TY - THES A1 - Kiutsukis, Maria T1 - KOMU: Entwicklung eines modularen Regalsystems N2 - KOMU entstand durch Analysieren der Veränderungen, die mit der Urbanisierung einhergehen - schnell schwindender Wohnraum, häufiges Umziehen und verschmolzene Raumnutzung. KOMU ist ein modulares Regalsystem, das ermöglicht, problemlos aus denselben Bestandteilen immer wieder verschiedene Wohn- und Raumsituationen zu schaffen. Das System ist komplett werkzeugfrei durch simples Ineinanderstecken aufzubauen. Weitere Add-Ons können über das gleiche Stecksystem in das Regal integriert werden, damit es perfekt an die Bedürfnisse des Kunden anpasst werden kann. Durch klare Linien und eine cleane Designsprache fügt sich KOMU nahtlos in seine Umgebung ein und hilft, eine für den Kunden ideale Umgebung zu schaffen. Ein Regal, das mitwächst - vielfältig und individuell. KW - Regal KW - Holz KW - Nachhaltigkeit KW - Regalsystem KW - Werkzeugfrei Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Mauve, Ira T1 - YOKU: Ein Therapieprodukt für Fasziale Verklebungen und Muskel- Skelett-Erkrankungen. N2 - Yocu ist ein Konzept für den Gesundheitssektor, dass unter der Betrachtung der relevanten Trends und der Researchergebnisse den Therapieansatz des „Schröpfen“ in einen neuen modernen Kontext setzt, dabei aber die Vorteile der traditionellen Heilkunst nicht außer Acht lässt. Es handelt sich um ein Therapieprodukt für fasziale Verklebungen und Muskel-Skelett-Erkrankungen. Mit Yocu bekommen Nutzer die Möglichkeit, sich selbst erfolgreich präventiv oder bei Beschwerden zu behandeln. Das könnte nicht nur die körperliche Gesundheit fördern, sondern auch das Gespür für den eigenen Körper. Seine körperlichen Bedürfnisse besser einschätzen zu können und in der Lage zu sein, diese zu erfüllen, stellt das Ziel des Konzepts dar. Mit dem gewählten „Healthtech“ Ansatz soll der Zugang zur Selbsttherapie für Laien ermöglicht werden. Zusätzlich könnte das Konzept die Arbeit für Physiotherapeut:innen und Fitnesstrainer:innen erleichtern. Durch die Symbiose eines elektronischen Therapieproduktes mit einer Anwendungsapp ist die Behandlung punktgenau steuerbar und basiert nicht mehr ausschließlich auf Gefühl oder Erfahrung. Durch die Einsicht aller wichtigen Parameter, wird das Verständnis der Therapiemethode gefördert und Vertrauen hinsichtlich des Produkts geschaffen. KW - Gesundheitssektor KW - Healthtech KW - Präventiv KW - Schröpfen KW - App Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Meiners, Sonja A1 - Schneider, Sophie T1 - MULO - Multifunktionale Objekte: Eine Serie multifunktionaler Wohnobjekte N2 - Mit MULO wurde eine Serie multifunktionaler Objekte für den Wohnbereich entworfen. In Zeiten des Überangebots und des ständigen Wohnraumwechsels soll der Nutzer dieser Objekte mit einem modernen und schlichten Design unterstützt werden, das zu jedem Anlass passt. Die minimalistische Ästhetik mit hohem Komfort orientiert sich dabei an den Bedürfnissen des Endverbrauchers. Als Verwandlungskünstler bereichert MULO jeden Wohnraum. Die gesamte Serie ist unter der Berücksichtigung der schnelllebigen und sich wandelnden Welt entworfen worden. Mit multifunktionalen Objekten ist das Produkt den flexiblen Anforderungen und Bedürfnissen des Menschen gewachsen. Die Bereiche Wohnen, Leben, Arbeiten, Schlafen und Entspannen werden durch das Sofa- , das Tisch- und das Keramik-System optimal abgedeckt. Durch die Verwendung von nachhaltigen und recycelbaren Materialien, setzt MULO ein kleines Statement und hinterlässt nachhaltig Eindruck. KW - Multifunktionale Wohnobjekte KW - Modularität KW - Modern KW - Schlicht KW - Design folgt Funktion Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Niederschmidt, Sören T1 - Living product: ein Ansatz, lebendige Organismen mit einem Produkt zu vereinen und nutzbar zu machen N2 - Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, in welcher Form sich lebendige Organismen – hier insbesondere Pilze - in die Produktwelt integrieren lassen. In welcher Art und Weise beeinflusst ein Organismus das Produkterlebnis? Im Rahmen dieser Arbeit sind vier verschiedene Produkte entstanden, die die Stärken des Materials Myzelium demonstrieren. Myzelium bezeichnet das sehr dichte Wurzelnetzwerk eines Pilzes. Dieses lebendige Netzwerk kann dazu genutzt werden, um organische Stoffe miteinander zu verwachsen und somit Formen entstehen zu lassen. Die so entstandenen Produkte sind in eine Konzeptumgebung eingebettet, in der der Verbrauchende die Natur durch naturnähere Produkte (Form, Material und gewachsene Strukturen) neu erlebt. Gezeigt wird ein Packaging für Einmachgläser, ein Kressebeet, ein Wandregal und ein Teelicht. KW - Myzelium KW - biofabrication KW - biodesign KW - fungalmaterials KW - Bioluminszenz Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Schrey, Leander T1 - Less Waste Shelf: Ein Möbel zur Reduzierung der häuslich anfallenden Lebensmittelabfälle N2 - Mit dem Projekt wird sich dem Problem der weltweiten Lebensmittelverschwendung angenommen und versucht Abfälle in Privathaushalten primär industrialisierter Staaten zu reduzieren. Mit jährlich 1,3 Milliarden Tonnen landet circa ein Drittel aller weltweit produzierten Lebensmittel im Müll. Einen Großteil dieser Abfälle ist vermeidbar, besonders dort, wo man im Überfluss lebt. Das konzipierte Möbelstück soll die Lagerungsmöglichkeiten des Nutzers optimieren und somit für die Wertschätzung von Lebensmitteln sensibilisieren. Für das Möbelstück werden ausschließlich natürliche Materialien verwendet, welche in ihrer Charakteristik optimal zum Funktionsumfang passen, der für die Lagerung benötigt wird. Das Material Terracotta ermöglicht es, mittels Verdunstungskühlung stromlos Gemüse kalt zu halten. Antibakterielles Holz tötet schädliche Bakterien ab. Die Konstruktion ermöglicht somit eine fachgerechte Lebensmittelagerung und ermöglicht sowohl sehr flexible Nutzung, wie auch leichte Reparatur. KW - Regal KW - Möbel KW - Holz KW - Keramik KW - Lebensmittel Y1 - 2021 PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Thomaschik, Annika T1 - Medical Design for Kids: Integration der Bedürfnisse von Kindern in medizinische Produkte N2 - Kinder im Kontext von medizinischen Einrichtungen. Kinder sind keine kleinen Erwachsenen und erfordern einen auf sie angepassten Zugang zu medizinischen Behandlungsabläufen. Das Konzept basiert auf dem Gestaltungsprinzip des „Child Centered Design“ mit Befragungen von Experten der Pädiatrie und Forschung sowie mit enger Zusammenarbeit mit Kindern. Entstanden ist ein Produkt welches Skepsis und Angst junger Patienten im Alter von 6 bis 14 Jahren bei stationären Aufenthalten in Krankenhäusern mindert und ihren Heilungsprozess positiv unterstützt. Unter Einbezug von digitalen Möglichkeiten wie Augmented Reality erklärt „ViU“, ein Krankenhaus-Companion in Eulen-Optik, den kleinen Patienten Funktionen und das Wirken verschiedenster medizinischer Geräte und Behandlungen. So wird nicht nur der Rate an Traumata durch Krankenhausaufenthalte bei Kindern entgegengewirkt, sondern auch das Krankenhauspersonal im Umgang mit Kindern im Klinikalltag entlastet. KW - Medizin KW - Technik KW - Kinder KW - Krankenhaus KW - Pädiatrie Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - THES A1 - Zaunbrecher, Fabienne T1 - Living Spaces - By OASE: Konzeption eines Flagship-Stores mit Wohlfühl- und Erlebnis-Spaces N2 - Konzeption eines Flagship-Stores mit Wohlfühl- und Erlebnis-Spaces Die Bedürfnisse von Besuchern und Kunden eines Geschäfts haben sich über die letzten Jahre stark verändert. Sie möchten das ihr Kauf zum Erlebnis wird. Auf Basis dieser Erkenntnis wurde im Rahmen dieser Arbeit zusammen mit den Produkten des Weltmarktführers für Teichtechnik und Aquaristik „OASE – Living Water“ ein Storekonzept geschaffen. Dieses verbindet den Verkaufsraum mit unterschiedlichen Erlebniswelten, welche auf die jeweilig ausgestellte Produktkategorie abgestimmt sind. Zusätzlich eröffnet ein diverser und aufregend gestalteter Gartenbereich der zum Entspannen und Verweilen einlädt. Der herausstechende Aspekt des Konzepts ist, dass die Produkte sowohl als reines Produkt, als auch in verbauter Version in Aktion zu sehen sind. Auf diese Art bietet die Marke „OASE – Living Water“ ein neues Kauf-Erlebnis an. KW - Storekonzept KW - Verkaufsraum KW - Teichtechnik KW - Aquaristik KW - Wasser Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - CHAP A1 - Kroniger, Daniel A1 - Horikawa, Atsushi A1 - Funke, Harald A1 - Pfäffle, Franziska T1 - Numerical investigation of micromix hydrogen flames at different combustor pressure levels T2 - Proceedings of the International Conference on Power Engineering 2021 N2 - This study investigates the influence of pressure on the temperature distribution of the micromix (MMX) hydrogen flame and the NOx emissions. A steady computational fluid dynamic (CFD) analysis is performed by simulating a reactive flow with a detailed chemical reaction model. The numerical analysis is validated based on experimental investigations. A quantitative correlation is parametrized based on the numerical results. We find, that the flame initiation point shifts with increasing pressure from anchoring behind a downstream located bluff body towards anchoring upstream at the hydrogen jet. The numerical NOx emissions trend regarding to a variation of pressure is in good agreement with the experimental results. The pressure has an impact on both, the residence time within the maximum temperature region and on the peak temperature itself. In conclusion, the numerical model proved to be adequate for future prototype design exploration studies targeting on improving the operating range. KW - Gas turbine combustion KW - Hydrogen KW - NOx emissions KW - Flame temperature KW - Flame residence time Y1 - 2021 N1 - Proceedings of the International Conference on Power Engineering 2021 (ICOPE-2021). October 17 - 21, 2021. Kobe, Japan (Online) ER - TY - CHAP A1 - Horikawa, Atsushi A1 - Okada, Kunio A1 - Yamaguchi, Masato A1 - Aoki, Shigeki A1 - Wirsum, Manfred A1 - Funke, Harald A1 - Kusterer, Karsten T1 - Combustor development and engine demonstration of micro-mix hydrogen combustion applied to M1A-17 gas turbine T2 - ASME Turbo Expo 2021: Turbomachinery Technical Conference and Exposition // Volume 3B: Combustion, Fuels, and Emissions N2 - Kawasaki Heavy Industries, LTD. (KHI) has research and development projects for a future hydrogen society. These projects comprise the complete hydrogen cycle, including the production of hydrogen gas, the refinement and liquefaction for transportation and storage, and finally the utilization in a gas turbine for electricity and heat supply. Within the development of the hydrogen gas turbine, the key technology is stable and low NOx hydrogen combustion, namely the Dry Low NOx (DLN) hydrogen combustion. KHI, Aachen University of Applied Science, and B&B-AGEMA have investigated the possibility of low NOx micro-mix hydrogen combustion and its application to an industrial gas turbine combustor. From 2014 to 2018, KHI developed a DLN hydrogen combustor for a 2MW class industrial gas turbine with the micro-mix technology. Thereby, the ignition performance, the flame stability for equivalent rotational speed, and higher load conditions were investigated. NOx emission values were kept about half of the Air Pollution Control Law in Japan: 84ppm (O2-15%). Hereby, the elementary combustor development was completed. From May 2020, KHI started the engine demonstration operation by using an M1A-17 gas turbine with a co-generation system located in the hydrogen-fueled power generation plant in Kobe City, Japan. During the first engine demonstration tests, adjustments of engine starting and load control with fuel staging were investigated. On 21st May, the electrical power output reached 1,635 kW, which corresponds to 100% load (ambient temperature 20 °C), and thereby NOx emissions of 65 ppm (O2-15, 60 RH%) were verified. Here, for the first time, a DLN hydrogen-fueled gas turbine successfully generated power and heat. KW - industrial gas turbine KW - combustor development KW - engine demonstration KW - fuels KW - hydrogen Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1115/GT2021-59666 N1 - ASME Turbo Expo 2021: Turbomachinery Technical Conference and Exposition. June 7–11, 2021. Virtual, Online. Paper No: GT2021-59666, V03BT04A014 ER - TY - THES A1 - Kemmerling, Kristin T1 - Zeitreisen: Interaktiv erlebbarer Raum zur Vermittlung von historischem Wissen N2 - Das Ziel des Konzeptes ist eine virtuelle personalisierte „Zeitreise“ für die Besucher*innen zu gestalten. Die Ausstellung lässt die Besucher*innen in ein vergangenes Zeitszenario eintauchen. Sie erleben und erkunden mit Hilfe von Computertechniken historische Ereignisse, während sie gleichzeitig nützliches Wissen vermittelt bekommen. Die Ausstellung besteht aus einer inszenierten interaktiven Raum-Installation mit 360 Grad Projektionen. Das 360 Grad Panorama erlaubt den Besucher*innen eine neue Art der Wahrnehmung von historischen Ereignissen. Alle Besucher*innen bekommen zu Beginn der Tour ein Smart Device (Tablet) mit einem vor installierten Benutzer Guide ausgehändigt. Die Anwendungen sind Schritt für Schritt im Guide veranschaulicht und leicht anzuwenden. Sprachen, Schriften, Display Größen können jederzeit geändert und Hilfe angefordert werden. Damit wird die Ausstellung barrierefrei. Mit Hilfe des neuen Benutzer Guides Systems sind alle Besucher*innen in der Lage vor der Tour eine kurze „Personalisierung“ durchzuführen. Somit wird auf Basis der Interessenfelder eine individuelle „Zeitreise „ ermöglicht. Die dargestellten Szenarien können u.a. zwischen den historischen Maya Tempelruinen, Pyramiden, historischen Mythen, wie dem legendären Bernsteinzimmer variieren. Mit diesem Konzept ist es möglich, längst vergessene und zerstörte Zeitszenarien zu rekonstruieren und diese mit Hilfe von Virtual Reality- und Augmented Reality Elementen interaktiv zu gestalten. KW - Zeitreise KW - Vergessene Welten KW - Wahrnehmung KW - Optische Täuschung KW - VR Event Y1 - 2021 N1 - Für diese Arbeit steht kein Volltext zur Verfügung. PB - FH Aachen CY - Aachen ER - TY - JOUR A1 - Karschuck, Tobias A1 - Kaulen, Corinna A1 - Poghossian, Arshak A1 - Wagner, Patrick H. A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Gold nanoparticle-modified capacitive field-effect sensors: Studying the surface density of nanoparticles and coupling of charged polyelectrolyte macromolecules JF - Electrochemical Science Advances N2 - The coupling of ligand-stabilized gold nanoparticles with field-effect devices offers new possibilities for label-free biosensing. In this work, we study the immobilization of aminooctanethiol-stabilized gold nanoparticles (AuAOTs) on the silicon dioxide surface of a capacitive field-effect sensor. The terminal amino group of the AuAOT is well suited for the functionalization with biomolecules. The attachment of the positively-charged AuAOTs on a capacitive field-effect sensor was detected by direct electrical readout using capacitance-voltage and constant capacitance measurements. With a higher particle density on the sensor surface, the measured signal change was correspondingly more pronounced. The results demonstrate the ability of capacitive field-effect sensors for the non-destructive quantitative validation of nanoparticle immobilization. In addition, the electrostatic binding of the polyanion polystyrene sulfonate to the AuAOT-modified sensor surface was studied as a model system for the label-free detection of charged macromolecules. Most likely, this approach can be transferred to the label-free detection of other charged molecules such as enzymes or antibodies. KW - polystyrene sulfonate KW - gold nanoparticles KW - field-effect sensor KW - detection of charged macromolecules KW - capacitive EIS sensor Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/elsa.202100179 SN - 0938-5193 VL - 2 IS - 5 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Heuermann, Holger A1 - Harzheim, Thomas A1 - Cronenbroeck, Tobias T1 - First SIMO harmonic radar based on the SFCW concept and the HR transfer function JF - Remote sensing N2 - This paper presents a new SIMO radar system based on a harmonic radar (HR) stepped frequency continuous wave (SFCW) architecture. Simple tags that can be electronically individually activated and deactivated via a DC control voltage were developed and combined to form an MO array field. This HR operates in the entire 2.45 GHz ISM band for transmitting the illumination signal and receives at twice the stimulus frequency and bandwidth centered around 4.9 GHz. This paper presents the development, the basic theory of a HR system for the characterization of objects placed into the propagation path in-between the radar and the reflectors (similar to a free-space measurement with a network analyzer) as well as first measurements performed by the system. Further detailed measurement series will be made available later on to other researchers to develop AI and machine learning based signal processing routines or synthetic aperture radar algorithms for imaging, object recognition, and feature extraction. For this purpose, the necessary information is published in this paper. It is explained in detail why this SIMO-HR can be an attractive solution augmenting or replacing existing systems for radar measurements in production technology for material under test measurements and as a simplified MIMO system. The novel HR transfer function, which is a basis for researchers and developers for material characterization or imaging algorithms, is introduced and metrologically verified in a well traceable coaxial setup. KW - MUT measurement; scanner KW - transponder KW - SFCW KW - harmonic radar KW - nonlinear radar Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/rs13245088 SN - 2072-4292 N1 - This article belongs to the Special Issue "Nonlinear Junction Detection and Harmonic Radar" VL - 13 IS - 24 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Akimbekov, Nuraly S. A1 - Digel, Ilya A1 - Tastambek, Kuanysh T. A1 - Sherelkhan, Dinara K. A1 - Jussupova, Dariya B. A1 - Altynbay, Nazym P. T1 - Low-rank coal as a source of humic substances for soil amendment and fertility management JF - Agriculture N2 - Humic substances (HS), as important environmental components, are essential to soil health and agricultural sustainability. The usage of low-rank coal (LRC) for energy generation has declined considerably due to the growing popularity of renewable energy sources and gas. However, their potential as soil amendment aimed to maintain soil quality and productivity deserves more recognition. LRC, a highly heterogeneous material in nature, contains large quantities of HS and may effectively help to restore the physicochemical, biological, and ecological functionality of soil. Multiple emerging studies support the view that LRC and its derivatives can positively impact the soil microclimate, nutrient status, and organic matter turnover. Moreover, the phytotoxic effects of some pollutants can be reduced by subsequent LRC application. Broad geographical availability, relatively low cost, and good technical applicability of LRC offer the advantage of easy fulfilling soil amendment and conditioner requirements worldwide. This review analyzes and emphasizes the potential of LRC and its numerous forms/combinations for soil amelioration and crop production. A great benefit would be a systematic investment strategy implicating safe utilization and long-term application of LRC for sustainable agricultural production. KW - soil remediation KW - crop yield KW - soil health KW - soil amendment KW - low-rank coal Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/agriculture11121261 SN - 2077-0472 N1 - This article belongs to the Special Issue "From Waste to Fertilizer in Sustainable Agriculture" VL - 11 IS - 12 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Bursi, Oreste S. A1 - Paolacci, Fabrizio A1 - Marinković, Marko A1 - Lanese, Igor A1 - Nardin, Chiara A1 - Quinci, Gianluca ED - Yang, J. T1 - Seismic performance of an industrial multi-storey frame structure with process equipment subjected to shake table testing JF - Engineering Structures N2 - Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances. Nonetheless, current standards for seismic design of industrial facilities are considered inadequate to guarantee proper safety conditions against exceptional events entailing loss of containment and related consequences. On these premises, the SPIF project -Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities- was proposed within the framework of the European H2020 SERA funding scheme. In detail, the objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial multi-storey frame structure equipped with complex process components by means of shaking table tests. Along this main vein and in a performance-based design perspective, the issues investigated in depth are the interaction between a primary moment resisting frame (MRF) steel structure and secondary process components that influence the performance of the whole system; and a proper check of floor spectra predictions. The evaluation of experimental data clearly shows a favourable performance of the MRF structure, some weaknesses of local details due to the interaction between floor crossbeams and process components and, finally, the overconservatism of current design standards w.r.t. floor spectra predictions. KW - Multi-storey KW - Frame structure KW - Earthquake KW - Tank KW - Piping Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112681 SN - 0141-0296 VL - 243 IS - 15 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Butenweg, Christoph A1 - Kubalski, Thomas A1 - El-Deib, Khaled A1 - Gellert, Christoph ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten nach DIN EN 1998-1/NA-2021 JF - Bautechnik : Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau N2 - Mauerwerksbauten in Deutschland sind mit Einführung des nationalen Anwendungsdokuments DIN EN 1998-1/NA auf Grundlage einer neuen probabilistischen Erdbebenkarte nachzuweisen. Für erfolgreiche Erdbebennachweise üblicher Grundrissformen von Mauerwerksbauten stehen in dem zukünftigen Anwendungsdokument neue rechnerische Nachweismöglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Tragfähigkeitsreserven von Mauerwerksbauten in der Baupraxis mit einem überschaubaren Aufwand besser in Ansatz gebracht werden können. Das Standardrechenverfahren ist weiterhin der kraftbasierte Nachweis, der nun mit höheren Verhaltensbeiwerten im Vergleich zur DIN 4149 durchgeführt werden kann. Die höheren Verhaltensbeiwerte basieren auf der besseren Ausnutzung der gebäudespezifischen Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie der Lastumverteilung der Schubkräfte im Grundriss mit Ansatz von Rahmentragwirkung durch Wand-Deckeninteraktionen. Alternativ dazu kann ein nichtlinearer Nachweis auf Grundlage von Pushover-Analysen zur Anwendung kommen. Vervollständigt werden die Regelungen für Mauerwerksbauten durch neue Regelungen für nichttragende Innenwände und Außenmauerschalen. Der vorliegende Beitrag stellt die Grundlagen und Hintergründe der neuen rechnerischen Nachweise in DIN EN 1998-1/NA vor und demonstriert deren Anwendung an einem Beispiel aus der Praxis. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/bate.202100064 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820, 0932-8351 VL - 98 IS - 11 SP - 852 EP - 863 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - El-Deib, Khaled A1 - Butenweg, Christoph A1 - Klinkel, Sven ED - Jesse, Dirk T1 - Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten JF - Mauerwerk N2 - Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar. N2 - Seismic verification of masonry buildings based on realistic calculation models and increased behavior factorsWith the application of the traditional linear verification con­cept to masonry structures it is already no longer possible to carry out structural safety verifications even for buildings with standard ground plan configurations in areas with moderate seismicity. This problem will be exacerbated in Germany with the introduction of continuous probabilistic earthquake maps. Due to the increased seismic actions, it is necessary to make the existing load­bearing capacity reserves that have not yet been taken into account available in comprehensible verifica­tion concepts in construction practice. This article presents a concept for the building­specific determination of increased behavior factors. The behavior factors are composed of three components, which take into account the load redistribution in ground plans, the deformation capability and energy dissipation and all kinds of overstrength effects. For the calculation of these three components, a non­linear verification concept based on pushover analyses is applied, in which the interac­tions of walls and floor slabs are described by a level of re­straint. A non­linear modeling approach of the overall building is introduced for the determination of the restraint levels, with which the interaction of walls and floor slabs can be simulated. The results of the linear verifications with increased behavior factors for this building are significantly closer to the results of non­linear verifications and thus the standard ground plan con­figurations in areas with moderate seismicity can still be veri­fied with the traditional linear calculation approaches. KW - Mauerwerksbauten KW - Erdbebeneinwirkung KW - Bemessung KW - Verhaltensbeiwerte KW - Pushover­Analysen Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1002/dama.202110014 SN - 1437-1022 SN - 1432-3427 VL - 2021 IS - 3 SP - 110 EP - 119 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Poghossian, Arshak A1 - Welden, Rene A1 - Buniatyan, Vahe V. A1 - Schöning, Michael Josef T1 - An Array of On-Chip Integrated, Individually Addressable Capacitive Field-Effect Sensors with Control Gate: Design and Modelling JF - Sensors N2 - The on-chip integration of multiple biochemical sensors based on field-effect electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAP) is challenging due to technological difficulties in realization of electrically isolated EISCAPs on the same Si chip. In this work, we present a new simple design for an array of on-chip integrated, individually electrically addressable EISCAPs with an additional control gate (CG-EISCAP). The existence of the CG enables an addressable activation or deactivation of on-chip integrated individual CG-EISCAPs by simple electrical switching the CG of each sensor in various setups, and makes the new design capable for multianalyte detection without cross-talk effects between the sensors in the array. The new designed CG-EISCAP chip was modelled in so-called floating/short-circuited and floating/capacitively-coupled setups, and the corresponding electrical equivalent circuits were developed. In addition, the capacitance-voltage curves of the CG-EISCAP chip in different setups were simulated and compared with that of a single EISCAP sensor. Moreover, the sensitivity of the CG-EISCAP chip to surface potential changes induced by biochemical reactions was simulated and an impact of different parameters, such as gate voltage, insulator thickness and doping concentration in Si, on the sensitivity has been discussed. KW - equivalent circuit KW - multianalyte detection KW - control gate KW - on-chip integrated addressable EISCAP sensors KW - capacitive field-effect sensor Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/s21186161 SN - 1424-8220 N1 - This article belongs to the Special Issue "Field-Effect Sensors: From pH Sensing to Biosensing" VL - 21 IS - 18 SP - 17 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Pourshahidi, Ali Mohammad A1 - Achtsnicht, Stefan A1 - Nambipareechee, Mrinal Murali A1 - Offenhäusser, Andreas A1 - Krause, Hans-Joachim T1 - Multiplex detection of magnetic beads using offset field dependent frequency mixing magnetic detection JF - Sensors N2 - Magnetic immunoassays employing Frequency Mixing Magnetic Detection (FMMD) have recently become increasingly popular for quantitative detection of various analytes. Simultaneous analysis of a sample for two or more targets is desirable in order to reduce the sample amount, save consumables, and save time. We show that different types of magnetic beads can be distinguished according to their frequency mixing response to a two-frequency magnetic excitation at different static magnetic offset fields. We recorded the offset field dependent FMMD response of two different particle types at frequencies ƒ₁ + n⋅ƒ₂, n = 1, 2, 3, 4 with ƒ₁ = 30.8 kHz and ƒ₂ = 63 Hz. Their signals were clearly distinguishable by the locations of the extremes and zeros of their responses. Binary mixtures of the two particle types were prepared with different mixing ratios. The mixture samples were analyzed by determining the best linear combination of the two pure constituents that best resembled the measured signals of the mixtures. Using a quadratic programming algorithm, the mixing ratios could be determined with an accuracy of greater than 14%. If each particle type is functionalized with a different antibody, multiplex detection of two different analytes becomes feasible. KW - colorization KW - multiplex detection KW - frequency mixing magnetic detection KW - magnetic nanoparticles Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/s21175859 SN - 1424-8220 N1 - This article belongs to the Special Issue "Advanced Nanomaterial-Based Sensors for Biomedical Applications" VL - 21 IS - 17 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Gorzalka, Philip A1 - Schmiedt, Jacob Estevam A1 - Schorn, Christian T1 - Automated Generation of an Energy Simulation Model for an Existing Building from UAV Imagery JF - Buildings N2 - An approach to automatically generate a dynamic energy simulation model in Modelica for a single existing building is presented. It aims at collecting data about the status quo in the preparation of energy retrofits with low effort and costs. The proposed method starts from a polygon model of the outer building envelope obtained from photogrammetrically generated point clouds. The open-source tools TEASER and AixLib are used for data enrichment and model generation. A case study was conducted on a single-family house. The resulting model can accurately reproduce the internal air temperatures during synthetical heating up and cooling down. Modelled and measured whole building heat transfer coefficients (HTC) agree within a 12% range. A sensitivity analysis emphasises the importance of accurate window characterisations and justifies the use of a very simplified interior geometry. Uncertainties arising from the use of archetype U-values are estimated by comparing different typologies, with best- and worst-case estimates showing differences in pre-retrofit heat demand of about ±20% to the average; however, as the assumptions made are permitted by some national standards, the method is already close to practical applicability and opens up a path to quickly estimate possible financial and energy savings after refurbishment. KW - Modelica KW - heat transfer coefficient KW - heat demand KW - building energy modelling KW - building energy simulation Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/buildings11090380 SN - 2075-5309 N1 - This article belongs to the Special Issue "Application of Computer Technology in Buildings" VL - 11 IS - 9 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - CHAP A1 - Butenweg, Christoph A1 - Bursi, Oreste S. A1 - Nardin, Chiara A1 - Lanese, Igor A1 - Pavese, Alberto A1 - Marinković, Marko A1 - Paolacci, Fabrizio A1 - Quinci, Gianluca T1 - Experimental investigation on the seismic performance of a multi-component system for major-hazard industrial facilities T2 - Pressure Vessels & Piping Virtual Conference July 13-15, 2021 N2 - Past earthquakes demonstrated the high vulnerability of industrial facilities equipped with complex process technologies leading to serious damage of the process equipment and multiple and simultaneous release of hazardous substances in industrial facilities. Nevertheless, the design of industrial plants is inadequately described in recent codes and guidelines, as they do not consider the dynamic interaction between the structure and the installations and thus the effect of seismic response of the installations on the response of the structure and vice versa. The current code-based approach for the seismic design of industrial facilities is considered not enough for ensure proper safety conditions against exceptional event entailing loss of content and related consequences. Accordingly, SPIF project (Seismic Performance of Multi-Component Systems in Special Risk Industrial Facilities) was proposed within the framework of the European H2020 - SERA funding scheme (Seismology and Earthquake Engineering Research Infrastructure Alliance for Europe). The objective of the SPIF project is the investigation of the seismic behaviour of a representative industrial structure equipped with complex process technology by means of shaking table tests. The test structure is a three-story moment resisting steel frame with vertical and horizontal vessels and cabinets, arranged on the three levels and connected by pipes. The dynamic behaviour of the test structure and of its relative several installations is investigated. Furthermore, both process components and primary structure interactions are considered and analyzed. Several PGA-scaled artificial ground motions are applied to study the seismic response at different levels. After each test, dynamic identification measurements are carried out to characterize the system condition. The contribution presents the experimental setup of the investigated structure and installations, selected measurement data and describes the obtained damage. Furthermore, important findings for the definition of performance limits, the effectiveness of floor response spectra in industrial facilities will be presented and discussed. KW - industrial facilities KW - piping KW - installations KW - seismic loading KW - earthquakes Y1 - 2021 SN - 9780791885352 U6 - http://dx.doi.org/10.1115/PVP2021-61696 PB - American Society of Mechanical Engineers (ASME) CY - New York ER -