig, denn dadurch konnte gezielt
eine umfangreiche und genaue Analyse gemacht werden. Dabei
kam heraus, dass man ein Generationenhaus nicht wie ein konventionelles
Wohnhaus entwerfen kann. Denn die Prioritäten sind
anders gesetzt. Beispielsweise ist es in vielen konventionellen
Wohnhäuser wichtig, wie man am schnellsten von der Erschliessung
zur Wohnung kommt. Hingegen steht in einem Generationenhaus
viel mehr der Austausch und die Begegnung unter den
Bewohnern im Vordergrund. Folglich sind die gemeinschaftlich
genutzten Räume und die gemeinschaftlichen Erschliessungszonen
so anzuordnen, dass man sich am meisten begegnet. Ganz mit dem
Gedanken: Wer Kontakträume plant, macht Beziehungen möglich.
Aus diesen Erkenntnissen der Arbeit wurde das Thesisprojekt
entworfen.
This book deals with the topic of intergenerational housing as part of the
the topic of intergenerational living. Starting point
was the observation of the strong aging of our society.
society. Consequently, as a basis for the work, first of all the
of the 65+ generation and their housing needs.
housing needs. It becomes apparent that the demand
for good neighborhood management and living with different
different generations is the greatest. Through this observation
I decided to build a generation house, which has the focus on the
the focus on the neighborhood relationship, for the thesis project.
for the thesis project. To better understand this relationship from a sociological
it will be analyzed in a next step.
Through the research it becomes apparent that neighborly relations can be
can be encouraged but not forced. In addition it turns out,
that such a bond can have a strong positive effect on life.
life. This background knowledge - of the importance
of these meeting spaces of the neighbors - was important for the investigation
of the three case studies, because it made it possible to make a targeted
a comprehensive and accurate analysis could be made. Thereby
that a house for generations cannot be designed like a conventional house.
like a conventional residential building. Because the priorities are
set differently. For example, in many conventional
important is how to get from the access point to the apartment as quickly as possible.
to the apartment. In a generation house, on the other hand
the focus is much more on exchange and encounters among the residents.
residents is in the foreground. Consequently, the communally
rooms and the common access zones should be arranged in such a way that they
should be arranged in such a way that they are most likely to encounter each other. In keeping with
the thought: those who plan contact spaces make relationships possible.
From these findings of the work, the thesis project was
was designed.
Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine „Freie Masterthesis“, die von der Autorin im Rahmen des internationalen Austauschprojekts „Culture of Water“ der Hochschule Luzern in der Schweiz mit der Kyoto University in Japan verfasst worden ist.
Eine räumliche, atmosphärische und soziologische Analyse der Engawa — der Veranda traditioneller japanischer Häuser — aus dem Frühlingssemester 2021 bildet die Grundlage der Arbeit.
Darauf aufbauend wird die historische Entwicklung und die Nutzung des öffentlichen Raums entlang des Flusses Kamo und dessen Brücken mit der Methodik der Bildanalyse untersucht.
Es stellt sich heraus, dass der Brückenübergang als ästhetische und sinnliche Erfahrung eine untergeordnete Rolle spielt. Insgesamt erscheinen die Brücken über den Kamo als reine Zweckbauten ohne kulturelle Bedeutung. Historische Fotos und Holzschnitte belegen, dass die hybride, multifunktionale Nutzung der Brückenbauten als solche in Vergessenheit geraten ist.
Auf Grund dieser Beobachtungen äussert die Autorin den Wunsch, am Fluss Kamo eine Brücke zu entwerfen, die über den Zweck der blossen Wasserüberquerung hinausgeht. Die Brücke soll weitere, simultane Nutzungen bieten und im Sinne des übergeordneten Projekts „Culture of Water“ eine klare und bewusste Haltung gegenüber dem Wasser einnehmen.
Die Idee der neuen Brücke handelt von einem oberen Raum, der das vom Himmel fallende Wasser aufgreift und einem unteren, der das fliessende Wasser des Kamogawa überspannt.
Für die konkrete Ausformulierung dieser Vorstellung, bedient sich die Autorin dem architektonischen Element der Plattform, welche skaliert, gekrümmt und überlagert wird.
Letztlich besteht die entworfene Brücke aus drei multifunktionalen, öffentlichen Plattformen, die verschiedene Nutzungen wie die einer Bühne unter freiem Himmel ermöglicht.
This thesis is a "Free Master's Thesis" written by the author as part of the international exchange project "Culture of Water" between the Lucerne University of Applied Sciences and Arts in Switzerland and Kyoto University in Japan.
A spatial, atmospheric and sociological analysis of the engawa - the veranda of traditional Japanese houses - from the spring semester of 2021 forms the basis of the thesis.
Building on this, the historical development and use of public space along the Kamo River and its bridges is examined using the methodology of image analysis.
It turns out that the bridge crossing plays a subordinate role as an aesthetic and sensual experience. Overall, the bridges over the Kamo appear to be purely functional buildings without cultural
significance. Historical photos and woodcuts prove that the hybrid, multifunctional use of the bridge buildings as such has been forgotten.
Based on these observations, the author expresses the wish to design a bridge on the Kamo River that goes beyond the purpose of merely crossing water. The bridge should offer other, simultaneous uses and, in the sense of the overarching project "Culture of Water", adopt a clear and conscious attitude towards water.
The idea of the new bridge is about an upper space that takes up the water falling from the sky and a lower space that spans the flowing water of the Kamogawa.
For the concrete formulation of this idea, the author uses the architectural element of the platform, which is scaled, curved and superimposed.
Ultimately, the designed bridge consists of three multifunctional, public platforms that allow various uses such as a stage in the open air.
Das vorliegende Thesisbuch befasst sich mit dem Thema der Tiefe im Grundriss. Dabei wird der Begriff
an sich, wie auch die Dimension des Betrachters aus verschiedenen Blickwinkeln beleuchtet. Das
Zentrum der Projektarbeit bildet die Verdichtung in einem der dichtesten Quartiere der Schweiz, dem
Gundelingen in Basel.
Dichter bauen heisst oftmals mit tiefen Gebäuden und Grundrissen zu arbeiten. Die gewünschte
Qualität der Innen- und Aussenräume, Trennung von privat zu öffentlich, aber auch schlicht genügend
Tageslicht in die Wohnungen zu bekommen, wird zur Herausforderung. Für diese Problematik wenden
Architekten verschiedene Strategien an, indem sie zum Beispiel Lichthöfe oder doppelgeschossige
Räume gezielt einsetzen. Auch der unterschiedliche Umgang mit Erschliessungsfläche oder die
Verlängerung der Abwicklung in der Fassade können dem Grundriss dienen und interessante
Raumabfolgen hervorbringen.
Tiefe Grundrisse sind aber nicht erst ein Thema der heutigen Zeit, sondern wurden beispielsweise
bereits im 18. Jahrhundert bei den venezianischen Palazzi eingesetzt. Erstaunlicherweise lassen sich
bei der Analyse auch zu den zeitgenössischen Beispielen noch Parallelitäten und ähnliche Strategien
erkennen.
Das Interesse sich diese Strategien und Hintergründe im Umgang mit Dichte anzueignen und am eigenen
Projekt zu übersetzten, aufgebaut auf der theoretischen Herleitung des Begriffs der Tiefe, bilden die
Ausgangslage für diese Arbeit.
Das vorliegende Thesisbuch befasst sich mit dem Thema der Tiefe im Grundriss. Dabei wird der Begriff
an sich, wie auch die Dimension des Betrachters aus verschiedenen Blickwinkeln beleuchtet. Das
Zentrum der Projektarbeit bildet die Verdichtung in einem der dichtesten Quartiere der Schweiz, dem
Gundelingen in Basel.
Dichter bauen heisst oftmals mit tiefen Gebäuden und Grundrissen zu arbeiten. Die gewünschte
Qualität der Innen- und Aussenräume, Trennung von privat zu öffentlich, aber auch schlicht genügend
Tageslicht in die Wohnungen zu bekommen, wird zur Herausforderung. Für diese Problematik wenden
Architekten verschiedene Strategien an, indem sie zum Beispiel Lichthöfe oder doppelgeschossige
Räume gezielt einsetzen. Auch der unterschiedliche Umgang mit Erschliessungsfläche oder die
Verlängerung der Abwicklung in der Fassade können dem Grundriss dienen und interessante
Raumabfolgen hervorbringen.
Tiefe Grundrisse sind aber nicht erst ein Thema der heutigen Zeit, sondern wurden beispielsweise
bereits im 18. Jahrhundert bei den venezianischen Palazzi eingesetzt. Erstaunlicherweise lassen sich
bei der Analyse auch zu den zeitgenössischen Beispielen noch Parallelitäten und ähnliche Strategien
erkennen.
Das Interesse sich diese Strategien und Hintergründe im Umgang mit Dichte anzueignen und am eigenen
Projekt zu übersetzten, aufgebaut auf der theoretischen Herleitung des Begriffs der Tiefe, bilden die
Ausgangslage für diese Arbeit.
Die vorliegende Arbeit befasst sich im Rahmen der Masterthesis «Das Fenster zum Hof» mit der
Verdichtung des Quartiers Gundeldingen in Basel.
Die Stadt Basel wird in den nächsten Jahren einen Anstieg der Einwohner- und Beschäftigtenzahl
erleben. Auch das Quartier Gundeldingen, welches bereits zu den dichtesten Quartieren der Stadt
zählt, wird davon betroffen sein. Für die zukünftige Verdichtung der Stadt ist die
Auseinandersetzung mit dem Bestand in den Quartieren von zentraler Rolle. Weshalb es von
grosser Wichtigkeit ist, nachhaltige und zukunftsgerichtete Konzepte zu prüfen.
Anhand des historischen Kontextes wird Gundeldingen analysiert und die Geschichte des Gewerbes
im Quartier untersucht. Daraus werden die Qualitäten des ehemaligen Arbeiterquartieres
veranschaulicht. Die Vermittlung von Gewerbe und Nachbarschaft wird betrachtet und der
Qualitätsgewinn einer solchen Verknüpfung wird aufgezeigt.
Nach dieser Auseinandersetzung werden Teile der Theorie des Strukturalismus betrachtet. Diese
aus Holland stammende Architekturtheorie vermittelt interessante Hintergründe zum Umgang mit
dem menschlichen Massstab und den Zwischenräumen in der Architektur. Durch angewendete
Aspekte der Theorie können die beiden Nutzungen verbunden und die Qualität für den Benutzer
gesteigert werden.
Als Abschluss wird das eigene Projekt thematisiert und ein Blick in die Zukunft gewagt. Dabei wird
über eine Erweiterung des erarbeiteten Konzeptes auf das gesamte Quartier nachgedacht und die
Folgen für das Gewerbe aufgezeigt. Wie wird sich ein Quartier wie Gundeldingen entwickeln?
In den letzten Jahren ist die Bedeutung von mobilen Robotern schnell gewachsen. Mit dieser neuen
Art von Roboter entstehen neue Anforderungen bei der Entwicklung. Ein Tool, das sich in diesem
Bereich für die Softwareentwicklung durchgesetzt hat, ist das Robot Operating System (ROS).
Anfänglich von und für Hochschulen entwickelt, kommt ROS nach und nach auch mehr in
industriellen Anwendungen zum Einsatz. Diese bringen jedoch auch neue Herausforderungen mit
sich. Um die damit einhergehenden Ansprüche zu erfüllen ist die erste Version von ROS, ROS 1,
komplett überarbeitet worden. Daraus entstanden ist ROS 2. Ziel dieser neuen Version ist es,
zuverlässige und deterministische Applikationen entwickeln zu können, die beispielsweise auch in
sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommen können.
Ziel dieser Master-Thesis ist es, sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Limitationen von ROS 2
für Echtzeitanwendungen mittels Versuche an zwei verschiedenen Versuchsaufbauten aufzuzeigen
und einzuordnen. Hierzu wird auch eine Speicher Programmierbare Steuerung (SPS), ein industriell
weit verbreitetes System, beigezogen.
Basierend auf den Resultaten der Experimente kann aufgezeigt werden, dass das Verhalten bezüglich
zeitlicher Vorgaben stark durch den/die Entwickler:in beeinflusst wird. Dies beginnt mit dem
Aufsetzen des Betriebssystems und geht weiter über diverse Einstellmöglichkeiten im Quellcode der
zu entwickelnden Anwendung. Ebenfalls muss der Einbindung von externer Hardware (z.B. Sensoren)
grosse Beachtung beigemessen werden.
Zum jetzigen Entwicklungsstand von ROS 2 eignet sich das Tool für Anwendungen mit weichen
Echtzeitanforderungen. Dies sind Anwendungen, bei der eine gestellte zeitliche Anforderung an das
System bis zu einem gewissen Grad resp. zu einer gewissen Anzahl überschritten werden darf. Für
Anwendungen mit harten Echtzeitanforderungen, bei denen die zeitlich gestellten Anforderungen
jeder Zeit eingehalten werden müssen, sind andere Systeme wie beispielsweise eine SPS zu
bevorzugen. Dies kann sich jedoch mit der laufenden Weiterentwicklung von ROS 2 in der Zukunft
ändern.
In recent years, the importance of mobile robots has grown rapidly. With this new type of robot, new
development requirements arise. One tool that has gained acceptance in software development is the
Robot Operating System (ROS). Initially developed by and for universities, ROS is gradually being
used increasingly in industrial applications. However, this also brings new challenges. The first
version of ROS, ROS 1, was completely revised in order to meet the demands. The goal of this new
version is to be able to develop reliable and deterministic applications that can also be used in
safety-critical applications, for example.
This master thesis aims to demonstrate and classify the performance and the limitations of ROS 2 for
real-time applications through tests on two different test setups. For this purpose, a programmable
logic controller (PLC), a widely used industrial system, is used for comparison.
Based on the results of the experiments, it can be shown that the developer strongly influences the
behaviour concerning time specifications. This starts with setting up the operating system and
continues with various setting options in the application's source code to be developed. Likewise,
integrating external hardware (e.g. sensors) must be given great attention.
At the current stage of the development of ROS 2, the tool is suitable for applications with soft realtime
constraints. These are applications where a set time constraint on the system may be exceeded
up to a certain degree or a certain number of times. For applications with hard real-time constraints,
where the time requirements must always be met, other systems such as PLCs are preferable.
However, this may change in the future with the ongoing development of ROS 2.
Diese Master-Thesis befasst sich mit der numerischen Berechnung der mechanischen Spannungen in einem
Hochspannungsleiter. Dabei interessieren hauptsächlich die lokalen Spannungen in den Kontakten zwischen
den sich kreuzenden Drähten der beiden äussersten Lagen. Zwei Finite-Elemente Modellierungs-Ansätze
werden entwickelt und untersucht. Einerseits wird eine Balken-und-Volumen Hybridmodellierung betrachtet,
andererseits die Balken-zu-Volumen Submodell-Technik. Beginnend mit Modellen eines einlagigen Leiters
werden die Modelle schrittweise erweitert. Es zeigt sich, dass die Balken-und-Volumen Hybridmodellierung
nicht anwendbar ist, da die Rechenzeiten deutlich zu hoch sind. Mit dem entwickelten Balken-zu-Volumenzu-
Volumen Submodell-Ansatz können für ein-, zwei- und vierlagige Hochspannungsleiter die
Kontaktresultate, die mit einem entsprechenden Volumen-Finite-Elemente-Modell simuliert werden, mit
einer Abweichung von weniger als zwölf Prozent reproduziert werden.
This master's thesis deals with the numerical computation of stresses in overhead line conductors. Mainly the
local stresses in the contacts between the crossing wires of the two outermost layers are of interest. Two finite
element modeling approaches are developed and examined. On the one hand beam-and-solid hybrid
modelling is investigated, on the other hand the beam-to-solid submodelling technique is examined. Starting
with models of a single-layered conductor, the models are gradually expanded. It turns out that beam-andsolid
hybrid modelling is not applicable because the computation times are too high. With the developed
beam-to-solid-to-solid submodelling approach, contact results that are simulated with a corresponding solid
finite element model can be reproduced with a deviation of less than twelve percent for single-, two- and
four-layered overhead line conductors.
Diese Arbeit wurde im Rahmen der freien Masterthesis (Master Architektur, HSLU T&A, Institut für Architektur)
erstellt und behandelt die Thematik des Dorfes und der Landwirtschaft in der Zukunft. Aufbauend auf der im
Vorbereitungssemester entwickelten These - Durch das Neudenken der Landwirtschaft und den daraus
resultierenden strukturellen Merkmale der Ansiedlungen, kann die Eigenständigkeit der Dörfer (wieder) gesteigert
werden, wird untersucht, in wie fern das Neudenken der Landwirtschaft Einfluss auf die gebaute Identität im Dorf
hat.
Im ersten Teil werden für die bauliche Struktur des Dorfes, die Landschaft und die Landwirtschaft der nordalpinen
Zone relevante Themenfelder zu einer Vision für die zukünftige Entwicklung verknüpft. Mit der Methodik der
funktionalistischen Betrachtungsweise gemäss Richard Weiss werden Beziehungsketten und Kreisläufe aufgezeigt,
welche für die (gebaute) Umwelt in diesem Kontext wichtig sind.
Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wird die Hypothese am Beispiel der Neuen Korporation Beckenried
ausformuliert. Anhand von Interventionsorten an verschiedenen topografischen Lagen, wird das Netzwerk und die
möglichen Einflüsse auf Nutzung, Architektur und Landschaft aufgezeigt.
Im letzten Teil wird eine architektonische Antwort für eine der Interventionsorte - die Zentrale der Korporation -
erarbeitet.
This thesis was written as part of the free Master's thesis (Master Architecture, HSLU T&A, Institute of
Architecture) and deals with the topic of the village and agriculture in the future. Based on the thesis
developed in the preparatory semester - Through the rethinking of agriculture and the resulting structural
characteristics of the adjacent settlements the independence of the villages can be (re) increased, the extent of
the influence of the rethinking of agriculture on the built identity in the village is examined.
In the first part, themes relevant to the built structure of the village, the landscape and agriculture in the
northern alpine zone are linked in order to form a vision for future development. Using the methodology of
the functionalist approach according to Richard Weiss, chains of relationships and cycles are shown which
are important for the (built) environment in this context. Based on these findings, the hypothesis is formulated using the example of the New Corporation Beckenried.
Using intervention sites at different topographical locations, the network and the possible influences on use,
architecture and landscape are shown.
In the last part, an architectural response for one of the intervention sites - the headquarters of the corporation
- is developed.
Je nach Laststellung wirkt auf einzellige Hohlkastenträger eine kombinierte Beanspruchung aus Biegung und
Torsion, deren Auswirkungen auf das räumliche Tragverhalten nicht umfassend geklärt sind. Anhand nicht
linearer Finite-Element-Analysen (nlFE-Analysen) sowie linearer Finite-Element-Analysen (FE-Analysen)
soll das Tragverhalten einzelliger Hohlkastenträger analysiert und ein Verständnis für das räumliche
Zusammenspiel von Biegung und Torsion gegeben werden.
Im zweiten Kapitel werden grundlegende Annahmen für die Finite-Element-Analysen getroffen. Nebst der
Wahl der Werkstoffbeziehungen wird der einzellige Hohlkastenträger sowohl in seiner Geometrie als auch
betreffend gewählter Bewehrung definiert. Die nicht linearen Finite-Element-Analysen (nlFE-Analysen)
basieren auf einem von Prof. Dr. Karel Thoma entwickelten "User Defined Material". Im Weiteren wird die
Modellbildung für die Finite-Element-Analysen erläutert.
Im dritten Kapitel werden die Beobachtungen sowohl aus den nicht linearen Finite-Element-Analysen (nlFEAnalysen)
als auch aus den linearen Finite-Element-Analysen (FE-Analysen) festgehalten. Die Analysen
erfolgen an je sechs Lastfällen, wobei je drei Lastfälle aus vertikal einwirkende Einzellasten und je drei aus
vertikal einwirkende Linienlasten bestehen. Allen Lastfällen ist ausserdem eine horizontale Drucknormalkraft
aufgezwungen. Der Lastfall Biegung mit Normalkraft durch symmetrische Belastung besteht aus einer zur
Trägerschwerachse symmetrischen Belastung, sodass am Stabmodell keine Torsionsschnittkräfte entstehen.
Eine zur Trägerschwerachse symmetrische, aber mit einer entgegengesetzten Wirkungsrichtung, vertikal
angreifende Belastung definiert den Lastfall Torsion mit Normalkraft durch antisymmetrische Belastung.
Dadurch entstehen am Stabmodell keine Längsbiegemomente und keine Querkräfte. Der Lastfall Biegung,
Torsion und Normalkraft durch einseitige Belastung ist dadurch charakterisiert, dass ausschliesslich einer der
beiden Stege eine vertikale Belastung erfährt. Am Stabmodell resultiert dadurch eine kombinierte
Beanspruchung aus Biegung und Torsion.
Im vierten Kapitel werden die Beobachtungen aus den verschiedenen Finite-Element-Analysearten sowie aus
den sechs verschiedenen Laststellungen miteinander verknüpft und daraus Theorien zum Tragverhalten
abgeleitet. Ausserdem werden für das beobachtet Tragverhalten konstruktive Grundsätze für die
Bewehrungsführung erörtert. Schlussendlich wird eine Interaktionsbeziehung bzw. Fliessfigur mit einem
Lastfall aus der nicht linearen Finiten-Element-Analyse verglichen. Abschliessend werden im fünften Kapitel die erworbenen Erkenntnisse zusammengefasst und Folgerungen
für das Tragverhalten einzelliger Hohlkastenträger unter Biegung und Torsion zusammengetragen. Ein
Ausblick für weiterführende Untersuchungen rundet diese Masterthesis ab.
Single-cell box girders are usually exposed to a combination of normal and shear forces, as well as bending
and torsional moments, depending on the load and its position. The three-dimensional load-bearing behavior
due to a combined load of bending and torsion has not been comprehensively clarified. A nonlinear finite
element analysis (nlFE) as well as a linear finite element analysis (FE) are used to analyze the load-bearing
behavior of single-cell box girders and to understand the three-dimensional interaction of bending and
torsion.
In the second chapter, basic assumptions for the finite element analysis are made. Besides the choice of
material relations, the geometry of the single-cell box girder is defined. Furthermore, the selected
reinforcement layout is specified. The nonlinear finite element analysis (nlFE) are based on a "User Defined
Material" developed by Prof. Dr. Karel Thoma.
In the third chapter, the observations from the nonlinear finite element analysis (nlFE) and the linear finite
element analysis (FE analysis) are presented based on six different load cases. Three of the load cases consist
of vertically applied single loads and three of vertically applied distributed loads. In addition, a horizontal
pressure normal force is applied to all load cases. The load case bending with normal force due to
symmetrical load consists of a load symmetrical to the axis of the beam. Thus, no torsional stress results on
the beam model. A vertically applied load that is symmetrical to the axis of the beam, but with an opposite
direction of force, defines the load case torsion with normal force due to antisymmetric load. As a result, no
longitudinal bending moments and no shear forces arise. The load case bending, torsion and normal force due
to one-sided loading is characterized by the fact that only one of the two webs will be loaded vertically. This
load position causes a combined stress from bending and torsion.
In the fourth chapter, the observations from the different finite element analysis types as well as from the six
different load cases are linked and theories on the load-bearing behavior are derived from them. Furthermore,
design principles for reinforcement are discussed for the observed load-bearing behavior. At last, an
interaction relation is compared with a load case from nonlinear finite element analysis.
To conclude, the fifth chapter summarizes the knowledge gained and presents conclusions for the loadbearing
behavior of single-cell box girders under bending and torsion. An overview for further investigations
completes this master thesis.
Diese Masterarbeit beinhaltet eine Ökobilanz eines typischen Mehrfamilienhauses im Schweizer Mittelland.
Über eine Lebenszyklusanalyse wird der indirekte ökologischen Aufwand des Gebäudes über seine
Lebensdauer quantifiziert. Mittels einer Gebäudesimulation wird der Betriebsenergiebedarf des Hauses
ermittelt. Verschiedene Energieerzeuger werden zur Deckung dieses Bedarfs eingesetzt und deren Einfluss
auf den direkten ökologischen Aufwand untersucht. Schlussendlich soll beantwortet werden, ob aus
ökologischer Sicht ein Ersatzneubau oder eine Sanierung des bestehenden Gebäudes favorisiert werden soll
und mit welchen Massnahmen der totale ökologische Aufwand eines Gebäudes minimiert werden kann. In
den Resultaten wird der Sanierungsfall mit einem Neubau in Holz- und Massivbauweise verglichen. Der
ökologische Aufwand der Varianten wird durch die Umweltindikatoren Primärenergie (nicht erneuerbar),
Treibhausgaspotential und Umweltbelastungspunkte dargestellt.
This master thesis consists of a life cycle assessment of a typical apartment building in the Swiss midlands. A
life cycle analysis is used to quantify the indirect ecological expenditure of the building over its lifetime. By
means of a software simulation the energy demand to operate the house is determined. Different heating
systems are used to cover this demand and their influence on the direct ecological expenditure is examined.
In conclusion it is shown whether from an ecological point of view a new replacement building or a
renovation of the existing building should be favoured and with which measures the total ecological
expenditure of a building can be minimised. In the results, the refurbishment case is compared with a new
building in timber and solid construction. The ecological expenditure is represented by the environmental
indicators primary energy (non-renewable), greenhouse gas potential and environmental impact points.