Als Begleiterscheinungen des rasanten Wirtschaftswachstums und der nicht behutsamen Raumentwicklungen Südkoreas seit Beginn der 60er Jahre kristallisierten sich monotone Stadtstrukturen, regionaler Identitätsverlust und enorme ökologische Belastung als negative Erscheinungsformen der Raumordnung heraus. Erhebliche Umweltbelastungen, Veränderungen des Stadtbilds und die Flächeninanspruchnahme sind vor allem in der Hauptstadt Seoul signifikante Folgen der städtischen Ausdehnung und Verdichtung. Zur planmäßigen Steuerung von Schutz-, Pflege- und Entwicklungsmaßnahmen für die gesamte Umwelt wurde dort das Gesetz zur Landschaftsplanung im Jahr 2007 als Grundgesetz für systematische und wirksame Landschaftsplanung verabschiedet und die rechtskräftige Landschaftsplanung Seouls im Jahr 2009 aufgestellt. Im Vergleich dazu ist die Landschaftsplanung in Deutschland bereits seit 1976 in Form des Bundesnaturschutzgesetzes rechtlich verankert. Sie entwickelte sich zu einem verlässlichen Planungsinstrument des Naturschutzes und der Landschaftspflege und spielt eine wichtige Rolle in der Steuerung eines ausgewogenen städtischen Naturhaushaltes. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist es, die theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungsbeispiele der Landschaftsplanung im städtischen Raum zu untersuchen sowie zukünftige Entwicklungsstrategien der koreanischen Landschaftsplanung im Sinne eines zentralen und vorsorgenden Steuerungsinstruments des Urbanisierungsprozesses zu erarbeiten. Anhand der Beispiele Seoul und Berlin sollen wirksame Steuerungsprozesse und Erfolgsparameter der Landschaftsplanung herausgearbeitet und schlussendlich Verbesserungsvorschläge für die koreanische Landschaftsplanung aufgezeigt werden. Um Analyse sowie Auswertung der Landschaftsplanung durchzuführen, erfolgt zuerst eine theoretische Untersuchung des Wandels im umweltpolitischen Aufgabenspektrum – es folgen die fachlichen Diskussionen und die Herausarbeitung der raum- und umweltbezogenen Planungsinstrumente. In dieser Arbeit werden insbesondere die Auslegungen gesetzlicher Grundlagen der Landschaftsplanung und die räumlichen Entwicklungen mit Flächennutzung beider Städte betrachtet. Auf dieser Grundlage werden inhaltliche Struktur, Auswirkungen und praxisbezogene Umsetzungsbeispiele zusammengefasst, um anschließend die Merkmale städtischer Landschaftsplanung zu identifiziert. Im Ergebnis werden die expliziten Unterschiede der beiden Landschaftsplanungen mit den theoretischen Grundlagen und praxisbezogenen Beispielen vergleichend widergespiegelt sowie die differenzierten Handlungsstrategien für die erfolgreiche Implementierung der koreanischen Landschaftsplanung im Sinne eines zentralen Steuerungsinstruments dargelegt.

Regionalparks werden als informelles projekt-, kommunikations- und kooperationsorientiertes Planungsinstrument der Regionalentwicklung seit Ende der 1980er Jahre in Deutschland umgesetzt. Seit einigen Jahren werden Regionalparks auch in anderen europäischen Ländern, vor allem in Metropolregionen, entwickelt. In Deutschland wurde der erste Regionalpark, der Emscher Landschaftspark, bereits 1989 gegründet. Mit dem Regionalpark Rhein-Main folgte 1994 ein weiterer Regionalpark. Seitdem sind in vielen Bundesländern Deutschlands Regionalparks entwickelt worden, so z. B. im Saarland, in Hamburg, in Berlin und Brandenburg oder in Baden- Württemberg. Die Tendenz ist, auch aufgrund von EU-Fördermitteln, steigend. Ein Schwerpunkt von Regionalparks liegt auf dem Landschafts- und Freiraumschutz. Als informelles Instrument der Landschafts- und Freiraumentwicklung bieten Regionalparks somit Strategien für eine nachhaltige und qualifizierte Sicherung von Freiräumen. Regionalparks dienen im weiteren Bereich aber auch der lokalen und regionalen Wirtschaft, verfolgen touristische, kulturelle und soziale Ziele. Sie gelten weiterhin als Instrument zur Stärkung der weichen Standortfaktoren in z. B. strukturschwachen Regionen. Im Kontext der raumordnungspolitischen Debatte um die territoriale Kohäsion in Europa bieten Regionalparks somit Argumente für die Akquirierung von EU-Fördermitteln. Im Rahmen wachsender internationaler Standortkonkurrenzen spielen Faktoren wie das Image einer Region, eine hohe Umwelt- und Freiraumqualität, ein attraktives Wohnumfeld und ein vielseitiges Kultur- und Naherholungsangebot in den Stadtregionen Europas eine immer wichtigere Rolle für die Ansiedlung von Unternehmen und für den Zuzug hochqualifizierter Arbeitnehmer. Durch die Folgeeffekte der Projekte in Regionalparks können die Chancen im internationalen Wettbewerb verbessert werden. Was in der Fachwelt bisher fehlt, ist ein empirischer Vergleich der deutschen Regionalparks mit vergleichbaren Ansätzen im europäischen Ausland. Es wird in dieser Arbeit daher der Frage nachgegangen, wie das Instrument Regionalpark in anderen Ländern Europas interpretiert und umgesetzt wird, welchen Einfluss die Belange des Freiraum- und Naturschutzes auf die Projekte in Regionalparks haben und wie detailliert die Projekte der Regionalparks zu Themen wie Freiraum- und Naturschutz umgesetzt werden. Dies wird anhand von vier Fallbeispielen – zwei Regionalparks in Deutschland und zwei Regionalparks in Europa – beschrieben und bewertet und stellt den Schwerpunkt der Arbeit dar. Ein weiterer sich anschließender Untersuchungsaspekt ist die Bewertung und Analyse der in den letzten Jahren neu in Europa entstandenen Regionalparks, die noch nicht näher wissenschaftlich erforscht worden sind. Dazu zählen z. B. als Regionalparks benannte Gebiete in Großbritannien, der Schweiz oder in Slowenien. Nicht immer gleichen die Regionalparks im europäischen Ausland dabei den deutschen Konzepten, sondern erweisen sich bei näherer Betrachtung als Natur-, Freizeit oder Ferienparks. Durch eine kritische Bewertung nach verschiedenen vorher definierten Kriterien werden die ausgewählten Regionalparks hinsichtlich des Schwerpunktes auf Natur- und Freiraumschutz beleuchtet und bewertet. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Handlungsempfehlungen für Politik und Praxis abgeleitet. Mit dieser Arbeit sollen Impulse für eine moderne, informelle, nachhaltige und ökologisch orientierte Stadt -und Regionalentwicklung in Europa gegeben werden. Die Arbeit soll darüber hinaus Handlungsempfehlungen für die Vernetzung von und den Informationsaustausch zwischen Regionalparks geben und damit einen Beitrag zur Regionalparkentwicklung in Europa leisten, um so ein geeintes Europa auch hinsichtlich der Natur-, Regional- und Freiraumentwicklung zu stärken.

Weit ab von Wachstumskernen, raumordnerischen Entwicklungsachsen und ökonomi-scher Wettbewerbsfähigkeit befinden sich peripherisierte Räume in Nord-Thüringen bzw. im südlichen Sachsen-Anhalt. Der dort persistente Transformationsprozess ist durch Abwanderung, mangelnde Investitionen oder überdurchschnittlich hohe Arbeits-losenzahlen gekennzeichnet. Das Dilemma besteht darin, dass die durch nicht selbst verschuldete Abkopplung, Stigmatisierung und Abhängigkeiten gekennzeichneten Kommunen nicht in der Lage sind, durch endogene Kräfte sich neu zu erfinden, was eine Regenerierung möglich machte, um letztendlich in der Wertschöpfungskette den für Investoren derzeit unattraktiven Immobilienmarkt wieder zu beleben. Diese seit mehr als 20 Jahren durchlaufenen Entwicklungspfade wirken sich auf die Siedlungskör-per aus, die in vielen Orten zu perforieren drohen. Es ist festzustellen, dass der Prozess des Niedergangs längst noch nicht abgeschlossen ist. Soziale Infrastrukturbauten, wie ehemaligen Schulen, Kitas und Krankenhäusern, sind im besonderen Maß von diesen Entwicklungen betroffen. Insbesondere durch den selbst verstärkenden Effekt des demografischen Wandels dienen sie als stadtplanerischer For-schungsgegenstand. Dies vor dem Hintergrund einer möglichen Inwertsetzung als städ-tebauliche Innenentwicklungsstrategie (Anpassung) nach dem diese Immobilien ihre ursprüngliche Nutzung verloren haben. Die Notwendigkeit zum stadtplanerischen Handeln ergibt sich u.a. aus der nicht selten städtebaulich exponierten Lage, als seltene bauliche Zeitzeugnisse auch als Teil eines Ensemble mit kulturhistorischem Wert sowie als Merkpunkte einer gesamtstädtischen bzw. dörflichen Ordnung. Die Arbeit identifiziert die neuen Herausforderungen, die im Umgang mit leer stehen-den sozialen Infrastrukturbauten in peripherisierten Klein- und Mittelstädten durch die Eigentümer zu bewältigen sind und reflektiert kritisch die Wirksamkeit der informellen sowie formellen planerischen Instrumente. Es werden konkrete Vorschläge gemacht, wie das Immobilienmanagement sowie die Eigentümereinbindung bei sehr stark beru-higten Wohnimmobilienmärkten zu erfolgen hat. Weiterhin werden Strategieansätze des Verwaltungshandelns empfohlen, die auf die speziellen Marktbedingungen abge-stimmt sind. Neben diesen aus der Theorie gewonnenen Analogieschlüssen zeigen die aus dem Feldexperiment in der o.g. Untersuchungsregion durch umfangreiche Erhebungen ope-rationalisierbare Daten. Aus dieser Dichte der Informationen entstanden valide Aussa-gen, deren Reliabilität in die Entwicklung einer Standortanalysedatenbank einflossen sind. Somit konnte nicht nur die Problemlage objektiv nachgewiesen werden, sondern es gelang auch in der Exploration ein für die Kommunen handhabbares Planungs-instrument zu entwickeln, das auch anderswohin übertragbar ist.

Retentionsbodenfilter zur weitergehenden Mischwasserbehandlung (RBF) können einen wichtigen Beitrag zum Gewässerschutz leisten, indem sie Entlastungsabflüsse aus konventionellen Regenüberlaufbecken reinigen. Die Filterdimensionierung erfolgt nach Stand der Technik vorwiegend durch die Beurteilung der hydraulischen Flächenbelastung. Um die dazu notwendigen Daten zu erhalten, sind Niederschlag-Abfluss- Berechnungen des Kanalnetzes erforderlich. Wird in Ergänzung die Einhaltung stofflicher Zielgrößen gefordert, sind Schmutzfrachtberechnungen anzuwenden. Vor dem Hintergrund biochemischer, naturnaher Prozesse in RBF erscheint es sinnvoller, die geeigneten Abmessungen des Filterbeckens vorwiegend anhand der stofflichen Belastung und der entsprechenden Reinigungsleistung zu ermitteln. Die vorliegende Arbeit soll einerseits einer Erweiterung des Kenntnisstandes über die Prozesse in RBF dienen. Andererseits sollen vorhandene Prozessvorstellungen in Modellrechnungen überprüft werden. Eine detaillierte Nachbildung von Laborversuchen erfolgt mittels eines biokinetischen Reaktionsmodells, welches für Pflanzenkläranlagen entwickelt wurde. Der durch die Simulationsauswertung erweiterte Kenntnisstand wird zur Weiterentwicklung eines vereinfachten Retentionsbodenfilter-Moduls für Schmutzfrachtsimulationen verwendet. Am Ende soll ein Planungs- und Optimierungswerkzeug gewonnen werden, welches den derzeitigen Wissensstand abbildet und der Ingenieurpraxis gerecht wird. Die verwendete, ausgewertete Datengrundlage umfasste zunächst zwei mehrmonatige Messphasen am RBF Saarbrücken-Ensheim (Dittmer, 2006), zugehörige Säulenversuche im Labormaßstab (Woźniak, 2007) sowie die Ergebnisse eigener Versuche aus vorhergehenden Simulationsstudien. Während die eigenen Laboruntersuchungen in der vorliegenden Arbeit ergänzt wurden, erfolgte die wesentliche Erweiterung der Datengrundlage durch Vorlage von Messdaten aus einer zweijährigen Kampagne des Fachgebietes Siedlungswasserwirtschaft der Universität Kassel (Prof. Dr.-Ing. F.-B. Frechen) am RBF Oberelsungen. Die Auswertung dieser Rohdaten, der vergleichende Einschätzungen der beiden Filteranlagen und die geordnete Zusammenstellung aller weiteren Untersuchungen bilden die wesentlichen Vorarbeiten der Simulationsstudien. Als Ergebnis wird festgestellt, dass die beiden RBF sowohl untereinander als auch mit anderen Anlagen vergleichbar sind. Dadurch ist eine Zusammenführung von Aspekten verschiedenen Ursprungs möglich. Laborversuche sollten jedoch gesondert bewertet werden. Vor Anwendung des biokinetischen Reaktionsmodells CW2D werden die Modellteile der Hydraulik, des Stofftransportes und des Stoffrückhaltes getrennt betrachtet. In allen genannten Teilprozessen kann eine hohe Annäherung an Messwerte erzielt werden - ein Exkurs zu stark abweichenden Filtersubstraten für Pflanzenkläranlagen belegt die große Bandbreite des möglichen Modelleinsatzes. Die weitergehenden Prozesse des Stoffumsatzes wurden zur Nachbildung einzelner Hochlastereignisse in Laborversuchen mit Säulen verwendet, wobei ebenfalls eine Deckung mit der Datengrundlage erreicht werden kann. Eine langfristige Wiedergabe der Filterleistung gelingt bisher jedoch nicht. Als Ursache wird vor allem die Beschreibung der Trockenphasen herausgestellt. Mögliche Modellerweiterungen um Filtrationsprozesse organischer Partikel sowie vorgeschlagene Änderungen des biokinetischen Reaktionsmodells könnten hierzu Abhilfe schaffen. Die Weiterentwicklung eines RBF-Modells als Bestandteil der Schmutzfrachtmodellierung bezieht sich auf die Kernparameter CSB und NH4-N und in Ergänzung auf NO3-N. Zur Vorbereitung stofflicher Prozessbeschreibungen wird das hydraulische Modell optimiert. Bezüglich CSB erfordert die Wiedergabe der tatsächlichen Reinigungsleistung eine Unterteilung in gelöste und partikuläre Bestandteile. Es wird nachgewiesen, dass mittels konstanter, partikulärer Ablaufkonzentrationen sowie konstanter Wirkungsgrade für die gelösten Anteile die Filterleistung abgebildet werden kann. Eine Verbesserung der Ergebnisse wird durch die Beachtung von Trockenphaseneinflüssen erreicht. Bezüglich NH4-N wird der wesentliche Entwicklungsschritt mit einer zweistufig linearen Sorptionsisotherme eingeführt. Das neue Stickstoffmodell wird – ergänzt um die Berücksichtigung von Regenerationszeiten - in seiner Eignung belegt. In einer abschließenden Simulationsstudie zur Optimierung des RBFs Oberelsungen wird aufgezeigt, dass sich aus hydraulischen und stofflichen Kriterien unterschiedliche Dimensionierungen ableiten lassen.

Die Kopplung der Schalen mehrschichtiger Stahlbetonwandtafeln mit innenliegender Wärmedämmung kann mit stabförmigen Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) erfolgen. Diese Verankerungen weisen gegenüber Edelstahlverankerungen Vorteile hinsichtlich der Dauerhaftigkeit und des thermischen Verhaltens auf. Infolge der begrenzten Verformbarkeit der Verbindungsmittel und zur Sicherstellung der Verankerung der Verbindungsmittel in den Schalen sind für die Wandelemente neben den Nachweisen zur Tragfähigkeit auch Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit zu führen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die wirklichkeitsnahe Ermittlung der Schnittgrößen in der Vorsatzschale und die Berechnung der Relativverschiebung zwischen den Schalen als Grundlage der Nachweiseführung. Insbesondere bei hohen, schlanken Wandelementen ist das Verbundtragverhalten unter Einbeziehung der innenliegenden Wärmedämmschicht dieser Bauteile zu berücksichtigen. In einem ersten Bearbeitungsschritt erfolgt ein umfangreiches Versuchsprogramm zur Analyse des Last-Verformungsverhaltens der Verbundfuge unter Scherbeanspruchung. Darauf basierend wird ein mechanisches Modell entwickelt, das eine allgemeingültige Berechnung der Verbundfugensteifigkeit als Grundlage der weiteren Untersuchungen ermöglicht. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden in einem zweiten Bearbeitungsschritt Lösungen dargelegt, welche die Berechnung der Funktionsverläufe der Schnitt- und Verformungsgrößen aus der Verbundtragwirkung ermöglichen. Grundlage ist das gekoppelte Differentialgleichungssystem der Sandwichtheorie. Für relevante Lastfälle und Lagerungsbedingungen werden geschlossene, analytische Gleichungen zur Berechnung der Extremalwerte erarbeitet. Das Berechnungsmodell wird im Rahmen einer Versuchsreihe an mehrschichtigen Stahlbetonplattenstreifen mit den Versuchsergebnissen verifiziert. Zur Abgrenzung von Fällen, bei denen auf eine aufwändige Berücksichtigung der Verbundtragwirkung verzichtet werden kann, werden Parameterstudien durchgeführt und praxisrelevante Fälle ausgewertet. Abschließend werden grafische Berechnungshilfsmittel zur Ermittlung der maximalen Zustandsgrößen infolge der Verbundtragwirkung angegeben. Im dritten Teil der Arbeit wird der spezielle Fall des Einflusses einer Ortbetonverfüllung auf das Schnittkraft- und Verformungsverhalten mehrschichtiger Stahlbetonwandelemente betrachtet. Im Ergebnis der Untersuchungen wird festgestellt, dass der Betonierdruck eine dauerhafte, nicht zu vernachlässigende Vorspannung der Verbindungsmittel zur Folge hat. Für die Bemessung der Verbindungsmittel unter Zugbeanspruchung wird empfohlen, 40% des rechnerischen Frischbetondrucks als Zugbeanspruchung auf die Verbindungsmittel anzusetzen. Weiterführende Untersuchungen zum Einfluss der Fugenvorspannung auf die Schnitt- und Verformungsgrößen infolge Verbundwirkung ergeben, dass diese nicht signifikant ist.

Mit dem demographischen Wandel ist innerhalb der nächsten Jahrzehnte ein zunehmender Rückgang der Bevölkerungszahl bei gleichzeitigem Ansteigen des Durchschnittsalters der Gesamtbevölkerung verbunden. Insbesondere der Rückgang der Bevölkerungszahl wird sich v.a. aufgrund von Migrationsbewegungen regional mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Intensität vollziehen. Bei einer sich wandelnden Bevölkerungsstruktur und einem ansteigenden Durchschnittsalter verändern sich auch die Anforderungen an die infrastrukturelle Ausstattung. Dies liegt auf der Hand: So benötigt eine alternde Bevölkerung mehr seniorengerechte Einrichtungen, dafür aber weniger Kindergärten und Schulen. Gleichzeitig bedeutet der Rückgang der Bevölkerungszahl eine niedrigere Auslastung und damit eine geringere Tragfähigkeit jeglicher Infrastrukturen. Kostensteigerungen sind zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit damit nahezu unumgänglich. Es wird infolgedessen zukünftig verstärkt zu einem Wettbewerb der Kommunen um Einwohner (= Infrastrukturnutzer) kommen. Dabei dürften Familien mit Kindern eine besondere Schlüsselposition einnehmen. Häufig wird – insbesondere aus kommunalpolitischer Sicht – befürchtet, dass gerade diese Bevölkerungsgruppen nicht mehr zuziehen und sogar fortziehen würden, sobald Kindergärten und Schulen aufgrund sinkender Auslastungszahlen geschlossen werden müssen. Vor diesem Hintergrund klärt die vorliegende Arbeit die Frage, ob örtlich betrachtet ein Zusammenhang zwischen der Breite und Qualität der vorgehaltenen Leistungen öffentlicher Daseinsvorsorge einerseits und der Migrationsbilanz andererseits besteht. In der Arbeit wird darüber hinaus analysiert, inwiefern sich Zuziehende bereits zum Zeitpunkt des Zuzugs mit der heutigen Infrastrukturausstattung ihres Wohnorts auseinandersetzen und ob die Zukunftsfähigkeit der gegenwärtig vorhandenen Daseinsvorsorgeangebote bei der Wohnortwahl vor dem Hintergrund der demographischen Situation eine zentrale Rolle bei dieser Entscheidung spielt. Als Untersuchungsraum wurde die Region Westmittelfranken in Bayern gewählt. Einerseits wird für Westmittelfranken in den Bevölkerungsprognosen eine quantitativ rückläufige Entwicklung prognostiziert (Geburtendefizit wird durch Zuwanderung nicht ausgeglichen) und andererseits kann hier aufgrund der bayernweit niedrigsten Bevölkerungsdichte die öffentliche Hand bei der Bereitstellung von zentral vorgehaltener Punktinfrastruktur aus Erreichbarkeitserwägungen heraus weit weniger flexibel auf Verschiebungen in der Altersstruktur reagieren als sie dazu in einem Ballungsraum in der Lage wäre. Mittels der Auswertung einer empirischen Befragung Zugezogener ist eine Aussage darüber möglich, inwiefern Aspekte der demographischen Struktur und Entwicklung in der Zuzugsgemeinde, der Ausstattung mit Einrichtungen der Daseinsvorsorge sowie deren Zukunftsfähigkeit eine Basis für die individuelle Entscheidung zum Zuzug boten und inwiefern bei potenziellen Schließungen von Infrastruktureinrichtungen tatsächlich der befürchtete »Exodus« in Form von Fortzügen droht. Abschließend sind die gewonnenen Erkenntnisse zur Formulierung von Handlungsempfehlungen für die Raumordnung, Regional- und Kommunalentwicklung auf Landes-, Regions- und kommunaler Ebene herangezogen.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, ein elasto-plastisches Stoffmodell für teilgesättigte bindige Böden zu entwickeln. Abweichend von den aus der Literatur bekannten Stoffmodellen für teilgesättigte Böden werden Änderungen von Zustandgrößen unmittelbar erfassbar sein. Der Einfluss der Zustandsgrößen Anfangsporenzahl, -sättigungsgrad, Temperatur, Konsolidierverhältnis sowie des Spannungsniveaus auf das mechanische Verhalten eines gängigen, ausgeprägt plastischen Tons wird untersucht. Zur Ermittlung der relevanten Stoffparameter wird eine Reihe aufwändiger Versuche in einem neu entwickelten Triaxialgerät durchgeführt. Dieses Triaxialgerät ist in der Lage, die für teilgesättigte Böden charakteristische Saugspannung während des Versuchs sowohl zu messen als auch zu regeln. Die in diesem Triaxialgerät durchgeführten Versuche dienen zur Ermittlung des deviatorischen Versagenszustandes des Bodens. Der Einfluss sämtlicher Zustandgrößen auf die Grenzfläche des Stoffmodells wird für den vorliegenden Kaolinit mittels eines Separationsansatzes in einem einzigen Parameter berücksichtigt. Die weiteren Parameter des Modells bleiben für alle Zustände konstant. Das Verhalten im elastischen Bereich ist durch Funktionen für Kompressions- und Schubmodul gesteuert, die von den Zustandsgrößen abhängen. Das volumetrische Verhalten erfasst eine Kappenfunktion, die an die deviatorische Grenzfläche anschließt. Das entwickelte Stoffmodell wird mittels der Schnittstelle UMAT in das FE-Programmsystem ABAQUS implementiert. Die Validierung des Modells erfolgt anhand der Simulation verschiedener Laborversuche. Abschließend wird eine geotechnische Problemstellung in Form einer Flachgründung untersucht und die maximal aufnehmbare Spannung bei Aufsättigung durch Beregnung des Bodens aufgezeigt.

Städte und Regionen stehen vor den Herausforderungen einer wachsenden internationalen Standortkonkurrenz, die zu einem steigenden Wettbewerb führt. In diesem Wettbewerb haben Großstädte und Großstadtregionen eine ökonomische Schlüsselstellung inne. Vor dem Hintergrund hat die Bundesraumordnung angestrebt, mit Hilfe eines strategischen Leitbildes – dem Konzept der Europäischen Metropolregionen – die bestehenden Agglomerationen in ihrer internationalen Ausstrahlung zu stärken. Das Konzept wurde in Deutschland im Raumordnungspolitischen Handlungsrahmen im Jahr 1995 erstmals dargestellt sowie in den im Jahr 2006 verabschiedeten Leitbildern und Handlungsstrategien für die Raumentwicklung in Deutschland gefestigt. Metropolregionen werden als „Motoren der gesellschaftlichen, wirtschaftlichen, sozialen und kulturellen Entwicklung [gesehen, deren] herausragende Funktionen im internationalen Maßstab über die nationalen Grenzen hinweg ausstrahlen.“ Für die nachfolgenden Planungsinstanzen ergibt sich aus diesen Leitbildern keine verbindliche Fortführungspflicht sowie für die Akteure vor Ort keine Umsetzungspflicht. Dessen ungeachtet haben sich die Metropolregionen mit verschiedenen Organisationsformen und Aufgabenstellungen unter Verwendung dieses Labels gebildet, wobei sich die Implementation des Konzepts der Metropolregionen in den elf deutschen Metropolregionen unterschiedlich darstellt. In den sich teilweise neu konstituierenden, teilweise auf der Basis bestehender regionaler Kooperationen weiterentwickelnden Metropolregionen bilden und stärken sich in unterschiedlicher Form regionale Netzwerke zwischen politischen, wirtschaftlichen und weiteren gesellschaftlichen Akteuren mit dem Ziel die Region weiterzuentwickeln. Vor diesem Hintergrund analysiert die Arbeit die Implementation des Konzepts der Metropolregionen in Deutschland und nimmt eine Bewertung der Bedeutung dieses Konzeptes für die regionale und kommunale Entwicklung der Regionen vor. Die Analyse erfolgt anhand der Metropolregionen Hamburg und Nürnberg. Der Fokus liegt auf der Analyse der entstandenen regionalen Netzwerk- und Kooperationsstrukturen. Aus den Ergebnissen werden Handlungsansätze für die weitere Arbeit der Metropolregionen erarbeitet und zur Diskussion gestellt, die geeignet erscheinen die regionale Entwicklung der Metropolregionen sowie deren internationale Ausstrahlung zu befördern. In der Metropolregion Hamburg hat sich eine bestehende Verwaltungskooperation der drei Bundesländer Hamburg, Niedersachsen und Schleswig-Holstein schrittweise zu einer strategischen Zusammenarbeit weiterentwickelt, die eine Internationalisierungsstrategie für die gesamte Metropolregion verfolgt. In der monozentrischen Metropolregion ist die Stadt Hamburg das dominierende Zentrum. Aufgrund der Entwicklung der Zusammenarbeit aus der Verwaltungskooperation der drei Bundesländer heraus, sind die Gremien und offiziellen Strukturen von administrativen und politischen Vertretern geprägt, wohingegen Akteure aus der Wirtschaft kaum eingebunden sind. Regionale Netzwerke, die unterschiedliche Akteursgruppen einbeziehen, existieren überwiegend außerhalb der eigentlichen Strukturen der Metropolregion Hamburg und haben einen anderen räumlichen Zuschnitt als diese. In Nürnberg hat sich im Anschluss an die Bewerbung um die Anerkennung als Metropolregion im Jahr 2005 eine eigene und neue Struktur der regionalen Zusammenarbeit mit dem zentralen Ziel der Steigerung der internationalen Sichtbarkeit der gesamten Region entwickelt. Die Metropolregion Nürnberg ist in schlanken Netzwerkstrukturen organisiert, die Akteure aus Politik, Verwaltung, Wirtschaft und Gesellschaft einbeziehen, wobei die Entscheidungen von einem Rat der Metropolregion beschlossen werden, der sich aus gewählten politischen Vertretern aus den Gemeinden, Landkreisen und kreisfreien Städten zusammensetzt. Aufbauend auf der Analyse der Ausgangssituation beider Metropolregionen, ihrer Strukturen der regionalen Zusammenarbeit, ihren Zielsetzungen, der Projektarbeit sowie der Arbeit der regionalen Netzwerke werden Handlungsempfehlungen für vier Bereiche erarbeitet: die Auseinandersetzung mit der Frage der räumlichen „Grenzziehung“ bzw. der variablen Geometrie und die sich daraus ergebenden Herausforderungen für die Projektarbeit, die Weiterentwicklung der bestehenden Netzwerke bzw. der Möglichkeiten die Strukturen für die regionale und kommunale Entwicklung stärker in Wert zu setzen, die Formulierung strategischer Anforderungen an die Projektarbeit und die Diskussion möglicher Projekte sowie die Darstellung von Anforderungen für die langfristige Implementation des Konzepts. Darüber hinaus werden Erfolgsfaktoren und Hemmnisse der beiden Regionen abgeleitet, die für die Entwicklung anderer deutscher Metropolregionen als Orientierung dienen können. Dazu gehören sowohl fachlich-inhaltliche Aspekte als auch organisatorische und auf die Strukturen der Zusammenarbeit bezogene Faktoren.

Alle derzeit in Deutschland gültigen Bemessungsnormen sind für Neubauten oder neu anzufertigende Bauteile konzipiert. Diese Normen unterliegen dem semi-probabilistischen Sicherheitskonzept, das mithilfe von Teilsicherheitsbeiwerten und charakteristischen Werten der Materialien bzw. Einwirkungen die in DIN 1055-100 (2001) geforderte Zuverlässigkeit sicherstellen soll. Die Nachbemes-sung von Stahlbetonbauteilen im Bestand, die beispielweise eine direkte Lasterhöhung infolge einer Nutzungsänderung erfahren, hat grundsätzlich nach aktueller DIN 1045-1 (2008) zu erfolgen. Die direkte Anwendung der Nachweisfor-mate der DIN 1045-1 ist aber in vielen Fällen nicht zielführend, da alle Unsicherheiten der Planungs- und Errichtungsphase durch die Teilsicher-heitsbeiwerte mit abgedeckt werden. Im Bestand können die Unsicherheiten z. B. der Geometrie, der Materialkennwerte sowie Lage und Menge der vorhandenen Bewehrung oder der ständigen Einwirkungen infolge einer qualifizierten Bestandsaufnahme eingeschränkt werden. Die Tatsache, dass die oben genannten streuenden Größen genauer quantifiziert werden können, erlaubt eine Anpassung der Teilsicherheitsbeiwerte an die am Bauwerk vorherrschenden Streuungen der Festigkeitswerte und geometrischen Größen. Ziel dieser Arbeit ist die Ausweisung modifizierter Teilsicherheitsbeiwerte unter Beachtung des geforderten Zielzuverlässigkeitsniveaus für im Bestand übliche Nachweisformate. Die tabelliert ausgewiesenen Teilsicherheitsbeiwerte auf Widerstandsseite ermöglichen je nach angetroffener Materialstreuung eine praxisgerechte, wirtschaftliche und erfolgreiche Nachweisführung von Bestandsbauten bei Anwendung des semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzeptes.

In der vorliegenden Arbeit wird das Querkrafttragverhalten von einachsig gespannten Stahlbetondecken mit integrierten Leitungsführungen untersucht. Anhand zahlreicher Traglastversuche an Deckenstreifen mit unterschiedlicher Öffnungsgeometrie, -lage und -gruppierung sowie variierender Deckendicken konnte die Reduzierung der Querkrafttragfähigkeit experimentell nachgewiesen werden. Die Versuche wurden mit einem zweidimensionalen FE-Modell, welches an Hand der experimentellen Ergebnisse kalibriert wurde, nachgebildet. Anschließend wurde mit Hilfe des Modells eine Parameteruntersuchung durchgeführt, worin die Parameter Plattendicke, Öffnungsdurchmesser und Lage der Öffnung im Querschnitt variiert wurden. Die Ergebnisse der experimentellen und rechnerischen Untersuchungen dienten zur Definition eines Abminderungsfaktors, der die Reduktion der Querkrafttragfähigkeit infolge der Öffnungen im Deckenquerschnitt beschreibt. Mit dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Modell konnten die Grundlagen für eine ingenieurmäßige Querkraftbemessung von Stahlbetondecken mit integrierter Leitungsführung geschaffen werden.

Mit der Erweiterten Technischen Biegelehre (ETB) steht eine Möglichkeit zur Verfügung, den Gesamtverzerrungszustand von biege- und schubbeanspruchten Stahlbeton- und Spannbetonquerschnitten sowohl für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) als auch den Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) zu ermitteln. Bisher fehlte jedoch für eine allgemeine Anwendung der ETB eine statistische Absicherung durch einen umfangreichen Vergleich mit Versuchen. Als Grundlage für diesen Vergleich wurde zunächst ein Konzept zur Berücksichtigung von Tension-Stiffening und Tension-Softening in der Berechnung erarbeitet. Die Integration dieses Konzepts in die ETB erfolgte durch Dr. Hartung, der die ETB ursprünglich entwickelt hat. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden dann an der TU Kaiserslautern insgesamt 222 Querkraftversuche an Stahlbeton- und Spannbetontragern mit der ETB nachgerechnet. Dazu mussten zunachst fur die in den Versuchen auftretenden drei Schubbrucharten geeignete Versagenskriterien definiert werden. Aus der abschliesenden statistischen Bewertung ergaben sich mit der ETB fur die Tragfahigkeit gegenuber dem Fachwerkmodell wesentlich wirtschaftlichere Ergebnisse. Sowohl die verbleibende, nicht nutzbare Modellsicherheit war im Mittel deutlich geringer, als auch die Streuung der erzielten Ergebnisse. Damit wird eine Anwendung der ETB fur den GZT grundsatzlich ermoglicht. Auffallig ist hier u. a. die gegenuber dem Fachwerkmodell deutlich bessere Erfassung des Tragverhaltens von Spannbetontragern. Hier schrankt die untere Begrenzung der Druckstrebenneigung auf 18,4° die Effektivitat des Fachwerkmodells stark ein. Weiterhin wurde im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau der TU Kaiserslautern an insgesamt sechs großmaßstäblichen Versuchen das Trag- und Verformungsverhalten von Stahlbeton- und Spannbetonträgern untersucht. Für die Bügeldehnungen ergaben sich daraus auch auf dem Niveau des Gebrauchszustandes gute Übereinstimmungen zwischen Versuch und Berechnung. Die bei einem Versuch im Momentennullpunkt erfolgten Messungen der Längsdehnungen haben zudem gezeigt, dass die durch die Schubbeanspruchung bedingte Stabverlängerung bereits im GZG nennenswerte Größen annehmen kann und somit bei Spannungsnachweisen berücksichtigt werden sollte. Eine statistische Absicherung für den GZG war jedoch aufgrund der geringen Anzahl der Versuche nicht möglich. In Verbindung mit der Vorstellung eines auf der ETB basierenden Bemessungskonzeptes wurde abschließend noch auf die Frage der erforderlichen Mindestquerkraftbewehrung eingegangen. Für den Nachweis von bestehenden Tragwerken wurde hier ein zu DIN 1045-1 2008 alternativer Nachweis der erforderlichen Duktilität auf Basis der ETB aufgezeigt.

Mit dem vorliegende Projekt sollten die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, filigrane Fassadenplatten aus Hochleistungsbeton im Fertigteilbau realisieren zu können. Konventionelle Befestigungsmittel (Dübel, Anker) scheiden wegen der geringen Materialstärke weitgehend aus. Bestehende Systeme mit Klebtechnik erfordern eine aufwändige metallische Unterkonstruktion aus nichtkorrosivem Material. Zudem erweist sich die Montage als schwierig, sodass sich diese Systeme in der Praxis bisher nicht durchgesetzt haben. Die hier vorgeschlagene Lösung baut auf eine punktförmige Befestigung der Fassadenplatten mittels Klebtechnik auf. Die Klebanker (d = 12 mm) aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GfK) werden zusammen mit einer Tragschale und Wärmedämmung hergestellt und dann mittels Wendetechnik im Fertigteilwerk rückseitig auf die Fassadenplatten geklebt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiger Über- und Unterdruckversuchsstand entwickelt. Zusätzlich wurden neue Zug-, Scher- und Interaktions-Versuchsstände für Klebversuche an Platten konzipiert. Die Biegezugfestigkeit des Glasfaserbetons wurde in Abhängigkeit von der Zeit untersucht. Das Trag- und Verformungsverhalten der GfK-Stäbe wurde in Abhängigkeit von der Zeit ausgewertet und ausgewählt. Wie die Untersuchungen zeigen, können bis zu 2,7 x 3,5 m große Fassadenplatten realisiert werden, wenn die Klebanker einen Gelenkkopf erhalten, der die Verformungsbehinderung der Fassadenplatte reduziert. Das Langzeittragverhalten der GfK-Anker, das aus dem Zulassungsverfahren der verwendeten Schöck ComBAR® bekannt ist, wurde berücksichtigt. Ein Ankerraster von 500 x 500 mm hat sich als wirtschaftlich sinnvoll ergeben. Für die Fassadenplatten werden wegen der besseren Tragfähigkeit der Klebverbindung hochfeste Betone „Referenzbeton 1“ den Glasfaserbetonen „Referenzbeton 2“ vorgezogen. Fertigungsbedingte Schwankungen der Klebfugendicke im Bereich von 1 mm bis 5 mm können ohne signifikante Festigkeitseinbußen toleriert werden. Die durchgeführten mechanischen Versuche und Berechnungen zeigen, dass die Standsicherheit des Fassadensystems bei entsprechender Dimensionierung der Klebflächen gegeben ist.

Aus dem Blickwinkel der raumplanungsbezogenen Systemtheorie stellt die Wissensgesellschaft ein neues Aktivitätssystem dar, in dem Politik, Kultur, Umwelt, Technik, Wirtschaft, Recht, soziale Aspekte und andere wichtige Elemente als eine organische Gesamtheit eng miteinander vernetzt sind. Die Relevanz des Raumes verändert sich, vor allem wenn Städte bzw. Metropolen vorhanden sind, welche die Knoten mit wachsender Bedeutung in einem räumlichen Entwicklungsnetz darstellen. Die schnelle Produktion und Verbreitung von neuem Wissen bringt neue Impulse und Dynamik in die räumlichen Planungsprozesse, bei denen Kommunikation und Koordination wichtiger denn je werden. Die Wissensgesellschaft im Rahmen der räumlichen Planung ist gekennzeichnet durch eine wachsende Zahl von Kommunikationsmöglichkeiten und die Vereinfachung des allgemeinen Zugangs zu raumbezogenen Informationen. Die Kommunikationsnetze der Raumkomponenten bilden die Grundlage für eine räumliche Nachrichtenplattform, die sowohl wichtige Informationen als auch allgemeine Neuigkeiten verbreiten kann. Die Raum- und Stadtplanung befindet sich auf den Weg der Kooperation sowie der partnerschaftlichen Zusammenarbeit, und die Grundstruktur der Regional- und Stadtentwicklung ist durch dezentralisierende und vernetzende Tendenzen gekennzeichnet. In dieser Dissertation wird herausgearbeitet, inwieweit die auf Vernetzung und Koordinierung ausgerichtete Raumentwicklung nach neuen, innovativen Planungsverfahren verlangt vor dem Hintergrund, dass sich die Raumstruktur in der Wissensgesellschaft radikal verändert. Grenzübergreifende Entwicklungen und Kooperationen in der Planung sind Felder, die nicht nur auf die offizielle Politik- und Verwaltungsebene beschränkt sein sollten. Auch nichtoffizielle Institutionen (NGO’s, Planungsbüros, Privatpersonen) können in diesem Bereich Impulse geben, wenn sie über entsprechende Informationen verfügen. Neue Kommunikationstechniken zu vermitteln und darüber hinaus zunehmend Wissens- und Lernangebote zu eröffnen, ist eine Hauptaufgabe in dieser neuen Gesellschaftsstruktur. Im Rahmen dieser Dissertation wurde untersucht, inwieweit in Taiwan zum Zeitpunkt des Übergangs in die Wissensgesellschaft der Einsatz der Informations- und Kommunikationstechnik die Herstellung von raumbezogener Identität, lokaler Ortsbezogenheit und landschaftsspezifischen Raumkonzepten unterstützen kann. Dazu wird eine Informationsplattform für die Raumplanung Taiwans und die Kommunikation entwickelt und mit einem wichtigen Pilotprojekt in Taiwan – ‚Kaohsiung Advanced Intelligent Science Park‘ – vorgestellt.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Anforderungen und der Programmarchitektur moderner objektorientierter 3D-CAD-Programme im Bauwesen. Die digitale Revolution des letzten Jahrzehnts hatte auch Auswirkungen auf die Bauplanung. Das Zeichenbrett wurde aus den Architektur- und Ingenieurbüros verbannt und die Arbeit wird in allen Bereichen durch den Computer bestimmt. In diesem Zeitraum setzten sich viele Innovationen im Bereich der CAD-Anwendungen durch. Heutige moderne CAD-Programme sind objektorientiert, verfügen über eine graphische Oberfläche und besitzen ein dreidimensionales Datenmodell. Die innovativen 3D-Datenmodelle der CAD-Programme ermöglichen nicht nur die Erstellung von Zeichnungen, sondern auch die Verwendung des Datenmodells für die Gebäudeausrüstung, Tragwerksplanung, Ausschreibung und Abrechnung des Bauwerkes. Die Programme besitzen eine mehrschichtige Architektur, welche die Möglichkeit der einfachen Änderung und Erweiterung der Anwendung bietet. Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung der Programmarchitektur und der Anforderungen an die Funktionalität, die Oberfläche und das Datenmodell moderner, objektorientierter 3D-CAD-Systeme für die Verwendung im Bauwesen. Für die Demonstration einer modernen Softwarearchitektur wurde das CAD-Programm GoCAD entwickelt, in welchem verschiedene moderne Architekturmuster exemplarisch implementiert wurden.

Architektur ist geprägt vom Wandel. Auch wenn viele Architekten den daraus resultierenden Verlust von Konstanz in der Architektur bemängeln, lohnt sich die Auseinandersetzung mit dem Wandel. Er beinhaltet Entwicklungsmöglichkeiten der Architektur, aus denen wiederum Rückschlüsse für das eigene Entwerfen gewonnen werden können. Da sich die Gründe des Wandels selten eindeutig bestimmen lassen, liegt der Interessensschwerpunkt der Dissertation auf dessen Erscheinungen. Die Aufmerksamkeit wird deshalb auf die wesentlichen Elemente der Architektur, nämlich Raum und Abschirmung, gerichtet. An ihnen werden die Prinzipien des Wandels beschrieben. Dazu werden die Veränderungen von Raum und Abschirmung exemplarisch an den privaten Wohnhäusern von Philip Johnson untersucht. Diese Analyse ergibt, dass sich der Wandel in der Transformation von Raumtyp und Abschirmung bzw. im Wechsel zwischen Raumtypen manifestiert. Während durch die Transformation ein Raumtyp weiterentwickelt wird - Mittel der Transformation sind z.B. die Verformung oder die Verselbständigung von Elementen-, steht der Wechsel von einem Raumtyp zu einem anderen für den fundamentalen Wandel eines Raum- und Gestaltungskonzeptes. Die Wohnhäuser von Philip Johnson können in Bezug auf den Wandel nicht als inhaltlich abschließend bezeichnet werden. Zum einen arbeitet Johnson bei den Wohnhäusern nur mit den vier Raumtypen „Das klar definierte Innen“, „Das Ineinanderfließen von Innen und Außen“, „Innen und Außen als Raumeinheiten“ und „Das Innen im Außen“, zum anderen blendet er z.B. konstruktive Aspekte, wie Bauteilstärken aus. Dennoch können aus der Untersuchung allgemeingültige Rückschlüsse gewonnen werden. Zunächst ist festzustellen, dass der Wandel nicht so komplex ist, wie er durch die Masse diffuser Erscheinungsformen der Architektur erscheint. Er ist rückführbar auf die Veränderungen von Raum und Abschirmung. Sie bilden gemeinsam ein gedankliches und gebautes System, innerhalb dessen sich Architektur bewegt. Dieses System ist offen für potentielle Entwicklungen, d.h. es lässt neue Raumtypen oder aber Veränderungen des Raumtyps und der Abschirmung zu. Darüber hinaus ermöglicht es ein systematisches Vorgehen beim Entwerfen. Entwurfsalternativen und -varianten können aufbauend auf diesen Erkenntnissen aus Raum und Abschirmung gezielt entwickelt werden.

Pflasterflächen bilden heute einen hohen Anteil der befestigten Siedlungsfläche. Dabei kommen diverse Pflastersysteme mit ganz unterschiedlichem VErsickerungsvermögen zum Einsatz. Die Quantifizierung des Abflussbeitrages der unterschiedlichen Befestigungsarten ist jedoch bislang mit erheblichen Unsicherheiten behaftet, da fundierte und ausreichend differenzierte Kennwerte zum Versickerungsvermögen fehlen. Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit wurde das Versickerungsvermögen gängiger Pflasterbauweisen systematisch untersucht. Den Kern der Untersuchung bilden mehrere hundert Messungen an Bestandflächen sowie im Labor. Im Zuge der Untersuchungen konnte eine Vielzahl gewinnbringender und teilweise neuer Erkenntnisse zur Charakterisierung und Quantifizierung des Versickerungsphänomens auf durchlässig befestigten Siedlungsflächen gewonnen und zur Ableitung substanzieller Anwendungsempfehlungen genutzt werden. Mit den erarbeiteten Versickerungskennwerten wird eine deutlich verbesserte und zugleich durch umfangreiche Messungen und Analysen abgesicherte Grundlage zur quantitativen Bewertung des Versickerungsvermögens bereit gestellt. Die Kennwerte tragen hierbei dem Einfluss wesentlicher Randbedingungen wie dem Eintrag von Feinpartikeln in den Fugenraum, der Niederschlagsintensität, dem Gefälle, der Liegezeit sowie der Nutzung Rechnung. Vielfach konnten anhand der Messwertanalysen Erkenntnisse früherer Untersuchungen bestätigt und mit messtechnisch abgesicherten Zahlenwerten untermauert werden. Ferner konnten für zahlreiche Belagsarten Häufigkeitsverteilungen des Versickerungsvermögens generiert werden, mit denen der ausgeprägte stochastische Charakter des Versickerungsverhaltens, der sich in einer enormen Variabilität des Versickerungsvermögens äußert, erstmals quantitativ umschrieben werden kann. Darüber hinaus wurde ein erster Schritt zu einer verbesserten urbanhydrologischen Erfassung des Abflussverhaltens versickerungsfähiger Siedlungsflächen getätigt. Neben der Ableitung von bauartspezifischen Abflussbeiwerten und Parameterempfehlungen zur Niederschlagsabflusssimulation wurde ein urbanhydrologischer Modellbaustein konzipiert. Die Infiltrationsprozesse werden hierbei über eine modifizierten Ansatz nach Horton/Paulsen abgebildet, bei dem die Berechnungsflächen in Teilflächen diskretisiert und mit nach Auftretenshäufigkeiten gestaffelten Parameterwerten verbunden werden. Der Ansatz hat sich als äußerst effektiv erwiesen und wird daher ausdrücklich zur weiteren programmtechnischen Umsetzung empfohlen.

Durch Modelle werden komplexe Zusammenhänge der Realität vereinfacht beschrieben. Die Frage, wie räumliche Objekte und Beziehungen vereinfacht werden, ist Gegenstand der Geomodellierung. Teil B der vorliegenden Arbeit gibt eine Ein-führung in Modelltypen und Methoden der Geomodellierung in den beiden Anwen-dungsdisziplinen Stadtplanung und Immobilienwirtschaft. Teil C fokussiert auf ein konkretes Anwendungsfeld der Geomodellierung: Behandelt wird die Modellierung von Angebot und Nachfrage sowie von Preisen und Leerständen auf Büroflächen-märkten. Teil D zeigt die Anwendung der Geomodellierung in der Büromarktanalyse anhand einer exemplarischen Geoinformationssystem-gestützten Fallstudie in Stuttgart. Geomodellierung greift dabei sowohl auf die Modellierung geometrischer Daten unter Rückgriff auf Städtebau, Geodäsie und Computergrafik zurück, als auch auf eine in der Tradition von Stadt- und Regionalökonomie stehende quantitative Mo-dellierung von (räumlichen) Ursache-Wirkungs-Beziehungen. Eine zentrale These der Arbeit besteht darin, dass diese beiden Modellierungsansätze sich zunehmend ineinander integrieren. Geoinformationssysteme bilden ein wichtiges Werkzeug zur parallelen Bearbeitung sowohl der graphischen als auch der alphanumerischen Datengrundlagen für Anwendungsfälle. Dabei müssen jedoch aktuelle technische Entwicklungen im geometrischen Bereich (3D-Stadtmodelle, nutzergenerierte Geodaten, Web-GIS), die umfangreiche wissenschaftliche Tradition der räumlichen-quantitativen Modelle von den systemdynamischen Modellen der sechziger Jahren bis zur Stadtsimulation von heute sowie neuere Erkenntnisse im Bereich der räumlichen Ökonometrie berücksichtigt werden. Die Bedeutung dieser Methoden und Werkzeuge der Geomodeliierung wird für verschiedene Anwendungsfelder in Stadtplanung und Immobilienwirtschaft diskutiert. Die Büromarktmodellierung als Anwendungsfeld der Geomodellierung kann sowohl auf planerisch-räumlich geprägte Ansätze zur Bedarfsprognose als auch auf öko-nometrische Ansätze zur dynamischen Modellierung von Büromarktzyklen zurückgreifen. Räumlich-ökonometrisch arbeitet das hedonische Preismodell zur regressionsanalytischen Bestimmung bspw. von Mieten, welches sich auch zur Abschätzung von Leerstandswahrscheinlichkeiten verwenden lässt. Es ist allerdings rein statisch. Um räumliche und dynamische Modelle auch in der Büromarktanalyse anwendbar zu machen, greift die Arbeit nach Darstellung der genannten Ansätze auf die Modelle der Stadtsimulation zurück und überträgt diese auf den Markt für Büroflächen. Die Anwendung der Modelle wird für private und öffentliche Akteure auf dem Büroflächenmarkt diskutiert. Die Anwendung der Modelle erfolgt exemplarisch in einer Fallstudie des Büroflächenmarktes der Stadt Stuttgart. Die Vorteile Stuttgarts liegen in der Verfügbarkeit umfangreicher Mikrodaten (Gebäudebestand, Umzugsdatensample). Zudem ist Stuttgart groß genug, um ein interessanter Büroflächenmarkt zu sein, aber wieder-um angesichts der Branchenstruktur repräsentativ genug, um auch als Vorbilduntersuchung für andere Städte gelten zu können. Als beschreibende Variable für die Schätzgleichungen werden durch den Einsatz des Geoinformationssystems Arc-View Bürogebäude und umziehende Nutzer durch Gebäude-, Lage- und Umfeld-eigenschaften beschrieben. Ein Mehrgleichungs-Marktzyklen-Modell, das hedonische Preismodell, die Übertragung des hedonischen Preismodells auf die Leer-standswahrscheinlichkeit sowie die Mikrosimulation werden abschließend für Stutt-gart ökonometrisch geschätzt und die Ergebnisse diskutiert.

Retentionsbodenfilter (RBF) werden in den letzten Jahren zunehmend zur weitergehenden Mischwasserbehandlung eingesetzt. Insbesondere bei empfindlichen Gewässern haben sich Retentionsbodenfilter als eine wertvolle Maßnahme zur Erfüllung der immissionsorientierten Anforderungen erwiesen, die sich vermehrt aus neuen europäischen Regelungen (EU WRRL, 2000) ergeben. Der überwiegend hohe Wirkungsgrad von RBF hinsichtlich der Elimi-nation von C-Verbindungen (CSB) und Ammonium (NH4) wurde mittlerweile an verschiede-nen Anlagen nachgewiesen. Es bestehen weiterhin Unsicherheiten hinsichtlich des Einflus-ses unterschiedlicher Beschickungs- und Betriebssituationen auf die Reinigungsleistung von Bodenfiltern. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Verbesserung des Kenntnisstan-des zur Belastbarkeit von RBF liefern. Im Vordergrund steht die Ermittlung des maximalen Frachtrückhaltes hinsichtlich organischen Kohlenstoffverbindungen und Stickstoffverbindun-gen unter hohen hydraulischen und stofflichen Belastungen. Die Untersuchungen wurden im Labormaßstab an Säulenmodellen mit zwei unterschiedli-chen Filtersubstraten durchgeführt. Durch die gezielte Variierung der Beschickungsmengen und Filtergeschwindigkeit wurde ein breites Spektrum unterschiedlicher Belastungszustände untersucht. Ferner wurden Sauerstoff- und Redoxpotential im Säulenablauf sowie im Filter-körper gemessen. In Anschluss an die Versuchsreihen wurden die Säulen abgebaut und ergänzende bodenkundliche und mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse einer ergänzenden Volumenbilanz zeigen, dass selbst in einem überstauten Filterkörper nicht alle Poren im mit Wasser gefüllt sind. Der in der eingeschlossenen Boden-luft enthaltene Sauerstoff trägt zur Wiederbelüftung des infiltrierenden Beschickungswassers bei. Die mikrobiell bedingten Unterschiede des O2-Verbrauchs im vertikalen Filterprofil haben zur Folge, dass in einem Filterkörper gleichzeitig aerobe, anoxische und anaerobe Zonen existieren können. Der Rückhalt von Ammonium hat sich als signifikant abhängig von der Filtrationsgeschwin-digkeit und der substratspezifischen Sorptionskapazität erwiesen. Die Gesamtbetrachtung der Stickstoffkomponenten und insbesondere NO3-Konzentrationsganglinien in Säulenablauf führt im Zusammenhang mit der Sauerstoffverfügbarkeit im Filterkörper zur Folgerung, dass NH4-Rückhalt nicht wie bisher als streng zweistufiger Prozess mit Teilschritten Sorption (in der Betriebsphase) und Nitrifikation (in der Trockenphase) angesehen werden kann. Die Er-gebnisse der Arbeit zeigen erstmals, dass unter bestimmten Bedingungen die Nitrifikation schon während der Betriebsphase stattfindet. Die Analyse des Sauerstoffverbrauchs in den Filterkörpern der untersuchten Säulen in Ver-bindung mit der CSB-Reinigungsleistung belegt, dass während der Betriebsphase auch für die CSB-Verbindungen ein unmittelbarer Abbau stattfindet. Unter aeroben Verhältnissen ist die Reinigungsleistung in allen untersuchten Säulen – unabhängig von Substrat und Filter-geschwindigkeit - weitgehend stabil.

Durchlaufende Verbundträger können mit dem Fließgelenkverfahren berechnet werden. Bei dieser Methode werden die plastischen Querschnitts- und Systemreserven ausgenutzt. Bisher war bei der Anwendung der Fließgelenktheorie die Betrachtung von großen Öffnungen im Steg nicht geklärt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden durchlaufende Verbundträger mit Öffnungen experimentell und numerisch untersucht. Mit den ermittelten Ergebnissen wurden zwei Bemessungsmodelle entwickelt, mit denen solche Verbundträger bemessen werden können. Bei dem ersten Bemessungsmodell handelt es sich um ein elastisch-plastisches Nachweisverfahren. Das Verfahren beruht auf einer elastischen Schnittgroßenermittlung, bei dem die Querschnitte plastisch nachgewiesen werden. Nach dem zweiten Nachweisverfahren werden die Durchlaufträger nach der Fließgelenktheorie plastisch-plastisch berechnet. Über die plastischen Tragfähigkeiten der Querschnitte werden die plastischen Systemreserven rechnerisch ausgenutzt. Dazu werden die möglichen kinematischen Ketten des Systems zusammengestellt und die jeweiligen Traglasten ermittelt.

Aufgrund ihrer Besonderheiten und Merkmalen ist die Innenstadt als wichtigster Stadtteil einer Stadt zu charakterisieren. Aufgrund der Zerstörungen durch den Zweiten Weltkrieg und den anschließenden Entwicklungen hat die Innenstadt an urbaner Qualität eingebüßt. Dies ist unter anderem darin begründet, dass eine Verdrängung der Wohnfunktion aus der Innenstadt an den Stadtrand oder ins Umland stattfindet. Die Stärkung der Wohnfunktion ist eine Grundvoraussetzung zur Wiedergewinnung urbaner Qualitäten und zur nachhaltigen Revitalisierung und Stabilisierung der Innenstadt. Das Wohnen an sich ist ein multidimensionales Phänomen mit vielfältigen Wirkungsgefügen und Verflechtungen. Zur Ableitung von Konzepten und Handlungsmaßnahmen sind die Wohnbedürfnisse der Bevölkerung durch verschiedene Klassifizierungen zu erheben und mit den so genannten Megatrends -allen voran der demografischen Entwicklung- und den spezifischen Kommunalsituationen zu überlagern. An diesem Prozess ist mit steigender Tendenz eine Vielzahl von öffentlichen und privaten Akteuren beteiligt. Gängige Darstellungsmethoden der Stadtplanung sind nur bedingt geeignet, die komplexen Wirkungsgefüge sowie die Ein- auf und Auswirkungen von Vorhaben als Informationen transparent und nachvollziehbar abzubilden. Der Einsatz von Mixed Reality-Techniken und von immersiven Szenarien zur Unterstützung von Entscheidungssituationen in stadtplanerischen Aufgabenfeldern ist als qualifizierend für diese einzustufen. Durch Mixed Reality-Techniken, die reale Gegebenheiten und virtuelle Objekte gleichzeitig überlagert abbilden, ist es im Sinne einer Ergebnisvisualisierung möglich, sowohl Handlungsbedarfe in der Bestandssituation zu identifizieren als auch die visuellen Ein- und Auswirkungen von Vorhaben originalmaßstäblich und dreidimensional zu simulieren. Darüber hinaus können auch originär nicht visuell wahrnehmbare Informationen visuell abgebildet werden. Neben den technischen Ausstattungen ist hierfür ein virtueller, generischer Datenschatten notwendig, der ein digitales Abbild der Realität und der geplanten Vorhaben darstellt. Der bislang theoretische Ansatz der immersiven Szenarien ist der nächste Schritt im Bereich der computergestützten Daten- und Informationsvisualisierung beziehungsweise -darstellung. Über die Ergebnisvisualisierung hinaus sind immersionserzeugende Systeme in der Lage, einen Benutzer in eine Situationsdarstellung zu versetzen, in der er nicht mehr zwischen realen und virtuellen Objekten unterscheiden kann. Zugleich bedeutet dies, dass er mit allen virtuellen Objekten intuitiv interagieren kann. Der Benutzer wird dadurch Teil des Szenarios. Seine Aktionen wirken sich wahrnehmbar rekursiv auf das Szenario aus. Sowohl Mixed Reality-Techniken als auch immersive Szenarien können für Entscheidungssituationen im Bereich des thematisierten Wirkungsgefüge ‚innerstädtisches Wohnen’ die Entscheidungsgrundlagen auf den Betrachtungsebenen Wohnstandort, Wohnanlage und Wohnung für alle beteiligten Akteure qualifizieren. Sie sind geeignet, um Handlungserfordernisse transparent und nachvollziehbar abzubilden sowie die visuell wahrnehmbaren und originär nicht visuell wahrnehmbaren Konsequenzen von Wohnbauvorhaben abzuschätzen. Anhand des innerstädtischen Projektes „Glockencarré Kaiserslautern“ wurden hierzu die Möglichkeiten der Augmented Reality-Technik (als eine Ausprägung der Mixed Reality-Techniken) aufgezeigt und die Einsatzmöglichkeiten für unterschiedliche Akteursgruppen charakterisiert.

Die Begrenzung und Minimierung der Belastung der Bevölkerung durch Umgebungslärm ist ein wichtiges Handlungsfeld der Raumplanung und insbesondere der Stadtplanung als koordinierender Gesamtplanung auf örtlicher Ebene. Obwohl für die Immissionssituation empfindlicher Gebiete in vielen Fällen nicht nur eine Anlage, sondern die Kombination mehrerer, z. T. unterschiedlicher Emittenten maßgeblich ist, fehlt bisher ein fachlich abgesichertes und in der Planungspraxis anwendbares Konzept zur Modellierung und zum Management kombinierter Umgebungslärmimmissionen. Die unter dem Stichwort ’Gesamtlärm’ geführte fachliche und rechtliche Diskussion hat sich in diesem Zusammenhang bislang sehr stark auf Summationsregeln für Immissionspegel und daraus abgeleitete Belastungsgrenzwerte reduziert. Zielsetzung der Arbeit ist es, eine strukturierte Modellierung als Basis für ein Managementkonzept zu erarbeiten, das die Erfassung und Interpretation kombinierter Umgebungslärmbelastungen ermöglicht. Maßgeblich für die Modellierungsparadigmen ist der Anspruch, die Anforderungen und Handlungsspielräume der Stadtplanung zu berücksichtigen, sich also an praktisch verfügbaren und planerisch steuerbaren Daten und Erkenntnissen zu orientieren, mit Unschärfen transparent umzugehen und auch die im internationalen Umfeld schon praktisch angewandten Konzepte auf Übertragbarkeit zu untersuchen. Der dafür gewählte Modellierungsansatz basiert auf der Charakterisierung des Umgebungslärms als Interaktion zwischen emittierenden und empfindlichen Raumnutzungen und damit als Raumnutzungskonflikt, der sich zum Einen als räumliches Risiko (z. B. für die menschliche Gesundheit) und zum Anderen als Ressourcenkonflikt um die Ruhe als Qualitätsmerkmal von Standorten darstellen lässt. Durch die Vielzahl der in die Modellierung einzubeziehenden Elemente und Parameter in den Bereichen Emission, Transmission, räumliche Immission, Exposition und Lärmwirkung ergibt sich die Notwendigkeit, neben fachlichen Vereinfachungen auch räumliche Abschichtungen vorzunehmen. Im Ergebnis wird ein dreistufiges Modellkonzept vorgeschlagen, das auf der ersten Stufe - Raumbezogenes Belästigungsrisiko - Optimierungskriterien für Gesamträume mit dem Ziel der Risikominimierung auf Basis vorliegender, stark generalisierender Belästigungskenngrößen herleitet und sich vor allem für räumlich übergeordnete Planungsaufgaben wie die Flächennutzungs- und die Gesamtverkehrsplanung eignet. Als räumliche Konkretisierung wird für die Bearbeitung quartiersbezogener Planungsaufgaben eine Modellebene ’Ruhezonierung’ vorgeschlagen, die sich vom Risikoansatz löst und Maßstäbe für die qualitätsorientierte Optimierung kleinräumiger Immissionssituationen enthält. Die letzte, in der Arbeit nur skizzierte Modellebene - Lokale akustische Qualität - enthält gebäudebezogene Ansätze zur Qualitätssteigerung. Damit entsteht ein durchgängiges Managementkonzept zur Anwendung in der örtlichen Gesamtplanung, das versucht, die vorhandenen Erkenntnisse der Lärmwirkungsforschung unter Beachtung der Datenqualität und des erforderlichen Detaillierungsgrads in schlüssiger und anwendbarer Weise für die räumlichen Handlungsebenen der Stadtplanung nutzbar zu machen.

Retentionsbodenfilter dienen der weitergehenden Behandlung von Entlastungsabflüssen konventioneller Regenüberlaufbecken. Sie kommen zum Einsatz, wenn der Schutz des betroffenen Gewässers eine Reduzierung der Belastung durch Mischwassereinleitungen erfordert. Verschiedene Untersuchungen an Pilotanlagen belegen zwar grundsätzlich eine hohe Reinigungsleistung der Filterpassage, eine gesicherte Prognose der Wirksamkeit und eine Optimierung des Verfahrens erfordern jedoch eine Weiterentwicklung des vorhandenen Kenntnisstandes. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zu einem besseren Verständnis der bei der Filterpassage in RBF ablaufenden Reinigungsprozesse liefern. Im Vordergrund stehen dabei Rückhalt und Umsatz organischer Kohlenstoffverbindungen und Stickstoffverbindungen. An einer großtechnischen Anlage wurden über zwei mehrmonatige Messphasen zu- und abfließende Stoffströme erfasst. Durch die gezielte Beeinflussung des Beschickungsverhaltens wurde ein breites Spektrum unterschiedlicher Belastungszustände realisiert. Ergänzend hierzu wurden bodenkundliche Versuche durchgeführt, die der Untersuchung des Stoffumsatzes während der Trockenphasen zwischen den Beschickungsereignissen dienten. In Laborversuchen wurden darüber hinaus einzelne Teilprozesse des Stoffrückhaltes isoliert und unter definierten Randbedingungen betrachtet. Die Ergebnisse belegen, dass die Reinigungswirkung von Retentionsbodenfiltern in Bezug auf NH4 überwiegend auf einem zweistufigen Prozess beruht. Während der Durchströmung wird NH4 im Filterkörper sorbiert, um in der anschließenden Trockenphase nitrifiziert zu werden. Dauerhafte Beschickungen, wie sie unter starkem Fremdwassereinfluss auftreten, können zu einem Durchbruch der NH4-Konzentration führen. Unmittelbar nach dem Ende der Durchströmung setzt mit der Wiederbelüftung des Filterkörpers eine intensive Nitrifikation ein. Das Sorptionsvermögen regeneriert sich innerhalb weniger Tage annähernd vollständig. Bei der Prognose der Wirksamkeit von Retentionsbodenfilter mit Hilfe von Simulationsmodellen kann der NH4-Rückhaltes vereinfacht als Speicher dargestellt werden. Organische Kohlenstoffverbindungen – repräsentiert durch den CSB – weisen ein weniger eindeutiges Verhalten auf. Die partikuläre Fraktion wird während des Betriebs weitgehend an der Filteroberfläche zurückgehalten und in den Trockenphasen mineralisiert. Diese Wirkung kann als unbegrenzter Speicher modelliert werden. Hinsichtlich der gelösten Anteile konnte nicht eindeutig ermittelt werden, ob der unmittelbare Abbau während der Durchströmung dominiert oder ob auch diese Anteile wie das NH4 zunächst sorbiert werden. Die Wirkung der Filterpassage auf die gelösten und feindispersen Anteile des CSB kann annähernd durch einen konstanten Wirkungsgrad beschrieben werden.

Die Raumplanung als das Instrument der Gestaltung und Steuerung der Raumentwicklung sieht sich aufgrund gesellschaftlicher Entwicklungen in Richtung einer zunehmenden Ökonomisierung gesellschaftlicher Bereiche, einer verstärkten Individualisierung der Gesellschaft, der anhaltenden Ausdifferenzierung der Lebensstile und einer stetig zunehmende Skepsis bzw. Ablehnung staatlicher Vorgaben, einem zunehmenden Rechtfertigungsdruck gegenüber. Die Flächennutzungsplanung als örtliche Gesamtplanung steht mit ihrer Stellung zwischen zunehmend „schlankeren“ Regionalplänen und zunehmend Vorhaben- und projektorientierten Bebauungsplänen dabei in einem besonderen Spannungsfeld. Einerseits wird die Bedeutung einer zeitgemäßen städtebaulichen Gesamtplanung als Steuerungsinstrument für die Entwicklung der Gemeinde angesichts dieser Trends immer wichtiger und die Flächennutzungsplanung als Instrument in seiner Funktion vom Gesetzgeber mit den letzten zwei Baurechtsnovellen gestärkt. Andererseits kommt gerade der Flächennutzungsplanung in der Praxis nicht die vom Gesetzgeber vorgesehene strategische Bedeutung zu. Dabei fehlt es bisher an einer systematischen Erhebung der Steuerungswirkung der Flächennutzungsplanung und damit auch ihrer Leistungsfähigkeit als Steuerungsinstrument. Mit dem EAG Bau 2004 wurde eine „Überprüfungsregelung“ eingeführt, die vorsieht, dass Flächennutzungspläne spätestens alle 15 Jahre nach ihrer Aufstellung überprüft und wenn nötig an neue städtebauliche Entwicklungen angepasst werden. Diese Regelung zusammen mit der Pflicht zur Durchführung eines Monitoring im Rahmen der Umweltprüfung sollte den Gemeinden die Anregung gegeben, sich regelmäßig Rechenschaft darüber abzulegen, was aus der bisherigen Flächennutzungsplanung geworden ist, welche Planungen zwischenzeitlich realisiert wurden und wie sie sich auf die städtebauliche Gesamtordnung ausgewirkt haben. Die in dieser Arbeit entwickelten konzeptionellen und methodischen Vorschläge für eine umfassende Evaluation der Flächennutzungsplanung mit den Bausteinen „Evaluation der Formerfordernisse“, „Evaluation der Inhalte des FNPs“ und „Evaluation der Effizienz des Planverfahrens“ bedürfen weiterer praktischer Erprobungen, bevor weitergehende Folgerungen für Lernprozesse und Verbesserungsvorschläge hinsichtlich der Steuerungswirkung der Flächennutzungsplanung und der Effizienz des Planverfahrens zur Aufstellung eines FNPs gezogen werden können. Deutlich wurde anhand des ersten Praxistests aber bereits, dass mit der entwickelten Evaluationsmethode auf der einen Seite der gesetzlichen Forderung nach einer Überprüfung der Flächennutzungsplanung nachgekommen werden kann und auf der anderen Seite nützliche Bausteine für das Monitoring und die planerische Berücksichtigung der Ergebnisse des Monitoring liefern kann. Zudem ergab der Praxistest erste Hinweise auf neuralgische Punkte in den Bereichen Steuerungswirkung der Darstellungen, der Beteiligungsphasen sowie der Effizienz des Planverfahrens, auf deren Basis Verbesserungsvorschläge formuliert werden konnten.

Regenüberlaufbecken (RÜB) sind wichtige Bauwerke in Entwässerungsnetzen nach dem Mischverfahren. Sie tragen durch ihre Rückhaltewirkung dazu bei, den Schmutzaustrag in die Gewässer zu vermindern und die nachfolgende Kläranlage während der Niederschlagsereignisse zu entlasten. Obwohl nach einheitlichen Richtlinien bemessene Regenüberlaufbecken in großer An-zahl in Deutschland in Betrieb sind, ist über die Wirkung dieser recht teuren Bauwerke noch sehr wenig bekannt. Das gilt auch für alternative Anlagen wie hydrodynamische Abscheider und Kombinationsbauwerke, die in den letzten Jahren gebaut worden sind. Hier knüpft die vorliegende Arbeit an, deren Ziel es war, die Wirkung eines Kombinati-onsbauwerks in Bexbach/Rothmühle, bestehend aus Durchlaufbecken im Nebenschluss und zwei parallel beschickten hydrodynamischen Abscheidern als Trennbauwerke, zu untersuchen und modelltechnisch nachzubilden. Am Anfang der Arbeit steht ein Exkurs über Anlagen der Regenwasserbehandlung im Mischsystem und Faktoren, die für deren Reinigungswirkung maßgebend sind. Es wer-den die Grundlagen der Sedimentation und Ansätze zur Bilanzierung von Wirkungsgrad und Effektivität behandelt. Die Bedeutung des Bilanzierungszeitraums wird herausgestellt. Anschließend werden die Randbedingungen für die Untersuchungen des RÜB Bex-bach/Rothmühle sowie die Konzeption und der Betrieb des Bauwerks erläutert. Um die Wirkungsweise des Bauwerks zu ermitteln, wurden umfangreiche Messungen der Abflussquantität und -qualität an verschiedenen Punkten des Bauwerks durchgeführt. Die gemessenen Daten dienten dann als Grundlage zur Bestimmung der Wir-kungsgrade und Effektivitäten der einzelnen Anlagenteile sowie der Gesamtanlage für einige Entlastungsereignisse. Die Ergebnisse der Auswertungen über die Reinigungswirkung wurden mit den Resultaten ähnlicher Untersuchungen an anderen Anlagen verglichen und es wurde eine qualitative Wertung des untersuchten Bauwerks vorgenom-men. Im nächsten Schritt wurden sowohl die Ergebnisse der Untersuchungen als auch eines Tracerversuchs dazu genutzt, ein MATLAB/SIMULINK-Modell zur Nachbildung der Reinigungsvorgänge zu entwickeln. Durch die Verknüpfung dieses Modells mit dem Schmutzfrachtmodell WKosmoCOM gelang es, das Langzeitverhalten des Kombinati-onsbauwerks zu untersuchen. In einer vergleichenden Betrachtung der langfristigen Entlastungstätigkeit der unter-suchten Anlage mit der eines fiktiven Durchlaufbeckens im Nebenschluss herkömmli-cher Bauart wurde abgeschätzt, ob Speichervolumen durch den Einsatz der Kombinati-on von Wirbelabscheider und Durchlaufbecken eingespart werden kann. Die angesetzte Reinigungswirkung des fiktiven Durchlaufbeckens orientierte sich dabei an derjenigen, die für die Durchlaufbeckenstufe des untersuchten Bauwerks festgestellt wurde zuzüglich eines Aufschlags zur Verbesserung der Rückhaltewirkung. In mehreren Simulationsläufen auf der Basis des MATLAB/SIMULINK-Modells, gekoppelt mit dem Schmutzfrachtmodell WKosmoCOM, wurde das Volumen des fiktiven Beckens variiert, bis die Rückhaltewirkung der des realen Beckens entsprach. Der aus dem Vergleich resultierende Volumenunterschied ist ein Maß für das Einsparpotenzial. Die Simulationen erga-ben, dass die Reinigungswirkung des untersuchten Kombinationsbauwerks durch ein herkömmliches Durchlaufbecken erreicht wird, dessen Speichervolumen um etwa 17% größer ist.

Die Arbeit beschäftigt sich im wesentlichen mit den aktuell zur Verfügung stehenden Werkzeugen der Behandlung von Unsicherheiten in den Ergebnissen von Grundwassermodellen im Zusammenhang mit der Anwendung der Modelle bei der Planung von hydraulischen Sanierungen des Untergrundes. Untersucht wird die Eignung verschiedener Verfahren für eine praxisbezogene Anwendung. Als Ergebnis werden Empfehlungen zur Verwendung der Methoden in Abhängigkeit der hydrogeologischen Gegebenheiten und Hinweise zur Weiterentwicklung der Verfahren formuliert. Die Resultate von Grundwassermodellen werden zu Prognosezwecken in unterschiedlichen Zusammenhängen eingesetzt. Dazu gehören u.a. die Konzipierung von hydraulischen Sanierungsmaßnahmen. Für eine effiziente Ausführung einer Sanierung sollten Überdimensionierungen der notwendigen Einrichtungen (Brunnen, Pumpen, Aufbereitung) vermieden werden. Die hier untersuchten Methoden können dabei vorteilhaft eingesetzt werden, da sie es prinzipiell erlauben, die notwendigen Sicherheitszuschläge zu verringern und Erfolgswahrscheinlichkeiten für unterschiedliche Auslegungsvarianten anzugeben. Erfolgswahrscheinlichkeit bedeutet z.B. mit welcher Wahrscheinlichkeit ein einzuhaltender Grenzwert an einem bestimmten Punkt unterschritten wird. Die aktuell in der Praxis eingesetzten deterministischen Modelle können stattdessen nur einen Wert liefern, der eine nicht bekannte Eintretenswahrscheinlichkeit besitzt. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Methoden der stochastischen Simulation, zusammen mit einer Grundwassermodellierung einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der oben dargestellten Situation leisten können. Hierzu wird das SUFIX-Verfahren eingesetzt, das es erlaubt neben den Verfahren der Geostatistik (z.B. stochastische Simulation) auch den Sachverstand des Hydrogeologen, der sich meist nicht in ’harten’ Zahlenwerten ausdrücken lässt, zwanglos zu integrieren. Beispiele hierfür sind Kenntnisse über großskalige Strukturen, wie Paläorinnen, die mit den Voraussetzungen für den Einsatz von stochastischen Simulationen nicht vereinbar sind Auch sind vorhandene Informationen, die mit einer relative hohen Unsicherheit behaftet sind (soft data) in diesem Konzept verwertbar. Die Eingangsdaten eines Grundwassermodells liegen i.d. Regel nur als sporadische Punktmessungen vor und müssen durch Interpolation oder stochastische Simulation generiert werden, um ein lückenloses Abbild des Untergrundes bzw. der Eigenschaften des Untergrundes zu erhalten. Liegt ein vollständiges interpoliertes Abbild (hydrogeologisches Modell) vor, muss wiederum eine Vereinfachung vorgenommen werden, da ein numerisches Modell nur punkt- bzw. flächengemittelte Eingabedaten verwenden kann. Der hierdurch bedingte Verlust an Information über die Variabilität der Modellparameter unterhalb der räumlichen Modelldiskretisierung wirkt sich vor allem bei der Stofftransportmodellierung aus, da hier die Ausbreitung entlang bevorzugter Fließwege eine entscheidende Rolle spielen kann. Eine zusätzliche Quelle der Unsicherheit entsteht dadurch, dass die Lage dieser Strukturen und ihr räumlicher Zusammenhang (Topologie) nicht hinreichend bekannt sind. Anhand zweier Fallbeispiele aus der praktischen Anwendung von numerischen Modellen wird nachgewiesen, dass sich das SUFIX-Verfahren generell als geeignet zur Quantifizierung von Prognoseunsicherheiten darstellt. Vorteile des Verfahrens sind die Kombinationsmöglichkeiten mit beliebigen Methoden zur Abbildung der Untergrundheterogenität. Es können z.B. stochastische Simulationen oder auch eine konstante manuelle Zonierung verwendet werden. Ein weiterer gewichtiger Vorteil ist der, dass die Berechnungsmethodik der Grundwasserströmung und des Stofftransportes keinen Einschränkungen, wie Linearisierung der Gleichungen u.ä. unterworfen ist. Ebenso sind beliebige Randbedingungen verwendbar, wobei auch der Typ der Bedingungen als unsicherer Parameter eingesetzt werden kann. Sollen die Parameter optimiert werden, ist in praktischen Anwendungsfällen die Kopplung von stochastischer Simulation und z.B. einem Bayes'schen Updating-Verfahren eine einfach zu implementierende Lösung. Hiermit ist dann auch die Kalibrierung beliebiger Randbedingungen möglich, die z.B. als Parameter mit einer nominalen Kodierung berücksichtigt werden können. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass das Verfahren zur Abbildung der Heterogenität dem Aquifer angepasst gewählt werden muss. Gauss-basierte Verfahren, wie Turning-Bands, sind demnach am ehesten für die Simulation von relativ homogenen Aquiferen geeignet, während bei sehr heterogenen Strukturen, d.h. großer Variabilität der Parameterwerte, am ehesten Indikator-basierte Verfahren in Frage kommen. Noch besser schneidet in diesem Fall die manuelle Zonierung ab, was vor allem damit zu erklären ist, dass bei sehr heterogenen Untergrundverhältnissen v.a. die Struktur mit eventuell nur deterministisch erfassbaren übergeordneten Elementen von ausschlaggebender Bedeutung ist. Als Simulationsverfahren mit dem größten Entwicklungspotential kann man generell diejenigen Verfahren ansehen, die auch nicht Gauss-verteilte Daten verwenden, wie z.B. die hier verwendeten Indikatorbasierten Verfahren. Als ebenfalls sehr gut geeignete Verfahren stellten sich Simulated Annealing in der Variante als Postprozessor zusammen mit einem frei definierbaren ’Trainingsbild’ dar. Die Untersuchungsergebnisse zeigten aber auch, dass neben der Wahl der geeigneten mathematischen Methoden eine weitere grundlegende Bedingung erfüllt sein muss, nämlich ein widerspruchsfreies und stimmiges, an den Einsatzzweck angepasstes konzeptionelles hydrogeologisches Modell. Zu dessen Konzeption muss der Anwender bzw. Modellierer über Kenntnisse der großräumigen Strukturen verfügen, die sich aus der Genese des Untergrundes ergeben und nur durch eine fachliche Interpretation erreichbar sind. Hierzu gehören Schichtungen, Paläorinnen, anisotrope Bodeneigenschaften durch Terrassierung, usw.. Die Einbeziehung dieser Expertenkenntnisse, sowie die Sicherstellung eines geeigneten hydrogeologischen Modells für die numerische Modellierung sind Themenbereiche, die im Zusammenhang mit einer Unsicherheitsanalyse noch erheblichen Forschungsbedarf aufweisen.

Inappropriate speed is the most common reason for road traffic accidents world wide. Thus, a necessity for speed management exists. The so-called SUNflower states Sweden, the United Kingdom and the Netherlands - each spending strong effort in traffic safety policies - have great success in reducing mean road speeds and speed variances through speed management. However, the effect is still insufficient for gaining real traffic safety. Thus, there is a discussion to make use of technical in-vehicle devices. One of these technologies called Intelligent Speed Adaptation (ISA) reduces vehicle speeds. This is done either by warning the driver that he is speeding, or activating the accelerator pedal with a counterforce, or reducing the gasoline supply to the motor. The three ways of reducing the speed are called version 1-3. The EC-project for research on speed adaptation policies on European roads (PROSPER) deals with strategic proposals for the implementation of the different ISA-versions. This thesis includes selected results of PROSPER. In this thesis two empiric surveys were done in order to give an overview about the basic conditions (e.g. social, economic, technical aspects) for an ISA implementation in Germany. On one hand, a stakeholder analysis and questionnaire using the Delphi-method has been accomplished in two rounds. On the other hand, a questionnaire with speed offenders has been accomplished, too, in two rounds. In addition, the author created an expert pool consisting of 23 experts representing the most important fields of science and practice in which ISA is involved. The author made phone or personal interviews with most of the experts. 12 experts also produced a detailed publication on their professional point of view towards ISA. The two surveys and the professional comments on ISA led to four possible implementation scenarios for ISA in Germany. However, due to a strong political opposition against ISA it is also thinkable that ISA is not implemented or the implementation process starts after 2015 (i.e. outside the aimed period of time). The scenarios are as follows: A) Implementation of version 1 by market forces with governmental subventions. B) Implementation of version 2 by market forces supported by traffic safety institutions and image-making processes. C) Implementation of a modified version 3 by law for speed offenders instead of cancellation of the driving licence. D) Implementation of various versions in Germany because of a broad implementation of ISA in the SUNflower states. X) Non-implementation of ISA leads to the necessity of alternative speed management measures. The author prefers scenario B because - ceteris paribus - it seems to be the most likely way to implement the technology. As soon as ISA reaches technical maturity, the implementation process has to be accomplished in three steps. 1) Marketing and image making 2) Margin introduction 3) Market penetration This implementation process for ISA by market forces could effect a percentage of at least 15% of all vehicles equipped with ISA before the year 2015.

In Deutschland und einigen anderen Ländern ist das Mischsystem weit verbreitet. Aus diversen Gründen (z.B. aus Kostenaspekten) ist es aber bei Regenwetter nicht immer möglich, den gesamten Mischwasserabfluss auch zur Kläranlage weiter zu leiten. Ein gewisser Anteil des Mischwasserabflusses muss daher entweder im Kanalnetz zwischengespeichert oder aber über Entlastungsbauwerke direkt in die Einleitgewässer abgeschlagen werden, woraus erhebliche Gewässerbelastungen resultieren können. Hinzu kommt, dass die Teilsysteme "Kanalnetz" und "Kläranlage" meist noch unabhängig voneinander betrieben werden, sodass es zu Entlastungsereignissen kommen kann, obwohl zur gleichen Zeit an anderer Stelle im Gesamtsystem noch freie Speicher- und/oder Behandlungskapazitäten zur Verfügung stehen. Deshalb gewinnen seit einigen Jahren sog. integrierte Ansätze an Bedeutung, die versuchen, Kanalnetz und Kläranlage mit Hilfe von MSR-Technik in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Leistungsfähigkeit dieser Teilsysteme zu betreiben, um dadurch die Emissionen und ggf. die Kosten zu verringern. Man kann daher in der neueren Literatur zahlreiche Veröffentlichungen zu diesem Themenkomplex finden, die sich jedoch bisher praktisch nur mit Durchlaufkläranlagen beschäftigt haben. SBR-Kläranlagen wurden diesbezüglich bisher vernachlässigt, obwohl diese Technologie prinzipiell durch eine ganze Reihe von Vorteilen gekennzeichnet ist. Zahlreiche großtechnische SBR-Kläranlagen belegen zudem, dass sich dieses Verfahren auch sehr gut zur Mischwasserbehandlung eignet. Wegen dieser Randbedingungen erschien es sinnvoll, auch integrierte MSR-Strategien für SBR-Anlagen zu entwickeln. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher auf der 2000 in Betrieb genommenen SBR-Kläranlage Messel (5.500 EW) zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um den Nutzen und die Machbarkeit derartiger Konzepte zu untersuchen. Diese nach den üblichen Regelwerken für Nitrifikation, Denitrifikation, biologische Phosphorelimination und aerobe Schlammstabilisierung bemessene Kläranlage ist typisch für eine Reihe weiterer ähnlicher Anlagen. Um das Potenzial eines integrierten Ansatzes zu ermitteln, wurden detaillierte Kanalnetz- und Kläranlagenmodelle erstellt und kalibriert, mit denen zahlreiche Untersuchungen durchgeführt wurden. Ferner wurden die umfangreichen Betriebsdaten ausgewertet. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Anlage über beachtliche Reserven verfügt, die z.B. für Zwecke einer erhöhten Mischwasserbehandlung genutzt werden könnten. Mit Hilfe der Modelle und ergänzender großtechnischer Untersuchungen wurden anschließend verschiedene integrierte MSR-Strategien am Computer entwickelt und bezüglich ihres Nutzens bewertet. Die Ergebnisse der integrierten Simulation zeigen beispielsweise, dass es mit Hilfe dieser Strategien möglich erscheint, die Zuflussmenge zur Kläranlage um bis zu 50 % über den Planungswert zu erhöhen, ohne die strengen Überwachungswerte zu überschreiten. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass es durch eine Erhöhung der Zuflussmenge möglich ist, die Gesamtemissionen aus Kanalnetz und Kläranlage - v.a. bezüglich CSB - und die Anzahl der Entlastungsereignisse deutlich zu verringern. Eine durchgeführte Kostenbetrachtung verdeutlicht, dass ein derartiger Ansatz - trotz der geringen Größe dieser Anlage - nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch sinnvoll ist. Damit erscheint es wünschenswert, dass zukünftig auch die großtechnische Umsetzung integrierter Ansätze für SBR-Kläranlagen und Mischkanalisationen in Angriff genommen wird, um die bisher gewonnenen Erkenntnisse in der Praxis zu verifizieren.

Die vorliegende Arbeit behandelt Algorithmen zur nichtlinearen statischen und dynamischen Analyse von rotationssymmetrischen Schalenstrukturen aus Stahlbeton. Hierzu werden die Grundlagen eines zweiaxialen Stahlbetonmodells beschrieben, das die Erfassung von Vorschädigungen erlaubt. Dieses Modell findet Berücksichtigung innerhalb einer geometrisch und physikalisch nichtlinearen Flächentragwerkstheorie, die im Rahmen einer inkrementell iterativen FE-Formulierung für ein doppelt gekrümmtes Schalenringelement unter Herleitung sämtlicher Elementbeiträge umgesetzt wird. Somit wird ein wichtiger Beitrag zur allgemeinen Theorie und Numerik von Ringelementen geleistet. Ferner wird zur Lösung des nichtlinearen Bewegungsdifferentialgleichungssystems die Anpassung von bekannten Zeitintegrationsverfahren an das Ringelementkonzept vorgeführt; ein weiterer wesentlicher neuartiger Aspekt besteht darüber hinaus in der Verwendung modaler Lösungsverfahren mit Berücksichtigung von Nichtlinearitäten bei inkrementell iterativer Bestimmung der Beteiligungsfaktoren. Im Mittelpunkt der baupraktischen Anwendung der vorgestellten Elemente und Algorithmen steht die Auslegung von Rotationsschalen gegen Erdbebeneinwirkungen. Hierbei werden insbesondere an ausgewählten Beispielen des konstruktiven Ingenieurbaus wie am Spezialfall eines Naturzugkühlturms nichtlineare dynamische Effekte aufgezeigt und erläutert sowie deren Konsequenzen auf die Tragwerksauslegung erörtert.

In dem empirischen Forschungsprojekt werden Empfehlungen für die Gestaltung der Schnittstelle ÖPNV - CarSharing in der Kombinierten Mobilität gegeben. Im Rahmen von Modellprojekten in Mannheim und Aachen wurden der Annahmeprozess, das Mobilitätsverhalten und die Kundenzufriedenheit untersucht, um Effekte und Erfolgsfaktoren Kombinierter Angebote zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass alle Beteiligten von der Zusammenarbeit profitieren. Der ÖPNV kann durch CarSharing vorhandene Kunden binden und neue Kundengruppen ansprechen. Bekanntheitsgrad und Kundenzahlen von CarSharing können gesteigert werden. CarSharing eignet sich als den ÖPNV ergänzendes Verkehrsmittel. Aufgabenträger und Verkehrsunternehmen müssen eine aktive Rolle in der Kooperation übernehmen und CarSharing in das ÖV-Angebot integrieren. Mit der Erweiterung des Umweltverbundes um die 4. Säule CarSharing und einer konsequenten Vernetzung der Verkehrsmittel wird ein wesentlicher Beitrag für einen umwelt- und umfeldverträglichen Stadtverkehr geleistet. Gleichzeitig wird der ÖPNV durch den innovativen Baustein CarSharing attraktiver.

Parkmanöver sind ein häufig auftretender Bestandteil des urbanen Verkehrsgeschehens. Über den Einfluss von Parkmanövern auf Verkehrsablauf und Verkehrssicherheit lagen bisher nur teilweise Kenntnisse von eher qualitativem Charakter vor. Ziel dieser Arbeit war es, in einem ersten (empirischen) Schritt die vorliegenden Kenntnisse zu ergänzen und zu quantifizieren und in einem zweiten Schritt ein Simulationsmodell zu entwickeln, mit dessen Hilfe sich Aussagen zu weitergehenden Fragestellungen unter variierenden Randbedingungen machen lassen. Im ersten Schritt wurden im Rahmen des Forschungsprojektes "Linksparken in städtischen Straßen" ca. 3.400 Parkmanöver in Längsrichtung dokumentiert und bzgl. ihres Einflusses auf Verkehrsablauf und Verkehrssicherheit analysiert. Dabei wurden insbesondere auch (illegale) Parkmanöver entgegen der Fahrtrichtung (Linksparken) betrachtet und mit dem heute vorgeschriebenen Rechtsparken verglichen. Die wichtigsten Ergebnisse des empirischen Teils waren: - Die Analyse der amtlichen Unfallstatistiken ergab, dass Parkmanöver generell einen eher geringen Einfluss auf die Verkehrssicherheit haben, zumal beim Ein- und Ausparken meistens Bagatellschäden verursacht werden. In einer zusätzlichen Befragung von 118 Polizeidienststellen speziell zum Linksparken stellte sich heraus, dass Linksparken im Unfallgeschehen derzeit keine nennenswerte Rolle spielt, dass aber die beim Ausparken eingeschränkte Sicht des Fahrers auf die Fahrbahn als Gefährdungspotenzial angesehen wird. - Bei den Erhebungen wurden acht Parkmanöver (0,2%) erfasst, durch die Konflikte verursacht wurden, Unfälle ereigneten sich nicht. Ein gehäuftes Auftreten von Konflikten bei bestimmten Parkmanövern oder bestimmten Abschnitten davon war (auch aufgrund der geringen Anzahl der Konflikte) nicht feststellbar. - In Straßen mit sehr geringem Verkehrsaufkommen wurde teilweise fast die Hälfte aller Parkmanöver entgegen der Fahrtrichtung durchgeführt. Dieser Anteil nimmt mit zunehmendem Verkehrsaufkommen ab, da Parkstände auf der linken Seite nicht mehr ohne Behinderung des Gegenverkehrs belegt und verlassen werden können. - Beim Ausparken von links befindet sich der Fahrer auf der der Fahrbahn abgewandten Seite. Insbesondere durch größere Fahrzeuge wie z.B. Lieferwagen kann dann die Sicht auf den fließenden Verkehr so weit eingeschränkt sein, dass das Fahrzeug relativ weit in die Fahrbahn einfahren muss, bevor der Fahrer das Verkehrsgeschehen überschauen kann. Dies wird vor allem auf Straßen mit Geschwindigkeiten von über 30 km/h als unvertretbares Sicherheitsrisiko angesehen. In solchen Straßen sollte daher auch im Falle einer Novellierung der StVO von einer Legalisierung des Linksparkens abgesehen werden. - Rechts rückwärts durchgeführte Parkmanöver verursachen am häufigsten Wartezeiten im fließenden Verkehr, wobei auch die Länge der verursachten Wartezeiten bei diesem Manöver am größten ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass nachfolgende Fahrzeuge häufig relativ dicht auf ein einparkendes Fahrzeug auffahren und so (1) dieses am einparken hindern und (b) das einparkende Fahrzeug selbst nicht überholen können, ohne vorher zurückzustoßen. Im Vergleich zu den Wartezeiten, wie sie durch Lichtsignalanlagen verursacht werden, sind die durch Parkmanöver verursachten Wartezeiten jedoch sehr gering. Im zweiten Schritt der Arbeit wurden die Ergebnisse der Empirie in das mikroskopische Simulationsmodell EPAVA (Einfluss von PArkmanövern auf den VerkehrsAblauf) implementiert. Da für das Auftreten von Unfällen oder Konflikten in der Empirie aufgrund deren Seltenheit keine Regeln abgeleitet werden konnten, werden diese nicht simuliert. Simuliert wird der Einfluss von Parkmanövern auf den Verkehrsablauf, wobei die Randbedingungen des simulierten Streckenabschnittes vom Benutzer interaktiv definiert werden können. Parameter zur Beurteilung des Verkehrsablaufs sind neben den Wartezeiten im fließenden Verkehr die Parkraumauslastung und die Entstehung von Parksuchverkehr. Damit stehen Informationen zu Parametern zur Verfügung, die empirisch nicht erhoben werden können. In der Anwendung von EPAVA wurden zwei unterschiedlich stark belastete Streckenabschnitte mit jeweils drei unterschiedlichen Werten für die Akzeptanz von Parkständen auf der linken Seite simuliert. Dabei führt das Simulationsprogramm zu folgenden Ergebnissen: - Mit zunehmender Akzeptanz des Linksparkens werden freie Parkstände schneller wieder belegt, da diese von Fahrzeugen aus beiden Fahrtrichtungen angefahren werden. Dadurch kann insbesondere in Gebieten mit hohem Parkdruck eine bessere Auslastung des Parkraums erreicht werden. - Mit der höheren Auslastung des Parkraums geht eine Reduzierung des Parksuchverkehrs einher. Diese ist jedoch nur sehr gering.

Weinbaukläranlagen werden während der Weinlese und -bereitung mit hohen organischen BSB5-Frachten zusätzlich zu den kommunalen Schmutzfrachten belastet. Die saisonal stark schwankende Belastung und unterschiedliche Abwasserzusammensetzung führte in der Vergangenheit zu Unsicherheiten bei der Bemessung, die entweder in zu großen Sicherheitsreserven mündeten oder sich durch ungenügende Reinigungsleistung und Betriebsstabilität offenbarten. Während für Weinbaukläranlagen mit dem Reinigungsziel "Kohlenstoffelimination" umfangreiche Untersuchungen vorliegen, besteht für Anlagen mit gezielter Stickstoffelimination ein erhebliches Wissensdefizit. Diese unbefriedigende Situation gab Anlaß zu eigenen Versuchen mit der Zielsetzung, Aufschluss über die Auswirkungen der saisonal hohen BSB5- Belastung auf die Stabilität der Nitrifikation und somit auf die Bemessung der Belebungsbecken zu erhalten. Eine Umfrage bei Betreibern von Weinbaukläranlagen bestätigte, dass für eine wirklichkeitsnahe Bemessung und wirtschaftliche Betriebsführung große Wissenslücken bestehen. Zudem erfordern die Belastungsschwankungen sehr flexible Betriebsführungs- und Regelstrategien, die oft bei der Planung nicht ausreichend bedacht wurden. Die allgemein anerkannten stationären Bemessungsansätze wie das ATV-Arbeitsblatt A 131 können für den Nachweis einer stabilen Nitrifikation nicht herangezogen werden, da aufgrund der erforderlichen Anpassungen der Biozönose an die veränderte Belastungsverhältnisse kein stationärer Zustand herrscht, der die Voraussetzung für die Gültigkeit der Ansätze ist. Während der Kampagne wird deutlich mehr Überschussschlamm produziert und abgezogen, was zur Folge hat, dass mehr Nitrifikanten aus der Belebung entfernt werden als nachwachsen können. Zur Optimierung der Bemessung bietet sich daher die dynamische Simulation an, welche die Nachbildung jeglicher instationärer Belastungsverhältnisse erlaubt. Es konnte gezeigt werden, dass das Activated Sludge Model No. 1 bei der Simulation von zwei Weinbaukläranlagen eine hinreichend gute Übereinstimmung zwischen den Simulationsergebnissen und den realen Messwerten liefert. Die Kalibrierung der Modelle muss in mehreren Stufen erfolgen. Eine dynamische Kalibrierung anhand der Stickstoffablaufkonzentrationen ist bei hoher CSB-Belastung nicht sinnvoll, da die Dynamik der Stickstoffkonzentrationsschwankungen im Ablauf im Wesentlichen durch den CSB-Abbau bestimmt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Vorgehensweise entwickelt, die es ermöglicht auch in der Planungsphase die Modelle so zu kalibrieren, dass aussagekräftige Ergebnisse für die Bemessung und Betriebsführung erhalten werden. Anhand eines Beispiels wurde gezeigt, wie die stationären Bemessungsansätze zu einer fehlerhaften Auslegung des Belebungsbeckens führen können. Mit Hilfe der dynamischen Simulation konnten das Bemessungsergebnis kontrolliert und Optimierungsmaßnahmen hinsichtlich ihres Nutzens bewertet sowie verschiedene Betriebsführungs- und Regelstrategien optimiert werden. Speziell angepasste Bemessungsempfehlungen lassen sich aus diesen Untersuchungen jedoch nicht ableiten, da die Auswirkungen der Kampagnebelastung auf die Prozessstabilität der Nitrifikation erheblich von der kommunalen Belastung und vom Verfahrenskonzept abhängig sind. So zeigen Anlagen, die für höhere Schlammalter bemessen sind wie z.B. simultane aerobe Stabilisierungsanlagen, eine deutlich höhere Prozessstabilität als Anlagen mit niedrigeren Schlammaltern. Die dynamische Simulation ist ein sehr hilfreiches Werkzeug, Kläranlagen wirtschaftlich zu bemessen. Es ist zu wünschen, dass die dynamische Simulation in naher Zukunft als "Standardwerkzeug" vom planenden Ingenieur eingesetzt wird.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein vereinfachtes Rechenmodell zur Berechnung von Verbundträgern, mit der Berücksichtigung des Verbundanschlusses mit einer bilinearen Anschlußfeder hergeleitet. Die Entwicklung des Rechenmodells basiert dabei auf der Auswertung von Versuchen, die im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität Kaiserlautern durchgeführt worden sind. Besonders das beobachtete Trag-und Verformungsverhalten der Großversuche lieferte einen sehr wichtigen Beitrag zur Entwicklung des Modells. Es wurde Wert auf die Entwicklung eines einfachen Verfahrens gelegt, das trotzdem einen guten Kompromiß zwischen den Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit und die Sicherheit findet. Zur Bestimmung der verschiedenen, im Modell benötigten Rechengrößen, wurden insgesamt 56 Versuche mit Verbundanschlüssen ausgewertet. Die benötigten Rechengrößen sind folgende: Das vom Anschluß erreichbare, maximale Moment Die Auswertung der Versuche hat gezeigt, daß das rechnerische plastische Moment nicht von allen Anschlüssen erreicht wurde. Diesen Anschlüssen war gemeinsam, daß sie mit Matten bewehrt waren (oder mit Stabstahl d8mm), oder es wurde der Stützensteg für das Versagen des Anschlusses maßgebend. Auch die gelenkigen Fahnenblechanschlüsse (mit einem Spalt zwischen dem Trägeruntergurt und der Stütze) erreichten nicht immer das plastische Moment. Für diese Anschlüsse muß die Biegetragfähigkeit elastisch berechnet werden. Ausdrücklich zu betonen ist, daß die Bezeichnung plastischer Anschluß im Zusammenhang mit dem Rechenmodell nur etwas über die Größe des erreichbaren, rechnerischen Anschlußmomentes aussagt. Ein plastisch berechneter Anschluß kann sich, im Bezug auf die Duktilität, trotzdem spröde verhalten. Die Duktilität des Anschlusses wird gesondert ermittelt. Die Steifigkeit des Anschlusses Die im vereinfachten Rechenmodell zu ermittelnde Steifigkeit des Verbundanschlusses wird auf die Steifigkeit des angeschlossenen Trägers (im Zustand II) bezogen. Desweiteren hängt diese noch von der Geometrie des Anschlusses selbst ab. Die Zahlenwerte für die bezogenen Steifigkeiten der verschiedenen Anschlußtypen wurden mit Hilfe von 56 ausgewerteten Verbundanschluß-Versuche und mit Hilfe von wirklichkeitsnahen, physikalisch nichtlinearen Berechnungen kalibriert. Die rechnerische Grenzverdrehung des Anschlusses Für die Ermittlung der rechnerischen Grenzverdrehung wird, auf der sicheren Seite liegend, der Drehpunkt des Anschlusses in Höhe des Träger-Untergurtes festgelegt. Dann wird die rechnerische Grenzdehnung des Betongurtes berechnet und die Grenzverdrehung aus den Geometriewerten des Anschlusses und der Grenzdehnung des Betongurtes ermittelt. Die Kalibrierung des Verfahrens und die Justierung der Korrekturfaktoren wurden mit Hilfe der vorliegenden 56 Verbundversuche durchgeführt. Das reduzierte, plastische Feldmoment und die rechnerische Grenzverdrehung des Anschlusses Um noch eine zusätzliche Sicherheit gegen das Überschreiten der Maximallast des Trägers im Rechenmodell zu berücksichtigen, wird das größte Feldmoment auf das reduzierte, plastische Feldmoment begrenzt. Die Einführung dieser Reduzierung begründet sich in den nichtlinearen Berechnungen und insbesondere in der Auswertung der Großversuche. Um die letzten 10 % der Biegetragfähigkeit im Feld zu aktivieren, benötigt der Träger besonders große Verformungen. Dies bedeutet, daß die Duktilität des Verbundanschlusses dann benötigt wird, wenn der Verbundträger die 90%-Grenze seiner Biegebeanspruchbarkeit im Feld überschreitet. Im Rechenmodell wird diesem Verhalten dadurch Rechnung getragen, daß die Biegetragfähigkeit im Feld auf 90% des plastischen Feldmomentes begrenzt wird. Die restlichen 10% der Biegetragfähigkeit werden nur anteilmäßig in Abhängigkeit von der Größe der rechnerischen Grenzverdrehung des Verbundanschlusses dazu addiert. Die Rechenergebnisse des Modells wurden mit wirklichkeitsnahen, physikalisch nichtlinearen Gegenrechnungen überprüft. Die nichtlinearen Berechnungen wurden ihrerseits an den Großversuchen, die im Labor für Konstruktiven Ingenieurbau der Universität Kaiserslautern durchgeführt wurden, kalibriert. Für das Rechenmodell wurden getestet: Anschlüsse mit großer Steifigkeit, Anschlüsse mit geringer Steifigkeit, Anschlüsse mit sehr geringer Verdrehungsfähigkeit, Anschlüsse mit großer Verdrehungsfähigkeit, desweiteren die Grenzwerte nach [2.24] für die Einordnung eines Anschlusses in die Kategorie gelenkig , die Grenzwerte nach [2.24] für die Einordnung eines Anschlusses in die Kategorie starr , die Auswirkungen von Überfestigkeiten in den Anschlüssen, die Auswirkungen von veränderten Annahmen für die Festigkeiten beim gleichen System und beim gleichen Anschluß. Die Teilsicherheitsbeiwerte gegen ein Systemversagen bei den Berechnungen mit den Bemessungswerten (Berechnungs-Nr.: 12 und 22) liegen zwischen 1,18 und 1,59. Es wurden auch Vergleichsrechnungen mit hohen Werkstoffestigkeiten durchgeführt (Berechnungs-Nr.: 11 und 21), bei denen die angesetzten Bemessungswerte die wirklichen Festigkeiten z.T. sogar übersteigen. Hier liegen die Sicherheiten zwischen 1,01 und 1,49. Diese Werte stellen einen guten Kompromiß zwischen sicher und wirtschaftlich dar. Der Abstand zwischen den mit dem Rechenmodell ermittelten Verformungen und den nichtlinear ermittelten Verformungen wird i.a. erst kurz vor dem Erreichen der rechnerischen Grenzlast groß. Auf dem Gebrauchslastniveau werden die Verformungen vom vereinfachten Rechenmodell gut angenähert. Die Grenzen für die Einordnung der Anschlüsse in die Kategorien starr , verformbar und gelenkig , die in [2.24] angegeben sind, können durch die hier durchgeführten, vergleichenden Berechnungen bestätigt werden. Die Vergleichrechnungen zeigen, daß ein Anschluß im Zweifelsfall besser etwas steifer angenommen werden sollte. Dadurch wird er rechnerisch stärker beansprucht, und die Anschlußkonstruktion liegt auf der sicheren Seite. Die Auswirkungen auf das Feld sind gering. Auch verhält sich der Feldquerschnitt im allgemeinen gegenüber Abweichungen in den rechnerischen Annahmen gutmütiger . Durch die konzentrierte Verdrehung im Bereich des Verbundanschlusses und durch die Kerbe, die das Stützenprofil für den Betongurt darstellt werden direkt am Stützenprofil Risse im Betongurt hervorgerufen. Die erforderliche Betongurtdehnung aus der Anschlußverdrehung findet hier konzentriert in 2, bis maximal 3 Rissen statt. Dieses Rißgeschehen läßt sich bei großen Anschlußverdrehungen und mit einer normalen Bewehrung nur sehr schwer beherrschen, siehe Bild 4.13. Versuche mit unterschiedlichen Arten von Bewehrungen und Bewehrungsführungen sollten durchgeführt werden (z.B. stahlfaserbewehrter Beton im Anschlußbereich, Zulage von Stäben mit hochfestem Stahl, Zulage von Glasfiebermatten). Das Ziel muß es dabei sein, die Rißbreiten im Gebrauchszustand unter Kontrolle zu halten. Zu beachten ist dabei, daß der Gebrauchszustand des Anschlusses vom ganzen System -Träger mit Verbundanschluß - vorgegeben wird. Die Möglichkeit, die Bewehrung wirtschaftlich herstellen und einbringen zu können, sollte ein weiterer Gesichtspunkt bei der Planung der Versuche sein.

Typologie spielt in der Geschichte der Architekturtheorie seit jeher eine Schlüsselrolle innerhalb der Diskussion und Forschung über Architektur. In der Architektur existiert Typologie meist als Form der Klassifikation von Architektur bzw. im Versuch den "Archetyp", die abstrakte "Idee" der Architektur, vorzustellen. Die bisher angewendeten Ordnungssysteme zur Klassifikation beschränken sich auf wenige Strukturmerkmale (z.B. Nutzung, Konstruktion, Stil/Epoche). Dabei wird zwangsläufig ein Großteil von Informationen der Objekte ausgeblendet. Die Einteilungen der Gliederungsebenen werden subjektiv festgelegt. Diese subjektiv hierarchische Ordnung erzeugt das Problem, dass eine Wertung bereits im System immanent ist. Soll ein Ordnungssystem jedoch die Möglichkeit einer objektiven Wertung enthalten, so ist es eine unabdingbare Voraussetzung, dass keine subjektive Wertung bereits im Gliederungssystem vorliegt. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie es möglich ist, ein System der Ordnung zu entwickeln, das Typologie, basierend auf der Trennung von Architektur und Bauen, unter Beachtung des Phänomens der ästhetischen Differenz, nur aus Beschreibungen von Gebäuden mit nachweislich objektimmanenten Kriterien, ohne Wertungen im System selbst, konstituiert. Diese Typologie kann für weiterreichende Entwurfs- und Bewertungssysteme die Grundlage bilden. Der bisher vorherrschende Typusbegriff wird dabei zugunsten eines temporären, fluktuierenden Typus aufgehoben. Mit diesem Typologieansatz werden Voraussetzungen geschaffen, die Objekte der Architektur grundsätzlich vergleichbar machen. Auch wenn ein empirischer Ansatz nicht zwingend nötig ist, da diese Grundlagen auch theoretisch nachgewiesen sind, werden die vorgestellten Thesen, da diese Vorgehensweise für Untersuchungen von Architektur und Gebäuden von den bekannten Verfahren wesentlich differiert, im Modellversuch dargestellt. Als Untersuchungsgegenstände sind exemplarisch "industriell gefertigte Waschbeton-Minimalbaukörper als Verwahrräume für Entsorgungsgüter in der Bundesrepublik Deutschland" als abgeschlossene Population ausgewählt.

In der vorliegenden Arbeit wird die Zeitfestigkeit von Verbundträgern mit Profilblechen unter Berücksichtigung der während der Einstufen-Belastung im Versuch auftretenden Veränderungen (zyklische Dübelkennlinien, Kraftumlagerungen, ...) im System Verbundträger behandelt. Aus den Ergebnissen der Push-Out-Versuche wird eine Ermüdungsfestigkeitskurve -Wöhlerlinie - bestimmt, die im weiteren Grundlage der Zeitfestigkeitsuntersuchungen der Kopfbolzendübel in Betongurten mit Profilblechen ist. In einer ersten, vereinfachten Versuchsauswertung werden die Dübelkräfte der Verbundträger über die Elastizitätstheorie nach dem elastischen Schubfluß und unter Annahme starrer Verdübelung (d. h. Ebenbleiben des Gesamtquerschnitts) ermittelt. Daraus wird dann die Zeitfestigkeit berechnet. Die Bestimmung der Restlebensdauer der Verbundmittel über nichtlinear berechnete Dübelkäfte unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit in der Verbundfuge - jedoch mit Steifigkeiten wie bei Erstbelastung - erfolgt in einer zweiten Auswertungsstufe. Um die wahrscheinlichen Vorgänge im Verbundträger unter wiederholter Be- und Entlastung erklären und anschließend in Computersimulationen nachvollziehen zu können, wird in den Kapiteln 4 bis 6 das phänomenologische Verhalten der einzelnen Komponenten des Verbundträgers (Stahlträger, Betongurt und Verdübelung) unter zyklischer Beanspruchung behandelt. Unter der Annahme, daß die einzelnen Komponenten ihr phänomenologisches Verhalten unter zyklischer Beanspruchung auch im Verbundträger -Zusammenwirken der einzelnen Komponenten zu einer gemeinsamen Tragwirkung- beibehalten, wird in Kapitel 7 ein Rechenmodell entwickelt. Mit den hergeleiteten zyklischen Dübelkennlinien und nichtlinearen Computersimulationen werden Schädigungen für alle Elemente (Dübel, Stahlträger) der Verbundträger - zu jedem Zeitpunkt während der Versuchsdauer - bestimmt. Mittels der linearen Schadensakkumulationshypothese von Palmgren-Miner und mit den für die einzelnen Elementen bestimmten Ermüdungsfestigkeitskurven wird daraus die jeweilige Restlebensdauer berechnet. Dabei werden die ständigen Veränderungen im nichtlinearen Tragverhalten der Verbundträger aufgrund der Kraftumlagerungen infolge der zyklischen Kennlinien, der Nachgiebigkeit in der Verbundfuge, des Ausfalls einzelner Dübel, der evtl. auftretenden bleibenden Verformungen, der unterschiedlichen Be- und Entlastungspfade, ..., in den Simulationsberechnungen erfaßt. Abschließend wird das Verbundträgertragverhalten bis zum endgültigen Versagen (Bruch des Trägers) auch nach dem Abscheren (Ausfall) des ersten Dübels dargestellt.

Theoretische Herleitung und exemplarische Anwendung eines Analyseansatzes als Beitrag zur Aufstellung von landschaftsästhetischen Konzepten in der Landschaftsplanung