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Durch die Bauforschung im Rahmen des mehrjährigen Projektes "Die Hochkorridore von Sabbioneta" konnten der Verlauf und viele Anschlüsse der hochliegenden Gänge an bestehende Bauten weitgehend geklärt werden. Im Bereich der Chiesa della SS. Maria Incoronata und des angrenzenden Servitenklosters führten die Bauuntersuchungen zu völlig neuen Erkenntnissen über den ehemaligen Verlauf des Hochkorridors und damit zu einer Neuinterpretation des baulichen Ensembles sowie seiner Bedeutung für die Idealstadt. Aus dieser historischen Umdeutung entstanden Ideen für die Umnutzung des ehemaligen Servitenklosters und seiner angrenzenden Freiflächen, die im Rahmen von studentischen Entwürfen am Lehrstuhl für Baugeschichte und Denkmalpflege in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Landschaftsarchitektur der RWTH Aachen weiterentwickelt wurden. Somit stellten sich Befunde einer historisch orientierten Bauforschung mit übergeordneter Fragestellung als neue Impulsgeber für Stadtplanung, Architektur und Denkmalpflege heraus.
The powerful avalanche simulation toolbox RAMMS (Rapid Mass Movements) is based on a depth-averaged
hydrodynamic system of equations with a Voellmy-Salm friction relation. The two empirical friction parameters
μ and correspond to a dry Coulomb friction and a viscous resistance, respectively. Although μ and lack a
proper physical explanation, 60 years of acquired avalanche data in the Swiss Alps made a systematic calibration
possible. RAMMS can therefore successfully model avalanche flow depth, velocities, impact pressure and run
out distances. Pudasaini and Hutter (2003) have proposed extended, rigorously derived model equations that
account for local curvature and twist. A coordinate transformation into a reference system, applied to the actual
mountain topography of the natural avalanche path, is performed. The local curvature and the twist of the
avalanche path induce an additional term in the overburden pressure. This leads to a modification of the Coulomb
friction, the free-surface pressure gradient, the pressure induced by the channel, and the gravity components
along and normal to the curved and twisted reference surface. This eventually guides the flow dynamics and
deposits of avalanches. In the present study, we investigate the influence of curvature on avalanche flow in
real mountain terrain. Simulations of real avalanche paths are performed and compared for the different models
approaches. An algorithm to calculate curvature in real terrain is introduced in RAMMS. This leads to a curvature
dependent friction relation in an extended version of the Voellmy-Salm model equations. Our analysis provides
yet another step in interpreting the physical meaning and significance of the friction parameters used in the
RAMMS computational environment.
This paper describes the implementation of topographic curvature effects within the RApid Mass MovementS (RAMMS) snow avalanche simulation toolbox. RAMMS is based on a model similar to shallow water equations with a Coulomb friction relation and the velocity dependent Voellmy drag. It is used for snow avalanche risk assessment in Switzerland. The snow avalanche simulation relies on back calculation of observed avalanches. The calibration of the friction parameters depends on characteristics of the avalanche track. The topographic curvature terms are not yet included in the above mentioned classical model. Here, we fundamentally improve this model by mathematically and physically including the topographic curvature effects. By decomposing the velocity dependent friction into a topography dependent term that accounts for a curvature enhancement in the Coulomb friction, and a topography independent contribution similar to the classical Voellmy drag, we construct a general curvature dependent frictional resistance, and thus propose new extended model equations. With three site-specific examples, we compare the apparent frictional resistance of the new approach, which includes topographic curvature effects, to the classical one. Our simulation results demonstrate substantial effects of the curvature on the flow dynamics e.g., the dynamic pressure distribution along the slope. The comparison of resistance coefficients between the two models demonstrates that the physically based extension presents an improvement to the classical approach. Furthermore a practical example highlights its influence on the pressure outline in the run out zone of the avalanche. Snow avalanche dynamics modeling natural terrain curvature centrifugal force friction coefficients.
Räumliche Transformation
(2020)
Neue Dörfer braucht das Land! Dörfer in der Stadt und Dörfer auf dem Land (…). Die Planung und Gestaltung nachhaltiger Raumsysteme, die durch ein neues Verständnis des gemeinschaftlichen Besitzes (und dessen Nutzung) ressourcenfressende Individualisierungstendenzen unserer Gesellschaft überwinden, aber zugleich größtmöglichen Freiraum für eine individuelle Persönlichkeitsentfaltung zur Verfügung stellen." Dieses Zitat der Hamburger Initiative "Wir sind Dorf" beschreibt eine aktuelle Diskussion in unserer Gesellschaft, die sowohl in der Forschung und forschungsgeleiteten Initiativen, in Politik und Planung als auch in der Bürger-schaft stattfindet. Sie wird nicht nur auf wissenschaftlichen Veranstaltungen geführt, sondern auch in konkreten Projekten für integrative Lebenswelten, die Fragestellungen von Ernährung und Energieversorgung, von Arbeit und Ökonomie, aber auch eines neuen räumlichen und sozialen Miteinanders einbeziehen.
Anders als bei den weit verbreiteten Baugruppen geht es nicht ausschließlich um die Schaffung von Wohnraum. Die Nachbarschaftsidee verbindet das Bedürfnis nach gemeinschaftlichem Wohnen und Wirtschaften mit einer neuen Werteorientierung, die auf persönlicher Verantwortungsübernahme beruht.
Die Institution Hochschule hat das Potenzial, über transformatives Forschen und Lehren und den entsprechenden Wissenstransfer in den lokalen Kontext strategisch-verlässliche Partnerin der Großen Transformation zur Nachhaltigkeit zu werden und bei der Ausbildung von Pionierinnen und Pionieren des Wandels mitzuwirken. Der Lehr- und Forschungsschwerpunkt „Zukunftsfähige Transformation” am Fachbereich Architektur der FH Aachen widmet sich seit 2020 dem Tagebauumfeld Hambach im Rheinischen Revier, um dort angewandt und in Kooperation neue Narrative, innovative Prozesse, ortsbezogene Konzepte und strategische Projekte zu entwickeln und umzusetzen.
Heute wie damals werden die großzügigen und offenen Siedlungsstrukturen der ersten Nachkriegsjahrzehnte mit ihrem hohen Anteil an "Grün" vielfach geschätzt und als solche nicht grundlegend hinterfragt. "Grün" verheißt im Allgemeinen Licht, Luft und Sonne, Freizeit und Erholung und gilt als etwas Wünschenswertes im städtischen Kontext. Unbeachtet bleibt, dass dem Begriff "Grün" zunächst keine Eigenschaften oder Qualitäten zugewiesen sind - er sagt noch lange nichts über dessen räumliche Qualität, dessen Nutzbarkeit, Erreichbarkeit und Zugänglichkeit aus. Abstandsgrün und Straßenbegleitgrün ist eben auch "Grün". Neben einer quantitativen Argumentation, welche ökologischen Aspekte wie Biotopvernetzung, Stadt- und Mikroklima berücksichtigt, sollten wir verstärkt qualitativ denken und damit die Grundlage für einen erweiterten und wesentlich differenzierteren Diskurs über urbane Freiräume ebnen.
Wohnen als neue soziale Frage ist mehr als die Produktion neuer Formen von Wohnen und deren architektonischer Gestalt, und auch mehr als nur die Umsetzung sich verändernder, jedoch individuell formulierter Wohnwünsche. Sie spannt sich auf zwischen gesellschafts- und nachhaltigkeitspolitischen, hardcore-kapitalistischen und globalen Rahmenbedingungen, Hardware und Software, Individuum und Gemeinwohl, Konsum und Mitgestaltung. Entscheidend sind die Akteure und die Art und Weise, wie und nach welchen Maßstäben sie handeln. Entscheidend ist aber auch, Wohnen sowohl kontextuell wie auch programmatisch neu zu denken und dadurch zu neuen Mischungen, Nachbarschaften und Bewertungskriterien einer Projekt- und Stadtentwicklung zu kommen, die mehr als die Summe seiner Einzelteile wollen – ein gutes Leben für Alle abseits der Frage des Geldbeutels und der sozialen Zugehörigkeit.
Wie sieht das unbemannte Flugzeug von Übermorgen aus? Dieser Frage stellen sich Forscher an der Fachhochschule Aachen. Die weltweit rasant fortschreitende Entwicklung des Marktes für unbemannte Fluggeräte (UAVs - „Unmanned Aerial Vehicles“) bietet großes Potenzial für Wachstum und Wertschöpfung. Unbemannte fliegende Systeme können – für bestimmte Anwendungsgebiete – wesentlich günstiger, kleiner und effizienter ausgelegt werden als bemannte Lösungen. Dabei sind sich viele Unternehmen über das mögliche Potential dieser Technologie noch gar nicht bewusst.
Impact of electric propulsion technology and mission requirements on the performance of VTOL UAVs
(2018)
One of the engineering challenges in aviation is the design of transitioning vertical take-off and landing (VTOL) aircraft. Thrust-borne flight implies a higher mass fraction of the propulsion system, as well as much increased energy consumption in the take-off and landing phases. This mass increase is typically higher for aircraft with a separate lift propulsion system than for aircraft that use the cruise propulsion system to support a dedicated lift system. However, for a cost–benefit trade study, it is necessary to quantify the impact the VTOL requirement and propulsion configuration has on aircraft mass and size. For this reason, sizing studies are conducted. This paper explores the impact of considering a supplemental electric propulsion system for achieving hovering flight. Key variables in this study, apart from the lift system configuration, are the rotor disk loading and hover flight time, as well as the electrical systems technology level for both batteries and motors. Payload and endurance are typically used as the measures of merit for unmanned aircraft that carry electro-optical sensors, and therefore the analysis focuses on these particular parameters.
Comparative assessment of parallel-hybrid-electric propulsion systems for four different aircraft
(2020)
Until electric energy storage systems are ready to allow fully electric aircraft, the combination of combustion engine and electric motor as a hybrid-electric propulsion system seems to be a promising intermediate solution. Consequently, the design space for future aircraft is expanded considerably, as serial hybrid-electric, parallel hybrid-electric, fully electric, and conventional propulsion systems must all be considered. While the best propulsion system depends on a multitude of requirements and considerations, trends can be observed for certain types of aircraft and certain types of missions. This Paper provides insight into some factors that drive a new design toward either conventional or hybrid propulsion systems. General aviation aircraft, regional transport aircraft vertical takeoff and landing air taxis, and unmanned aerial vehicles are chosen as case studies. Typical missions for each class are considered, and the aircraft are analyzed regarding their takeoff mass and primary energy consumption. For these case studies, a high-level approach is chosen, using an initial sizing methodology. Only parallel-hybrid-electric powertrains are taken into account. Aeropropulsive interaction effects are neglected. Results indicate that hybrid-electric propulsion systems should be considered if the propulsion system is sized by short-duration power constraints. However, if the propulsion system is sized by a continuous power requirement, hybrid-electric systems offer hardly any benefit.
Impact of Battery Performance on the Initial Sizing of Hybrid-Electric General Aviation Aircraft
(2020)
Studies suggest that hybrid-electric aircraft have the potential to generate fewer emissions and be inherently quieter when compared to conventional aircraft. By operating combustion engines together with an electric propulsion system, synergistic benefits can be obtained. However, the performance of hybrid-electric aircraft is still constrained by a battery’s energy density and discharge rate. In this paper, the influence of battery performance on the gross mass for a four-seat general aviation aircraft with a hybrid-electric propulsion system is analyzed. For this design study, a high-level approach is chosen, using an innovative initial sizing methodology to determine the minimum required aircraft mass for a specific set of requirements and constraints. Only the peak-load shaving operational strategy is analyzed. Both parallel- and serial-hybrid propulsion configurations are considered for two different missions. The specific energy of the battery pack is varied from 200 to 1,000 W⋅h/kg, while the discharge time, and thus the normalized discharge rating (C-rating), is varied between 30 min (2C discharge rate) and 2 min (30C discharge rate). With the peak-load shaving operating strategy, it is desirable for hybrid-electric aircraft to use a light, low capacity battery system to boost performance. For this case, the battery’s specific power rating proved to be of much higher importance than for full electric designs, which have high capacity batteries. Discharge ratings of 20C allow a significant take-off mass reduction aircraft. The design point moves to higher wing loadings and higher levels of hybridization if batteries with advanced technology are used.