Proceedings of the 4th International Civil Engineering and Architecture Conference
CEAC 2024, 15–17 March, Seoul, South Korea
- 2025
- Buch
- Herausgegeben von
- Marco Casini
- Buchreihe
- Lecture Notes in Civil Engineering
- Verlag
- Springer Nature Singapore
Über dieses Buch
Dieses Buch versammelt die wissenschaftlichen Arbeiten, die während der "2024 The 4th International Civil Engineering and Architecture Conference" im März 2024 in Seoul, Südkorea, präsentiert wurden, mit dem Ziel, die neuesten Fortschritte in der theoretischen und angewandten Forschung in den Bereichen Architektur, Ingenieurwesen und Bauwesen (AEC) aufzuzeigen. Das Buch gliedert sich in vier Hauptteile, nämlich (1) nachhaltige Stadtplanung und Architektur; (2) architektonisches und ökologisches Design; (3) gebaute Umweltmaterialien und Bautechnologie; und (4) Bauingenieurwesen und Baumanagement. Das Ziel des Buches ist es, den Lesern einen Überblick über die laufende Transformation der AEC-Branche zu geben und eine gründliche Untersuchung der sich abzeichnenden Trends in den Bereichen Green Building Design, Bau und Betrieb vorzulegen.
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Über dieses Buch
This book collects the scientific proceedings presented during the “2024 The 4th International Civil Engineering and Architecture Conference” held in Seoul, South Korea, in March 2024 with the aim of showing the latest advancements in theoretical and applied research in the architecture, engineering, and construction sector (AEC). The book is organized into four main parts, namely (1) sustainable urban planning and architecture; (2) architectural and environmental design; (3) built environment materials and construction technology; and (4) civil engineering and construction management. The goal of the book is to provide readers with an overview of the ongoing transformation of the AEC industry presenting a thorough investigation of the emerging trends in the fields of green building design, construction, and operation.
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Inhaltsverzeichnis
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Architectural Design and Space Planning
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Frontmatter
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Climate and Environment in the Development of Modern Japanese Housing—From Architects’ Initial Interest in Housing to Fujii Kōji
Swierzinski ThomasDieses Kapitel vertieft sich in die Entwicklung des modernen japanischen Wohnungsbaus und betont die entscheidende Rolle von Klima und Umwelt im architektonischen Design. Es beginnt mit dem frühen Wohnungsdiskurs im späten 19. Jahrhundert, als Architekten wie Okamoto Sōtarō und Kitada Kyūichi eklektische japanisch-westliche Wohnformen einführten. Das Kapitel konzentriert sich dann auf die bedeutenden Beiträge von Fujii Kōji, der wissenschaftliche Studien zum Klima durchführte, um ein ausgeklügeltes Lüftungssystem zu entwickeln. Fujiis Arbeit wird mit der von Yasuoka Katsuya verglichen, der in seinen Entwürfen auch die Bedeutung der natürlichen Umwelt betonte, insbesondere durch das Konzept des Teehauses. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung der Parallelen und Unterschiede zwischen den Architekturphilosophien Fujiis und Yasuokas und bietet eine einzigartige Perspektive auf die Entwicklung des modernen japanischen Wohnungsbaus.KI-Generiert
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AbstractFujii Kōji, considered the pioneer of modern Japanese housing, was the first Japanese architect to design houses based on a scientific study of climate. Conducted in the 1920s, his study is closely related to matters of taste and is part of a dual process: the pursuit of a Japanese dwelling suited to the Japanese climate and cultural tastes. Understanding Fujii Kōji's place in this process, especially when compared to the first Japanese housing theorist, Yasuoka Katsuya, sheds light on the significance of climate in the development of modern Japanese housing. This paper explores the role of climate and the environment in the emergence of eclectic Western Japanese housing, the rise of Western-style housing, and Yasuoka's quest for an ideal housing suitable for modern Japan. This analysis highlights Fujii's innovative thinking and reveals its unique characteristics. While his architectural philosophy shares many similarities with Yasuoka's, his scientific approach to climate as the foundation for architectural design was truly innovative. -
Effective Passive Daylight Strategies for Energy Conservation in Office Buildings Utilizing Window to Wall Ratio, Window Glazing, and External Shading—A Literature Review
Yasmin Abdou, Rim Anabtawi, Young Ki KimDieses Kapitel untersucht die entscheidende Rolle passiver Tageslichtstrategien bei der Reduzierung des Energieverbrauchs in Bürogebäuden in heißen, trockenen Klimazonen. Es untersucht die Auswirkungen von Fenster-Wand-Verhältnissen, Fensterverglasung und Außenbeschattung auf Energieeffizienz und Wohnkomfort. Die Studie beleuchtet die Herausforderungen und das Potenzial dieser Strategien und stützt sich dabei auf umfangreiche Literatur aus den Jahren 2000 bis 2020. Insbesondere enthält es regionsspezifische Empfehlungen zur Optimierung der Tageslicht- und Energiebilanz, wie das ideale Fenster-Wand-Verhältnis für unterschiedliche Orientierungen und den Einsatz moderner Verglasungstechnologien. Das Kapitel unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer empirischer Forschung und praktischer Anwendung dieser Strategien und betont das Potenzial für signifikante Energieeinsparungen und eine verbesserte Bauleistung.KI-Generiert
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AbstractNumerous researchers and policymakers have revealed daylighting as an effective potential for energy conservation. However, in an extremely hot arid climate, achieving sufficient daylighting levels without increasing solar heat gain is challenging, in which the window design plays an essential role. Nevertheless, the state of research shows significant advances in research methodologies and passive strategies for optimizing energy consumption through daylight in office buildings. The literature claims that air-conditioning and artificial lighting in office buildings account for 40% and up to 70% of total energy consumption, usually higher in hot arid climates. Therefore, an in-depth review of the role and the effectiveness of different window design parameters is needed for successful daylighting practice and for optimizing building energy consumption. This paper aims to review the status of research on three fundamental window design parameters: window-to-wall ratio, window glazing, and external shading contributing to achieving daylighting and energy conservation in a hot arid climate. This paper may serve as a systematic literature study that would provide a comprehensive understanding and reference for the effectiveness of key passive strategies in building façade design. -
Development of Timber-Glass Double-Skin Façade Element: Architectural and Environmental Design Perspective
Maja Lešnik Nedelko, Iva Lukić, Vesna Žegarac LeskovarDas Kapitel vertieft sich in die Entwicklung eines Holz-Glas-Doppelschalenfassadenelements und betont seine architektonischen und ökologischen Gestaltungsperspektiven. Es beginnt mit der Diskussion über die Bedeutung nachhaltiger Lösungen in der Architektur, insbesondere im Hinblick auf Fassadensysteme. Die Autoren untersuchen die Vorteile doppelschaliger Fassaden gegenüber einschaligen Fassaden, darunter bessere Wärme- und Tageslichtleistung, Schalldämmung und ästhetischen Ausdruck. Die Studie stellt dann das Konzept der Verwendung von Holz für den Strukturrahmen von doppelschaligen Fassaden vor, mit dem Ziel, ihre Umweltauswirkungen zu verbessern. Die Autoren entwickelten verschiedene Prototypen von zweischaligen Fassadenelementen und kategorisierten sie anhand von strukturellen und architektonischen Typen. Im Kapitel wird auch eine Ökobilanz (Ökobilanz) vorgestellt, um die Umweltverträglichkeit des Holz-Glas-Fassadenelements zu bewerten und es mit einem fiktiven Aluminium-Fassadenelement zu vergleichen. Die Ergebnisse der Ökobilanz unterstreichen die signifikante Verringerung der Treibhausgasemissionen, die durch die Verwendung von Holz anstelle von Aluminium erreicht werden. Die Studie schließt mit der Bestätigung des Potenzials von Holz-Glas-Doppelschalenfassaden für eine nachhaltige Gebäudegestaltung und ermutigt zu weiterer Forschung hinsichtlich ihrer ökologischen und anderen nachhaltigen Aspekte.KI-Generiert
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AbstractIn the face of climate change, the field of architecture and building design has been focussing on the search for sustainable solutions for several decades. The design of contemporary architectural building elements, including façades, is subject to a wide range of requirements in terms of energy efficiency, building protection and environmental compatibility. Among the various types of façades, the double-skin façade performs particularly well in terms of energy efficiency and sound insulation. This is a special type of transparent building envelope consisting of two layers, in most cases insulating glazing and single glazing, separated by an air space. In contrast to existing examples of such façades, this paper shows in its first part the development of a timber-glass double skin façade element, where the first exception to existing façades is a structural frame made of timber instead of aluminium and the second exception is a load-bearing function of the element, which however is not discussed in detail in this paper. The study provides answers to the questions about the possible applications of such an element and, in the second part, about the advantages of the developed element in terms of environmental performance compared to existing elements on the market. -
Designing Extraterrestrial Habitats on Mars and the Moon: An Overview of Environmental Conditions and Design Considerations
Bengi BayarDieses Kapitel befasst sich mit dem komplizierten Prozess der Gestaltung von Lebensräumen für die menschliche Besiedlung von Mars und Mond. Zunächst wird das wiedererwachte Interesse an der Erforschung des Weltraums und der Demokratisierung des Zugangs zum Weltraum hervorgehoben. Die Studie konzentriert sich dann auf die einzigartigen Umweltbedingungen dieser Himmelskörper, einschließlich ihrer Atmosphären, Strahlungswerte, Temperaturschwankungen und Bodenzusammensetzungen. Diese Bedingungen stellen eine erhebliche Herausforderung für die Gestaltung des Lebensraums dar, wie etwa die Strahlenbelastung, extreme Temperaturschwankungen und die abrasive Beschaffenheit des Mond- und Marsbodens. Das Kapitel untersucht potenzielle Strategien zur Abmilderung dieser Herausforderungen und betont die Bedeutung nachhaltiger Stromerzeugung, Strahlenschutz und der Nutzung lokaler Ressourcen. Außerdem werden architektonische Überlegungen diskutiert, um die Gesundheit und das Wohlbefinden von Astronauten zu fördern, sowie technische Lösungen, um die langfristige Nachhaltigkeit dieser Lebensräume sicherzustellen. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Notwendigkeit eines multidisziplinären Ansatzes und innovativen Denkens, um die komplexen Herausforderungen der außerirdischen Besiedlung zu bewältigen. Diese umfassende Untersuchung von Umweltbedingungen und konstruktiven Überlegungen macht das Kapitel zu einer unverzichtbaren Lektüre für jeden, der sich für die Zukunft der bemannten Weltraumforschung interessiert.KI-Generiert
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AbstractIn the past few decades, with growing knowledge of space science and technology, the interest in the possibility of constructing habitats on other celestial bodies has increased. These extraterrestrial habitats, while providing places for humans to live and work and protecting them from the harsh space environment, serve as the next step in humanity's journey in space exploration. This study aims to provide an overview of the environmental conditions that structures to be built in extraterrestrial habitats have to endure, such as radiation, atmosphere, gravity, and temperature, specifically on the Moon and Mars. The study also makes an analysis of the considerations to be taken into account during the habitat design process according to these environmental factors. The study suggests that in order to establish successful extraterrestrial habitats, several key themes and challenges need to be addressed. It is suggested that the resolution of the technical, logistical, and human factors is possible through collaborative and multidisciplinary research and development. -
Research on the Pre-planning Process for School Space Innovation Project for Operation of High School Credit System
Ji-Won Yang, Hae-Yeon YooDieses Kapitel befasst sich mit dem Vorplanungsprozess für Innovationsprojekte im Schulbereich, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf dem Kreditsystem für weiterführende Schulen in Korea liegt. Es untersucht die Notwendigkeit, Bildungseinrichtungen so umzugestalten, dass sie den sich entwickelnden Lernpräferenzen der digitalen Generation und den Anforderungen des neuen Kreditsystems Rechnung tragen. Die Studie stützt sich auf Daten der Wonju Girls 'High School und berücksichtigt theoretische Rahmenwerke, Fallstudien und Feldstudien, um die Merkmale und Grenzen des Vorplanungsprozesses zu analysieren. Insbesondere hebt das Kapitel die Bedeutung der Teilnahme von Schülern und Lehrern am Gestaltungsprozess durch Workshops hervor, die das gegenseitige Verständnis und die kreative Ideengenerierung fördern. Die Studie identifiziert Diskrepanzen bei den räumlichen Anforderungen zwischen Schülern und Lehrern und schlägt Maßnahmen zur Verbesserung der Nutzerbeteiligung und des gesamten Gestaltungsprozesses vor. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für zukünftige Verbesserungen und betont die Notwendigkeit einer nahtlosen Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten, um umstrukturierte und verbesserte Schulräume zu schaffen.KI-Generiert
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AbstractIn response to social shifts such as the evolving learning preferences of the digital generation, deepening social disparities, and the rise of new technologies, Korean educational facilities have pursued swift adaptations. Various initiatives have been advocated, including a five-year plan to enhance school facility environments, the school space innovation project, and the development of green smart future schools. A key feature of these endeavors has been the active incorporation of user-participatory design methods. By transitioning from a supplier-centric to a user-centered design approach, the intention to offer user-specific spaces within conventional school facilities has been affirmed. Consequently, this study scrutinizes the overall process of the school space improvement pre-planning program, using the Wonju Girls’ High School in Gangwon-do case as a reference point. The purpose was to identify the limitations of participants at each stage and suggest directions for improvement, thereby suggesting the direction of the school space improvement project to be continuously promoted. -
Passive Design Principles in the Transformation of Traditional Cham Muslim Villages in Mekong Delta
Yen-Khang Nguyen-Tran, Van-Khang HuynhDas Kapitel vertieft sich in die reiche Geschichte und kulturelle Bedeutung traditioneller muslimischer Cham-Dörfer im Mekong-Delta und hebt ihre einzigartigen architektonischen Merkmale und Anpassungen an das tropische Klima hervor. Sie untersucht die Transformation dieser Dörfer unter dem Druck der Urbanisierung und des Klimawandels und konzentriert sich dabei auf passive Gestaltungsprinzipien, um Wohnkomfort und Nachhaltigkeit zu erhalten. Die Forschung bietet wertvolle Einblicke in die Bewahrung des kulturellen Erbes und die Anwendung traditioneller architektonischer Weisheiten in moderne Gestaltungspraktiken und macht sie zu einer entscheidenden Ressource für jeden, der sich für nachhaltige Stadtentwicklung und Kulturerhaltung interessiert.KI-Generiert
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AbstractThe Mekong Delta, famous for its status as a multi-ethnic region featuring many unique historical, cultural, and traditional villages, faces an imminent identity threat due to the ongoing urbanization process. Among them, the focus is on a small ethnic community, the Cham Muslim village, which still maintains many distinctive elements in terms of urban and architecture. In the previous investigations, fieldwork collected nine villages in this community that covered approximately two thousand housing, with attention devoted to the documentation of 151 traditional residences, forming the database for the framework of unique structures that have existed since the eighteenth century. In this study, the authors aim to clarify the relationship between the traditional spatial configuration and the surrounding environment and illustrate a transformation strategy grounded in passive architecture principles. We obtained results by analyzing village settlement and housing typology and its transformation through the viewpoint of passive design principles that follow the cultural behaviors of Cham Muslim people. The outcomes demonstrate the potential of preserving ethnic architecture while learning insights in adapting to the local climate. Furthermore, the research provides solutions for sustainable communities and contributes to the efforts to preserve ethnic identity for future generations. -
Exploring System of Setting and System of Activity on Vertical Rental Public Housing Corridor as a Shared Public Space
Annisa Nur Ramadhani, Purwanita Setijanti, Arina HayatiDieses Kapitel untersucht die Bedeutung von Korridoren als geteilte öffentliche Räume im vertikalen Mietwohnungsbau am Beispiel des Sombo-Wohnkomplexes in Surabaya, Indonesien. Er untersucht den Übergang von traditionellem Grundbesitz zu vertikalem öffentlichen Wohnungsbau und die Herausforderungen, vor denen die Bewohner stehen. Die Forschung konzentriert sich auf das System des Setzens und der Aktivität innerhalb der Korridore und enthüllt, wie diese Räume verschiedene häusliche, soziale und wirtschaftliche Aktivitäten ermöglichen. Beobachtungen und eingehende Interviews mit den Bewohnern zeigen die entscheidende Rolle von Korridoren bei der Aufrechterhaltung des Zusammenhalts der Gemeinschaft und der Verbesserung der Nachhaltigkeit des öffentlichen Wohnungsbaus auf. Das Kapitel bietet wertvolle Einblicke in die Gestaltung und Funktionalität öffentlicher Räume in dichten städtischen Umgebungen und ist daher eine fesselnde Lektüre für alle, die sich für Stadtplanung, Architektur und Soziologie interessieren.KI-Generiert
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AbstractDue to limited space in vertical rental public housing, the role of corridors is vital for public space. Corridors in the context of vertical rental public housing in Indonesia (Rusunawa) have a similar role to alleys in landed housing but with limited access. People carry out diverse domestic and social activities there, including chatting, socializing, sitting, and relaxing. This shows that one setting can accommodate a wide range of activities. The method used in this research is quantitative research through a questionnaire to 114 respondents to identify the relationship between setting, activities, and time. Furthermore, qualitative research is employed through observation, photographs, and in-depth interviews to analyze the system of setting and the system of activity that happens in corridors. This research uses a single study case, Rusunawa Sombo. The results find that Rusunawa Sombo’s corridor has a diverse system of setting and system of activity, ranging from domestic to social activity. This is because it was designed with a fairly wide corridor and aimed to accommodate the community's behavioral patterns as a shared public space. The socio-economic background similarity also creates a strong kinship within the community and eliminates temporal and spatial boundaries in daily interactions. They like to enjoy private activities together and tend to facilitate communal agreements for the use of the corridor as a public space in flexible times. In this way, no one's comfort will be disturbed. Moreover, a wide corridor influences the sustainability and diversity of neighborhood activity and has an important element for domestic, social, and economic activities. -
Color and the “Structure” of Decorations of Dwelling–A Case of Putian Dwellings in Fujian, China
Hongpan Lin, Ying Huang, Linsheng HuangDas Kapitel "Farbe und die" Struktur "der Dekorationen von Wohnungen - Ein Fall von Putian-Wohnungen in Fujian, China" geht der komplizierten Beziehung zwischen architektonischen Farben und Dekorationen in Putian-Wohnungen nach. Es beginnt mit einer Einführung in die verschiedenen Arten von Dekorationen, die in diesen Wohnungen gefunden wurden, und die umfassende Aufmerksamkeit, die sie erhalten haben. Die Studie konzentriert sich auf die Untrennbarkeit von Farbe und Dekoration vom Gebäude selbst und untersucht, wie diese Elemente aufgrund ihrer Komplexität und Symbolik erkannt und geschätzt werden. Die Forschungsmethode umfasst Felduntersuchungen, um den dekorativen Raum und die Struktur sowie die Verwendung von Farben und Themen zu verstehen. Das Kapitel vertieft sich dann in spezifische Aspekte der putianischen Behausungen, wie architektonische Dächer, Wandschichten, Balkenrahmen, architektonische Podeste, Türen, Fenster und Trennwände sowie Baupflaster. Sie untersucht, wie diese Elemente zur räumlichen Struktur und Farbgebung der Dekorationen insgesamt beitragen. Die Studie unterstreicht die Bedeutung dieser dekorativen Elemente für die Widerspiegelung der räumlichen Konnotation und Bedeutung der Wohnungen und liefert wertvolle Erkenntnisse für die aktuelle Arbeit im Bereich der Erhaltung und Erneuerung von Wohnungen. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung, die die Modernität der dekorativen Natur der putischen Behausungen und die Wichtigkeit der Berücksichtigung der räumlichen Elemente und der Atmosphäre betont, die durch diese Dekorationen bei den Erhaltungsbemühungen vermittelt werden.KI-Generiert
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AbstractColor is one of the important decorative elements of traditional houses, and structure is an important carrier for the presentation of color. The article discusses the role of color in different spatial positions and structures of Fujian Putian houses from the perspective of decorative space and structure and then clarifies the presentation and expression of decorations on different spatial needs and feelings. The article mainly adopts the field observation method, type comparison method, and other research methods to effectively sort out the specific characteristics of color-related elements such as materials, shapes, patterns, and so on based on different decorative spatial positions, and tries to illustrate the character traits of different colors given to the decorative structure of the traditional folk houses, such as the lightness and stability of the top and bottom of the structure, the figurative guidance of the near and far sight lines, the distinction between the public and private spaces, and the creation of multi-level structural spatial feelings, and so on. In this way, the relationship between different colors of the decorative structure and the activities, use, and even gender in the space is derived, which will provide a reference for further research on the color character of traditional residential buildings as well as the protection, repair, and reuse of architectural heritage. -
Historiography of Wood Construction in Portugal
João Gago, Paulo Almeida, Raquel Viana Duarte Cardoso, Juliane FreireDas Kapitel vertieft sich in die reiche Geschichte des Holzbaus in Portugal, beginnend mit dem Mittelalter, als Holz sowohl für ländliche als auch für städtische Bauten verwendet wurde. Es beleuchtet die Entwicklung von Bausystemen wie A-Rahmen und Kastenkonstruktionen und die Auswirkungen historischer Ereignisse wie des Erdbebens von Lissabon im Jahr 1755 auf die Entwicklung des Pombaline-Käfigsystems. Der Text untersucht auch den Wandel hin zu Stahlbeton im 20. Jahrhundert, der durch technologische Fortschritte und wirtschaftliche Faktoren angetrieben wurde und zum Niedergang von Holz als primärem Baustoff führte. Im gesamten Kapitel wird die Bedeutung des Holzes für das architektonische Erbe Portugals hervorgehoben, zusammen mit den Faktoren, die letztlich zu seiner Verdrängung durch moderne Materialien beigetragen haben.KI-Generiert
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AbstractThe present study seeks to understand the decline of wooden construction systems in Portugal, examining their history. Wood, an integral part of European and Portuguese construction methods for centuries, witnessed its decline with the rise of plate buildings and the advance of reinforced concrete. Wood played a crucial role in national construction development, standing out in the Pombaline period after the 1755 earthquake, when the scarcity of materials led to the import of wood from Brazil for the reconstruction of Lisbon. However, associated with the excessive exploitation of forests, this importance was followed by laws and royal decrees aimed at protecting the forests, essential for the reconstruction effort. The subsequent period, marked by real estate speculation and urban expansion, signals the beginning of the decline in the use of wood. In the 30 and 40s of the twentieth century, with the advent of reinforced concrete, this material became central in large state structures, relegating wood to disuse and practically eliminating it from new constructions. -
Understanding the Topological Characteristics of Traditional Courtyard Houses in Irbid City, Jordan Through Space Syntax Techniques
Albara Abuukaz, Zhenyang Xu, Ji LiDas Kapitel untersucht die räumliche und soziale Dynamik traditioneller Hofhäuser in Irbid City, Jordanien, durch die Linse räumlicher Syntaxtechniken. Sie konzentriert sich auf das Al-Nabulsi-Haus, ein bedeutendes denkmalgeschütztes Gebäude, um seine räumliche Konfiguration zu analysieren und zu verstehen, wie sein Grundriss soziale Interaktionen und Bewegungen beeinflusst. Mithilfe von Depthmap-Software und konvexer Raumanalyse misst die Studie quantitativ die Konnektivität, Integration und Steuerungswerte verschiedener Räume innerhalb des Hauses, was die zentrale Rolle des Innenhofes für Privatsphäre, Lüftung und soziale Vernetzung offenbart. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Bewahrung und Anpassung dieses architektonischen Erbes an moderne Bedürfnisse und betonen die Notwendigkeit einer wissenschaftlichen Sanierung statt eines Abrisses. Diese Analyse trägt nicht nur zum Verständnis der kulturellen Identität Jordaniens bei, sondern bietet Architekten und Stadtplanern auch praktische Einsichten, die darauf abzielen, traditionelle Hofhäuser zu erhalten und wiederzubeleben.KI-Generiert
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AbstractIrbid city in northern Jordan is characterized by many traditional courtyard houses, which are one of the architectural styles in Jordan. The courtyard houses in Irbid have different design styles. These houses have been examined in many previous studies with different methods and are usually interpreted as a response to different cultural and social values. However, there is still a need to understand the spatial configuration of courtyard houses and to analyze the connectivity and integration between various spaces using quantitative analysis. This paper applied space syntax techniques, to reveal the topo-logical layout of courtyard houses in Irbid City using depthmap software based on the convex map model, taking Al Nabulsi House as a case to analyse the spatial configuration be-tween different spaces. The findings contributed theoretically to understanding spatial configurations in traditional courtyard houses in Irbid city, and confirm the importance of traditional architectural components.
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Structural Mechanics and Seismic Engineering
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Frontmatter
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Internal Force Analysis of CFST Lattice Columns with Flat Lacing Tubes Based on the Continuum Method
Guangru Zhou, Nengxin Fang, Han Liu, Chongqing Han, Lingfeng YinDas Kapitel vertieft sich in die interne Kraftanalyse von CFST-Gitterstützen mit flachen Schnürrohren und betont ihre Eignung für Anwendungen mit großen Lastexzentrizitäten und hohen Schlankheitsverhältnissen. Sie kritisiert das traditionelle mehrstöckige Einspannmodell, das interne Kräfte oft unterschätzt und zu potenziell unsicheren Konstruktionen führt. Als überlegene Alternative wird die Kontinuum-Methode eingeführt, die präzise Formeln zur Berechnung der Scherung in Schnürrohren und der Axialkraft und des Biegemoments in Säulengliedmaßen anbietet. Das Kapitel enthält auch eine parametrische Analyse des Scherkoeffizienten des Schnürrohrs, die seinen bedeutenden Einfluss auf die mechanische Leistung dieser Säulen aufzeigt. Die Ergebnisse werden durch Finite-Elemente-Analysen verifiziert, die die hohe Genauigkeit und Anwendbarkeit der Kontinuum-Methode bei der Verbesserung des Designs und der Sicherheit von CFST-Gittersäulen aufzeigen.KI-Generiert
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AbstractTo minimize the deviation of traditional algorithm, which is based on the single-span multistory frame model, the continuum model was employed to derive accurate internal force calculation formulas for Concrete-Filled Steel Tubular (CFST) lattice columns with flat lacing tubes. We confirmed the validity of these formulas through Finite Element Analysis (FEA). Notably, the discrepancy between the continuum method and FEA results regarding the axial force in the column limb was less than 10%. In order to quantify the relationship between the resisting moment, generated by the axial force in the column limb, and the overturning moment produced by the horizontal force at the column top, the concept of a lacing tube shear coefficient was proposed. The primary parameters influencing the lacing tube shear coefficient were found to be the diameter and spacing of both the column limb and the lacing tube. Parametric analysis reveals a wild variation in the lacing tube shear coefficient, ranging from 0.57 to 0.80, depending on these parameters. Notably, this coefficient decreases with an increase in the outer diameter, column spacing, and lacing tube spacing, but increases with a larger lacing tube diameter. -
Comparative Analysis of the Seismic Performance of a School with Metallic and Viscous Fluid Dampers in Lima, Peru.
Gabriela Alcantara Loayza, Daniel Cristopher Solis Hidalgo, Ruben Anccasi HuayraDas Kapitel konzentriert sich auf die seismische Leistung eines Schulgebäudes in Lima, Peru, und vergleicht die Effektivität metallischer und zähflüssiger Dämpfer bei der Linderung von Erdbebenschäden. Sie unterstreicht die hohe seismische Aktivität in der Region und die Notwendigkeit eines verbesserten seismischen Schutzes wesentlicher Strukturen. Die Studie umfasst eine detaillierte Analyse der Gebäudestruktur, die Auswahl der Dämpfer und die Durchführung dynamischer Analysen zur Bewertung ihrer Leistung. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass beide Arten von Dämpfern die seismische Leistung des Gebäudes signifikant verbessern, wobei metallische Dämpfer etwas bessere Ergebnisse zeigen. Diese vergleichende Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse für Ingenieure und politische Entscheidungsträger, die darauf abzielen, die seismische Widerstandsfähigkeit von Gebäuden in Hochrisikogebieten zu verbessern.KI-Generiert
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AbstractThe coastal zone of Peru is exposed to a high seismic risk, and many essential constructions in the country still lack seismic protection systems. This increases the likelihood of these structures experiencing considerable damage in the event of a severe earthquake, potentially leading to collapse. The present research proposes the implementation of Taylor-type viscous fluid dampers and Bozzo-type Shear Link metallic dampers, through two different designs applied to the same case study involving a reinforced concrete structure in the pavilion of a typical school built on soft ground in Lima. For this purpose, a spectral modal dynamic analysis of the building without dampers was conducted, as well as a linear time-history dynamic analysis of the structures with dampers. The results of these analyses provided the displacements and drifts of the structures. It was observed that the conventionally designed structure does not exhibit adequate structural behavior in the face of a severe earthquake, unlike the structures with damper implementation, which showed a significant reduction in their drifts and displacements. However, it was emphasized that the structure with the implementation of metallic dampers exhibited better structural behavior compared to the structure with viscous fluid dampers. -
Stochastic Vehicle Load Simulation Method for Large Span Bridges Based on Weigh-in-Motion Data
Jiasheng Lan, Yanyi Tang, Yiming Wang, Linghong ZhuDas Kapitel untersucht die Bedeutung der Simulation von Fahrzeuglasten auf großflächigen Brücken, um ihr dynamisches Verhalten zu verstehen. Es stellt drei Hauptmethoden für die Fahrzeugsimulation vor: normative Wertentnahme, Stichprobenerhebung und intelligente Mikrosimulation. Hervorgehoben wird die intelligente Mikrosimulationsmethode, bei der ein Fahrzeug einem Modell und einem Spurwechselmodell folgt und Verkehrssituationen realistisch simuliert werden können. Die Methodik umfasst probabilistische Modelle, Monte-Carlo-Simulation und detaillierte statistische Analysen der Fahrzeugparameter. Die Fallstudie demonstriert die Anwendung der Methode, erzeugt stochastische Fahrzeuglastsignale und validiert die Modelle. Die Schlussfolgerung betont die Notwendigkeit fortgeschrittener Simulationstechniken, um die Beschränkungen bestehender Codes bei der Bewertung der Brückenleistung anzugehen.KI-Generiert
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AbstractThe purpose of this study is to present a method for the simulation of vehicle loads on long span bridges based on the data recorded by the Weigh In Motion (WIM) system. Due to the strong randomness of the traffic loads on large span bridges, the traditional research methods have significant limitations in accurately analyzing the characteristics of the random traffic loads, which in turn affects the assessment of the bridge structural conditions. On the basis of the traffic information collected from a bridge's WIM system, traffic weight and speed of different vehicle types have been counted. A multi-lane random vehicle load simulation program based on MATLAB is developed based on the basic ideas of the vehicle following model and the lane-changing model to complete the simulation of random traffic flow. It is mainly composed of the following aspects: (1) Seven vehicle types were classified and the proportion of vehicle types in each lane was investigated, based on the actual collection of vehicle data from the studied bridge. The probability density distribution function of the vehicle speed and vehicle weight was obtained by fitting the data with the mixed normal distribution and the mixed log normal distribution. (2) Based on the statistical distribution model of the measured vehicle parameters, the Monte Carlo method is used to generate the important parameters such as vehicle type, vehicle weight, vehicle speed and so on by sampling, and finally to form the random vehicle load sequence under the specified flow rate. (3) By introducing the following model, the rules of acceleration and deceleration of vehicles are specified. Thus, the simulation of traffic flow can be more realistic. Besides, a lane-changing model is established considering that lane-changing behaviour occurs in real vehicles. -
Development of Novel Buckling Steel Braces with Low-Yield and High-Strength Steel Components
Emmanuel Nyabongo, Xiaohua LiDas Kapitel befasst sich mit der Entwicklung eines neuartigen Knickstahlstützensystems, dem CI-BB, das ertragsarme und hochfeste Stahlkomponenten integriert, um die seismische Beständigkeit und die Reparaturfähigkeit nach einem Erdbeben zu verbessern. Die Konstruktion CI-BB nutzt die Duktilität von Stahl mit geringem Ertrag und die Elastizität von hochfestem Kanalstahl, um eine Strebe zu schaffen, die einer erheblichen Verformung ohne Beschädigung standhalten kann. Die Studie skizziert die grundlegende Modellierung und den Mechanismus des CI-BB, einschließlich seiner multisegmentierten Kern- und Energieableitungskapazitäten. Numerische Analysen und Hystereseergebnisse zeigen die Robustheit und Fähigkeit des Korsetts, seismische Energie effektiv abzuleiten. Das innovative Design des CI-BB verspricht, den Bereich seismisch beständiger Strukturen voranzutreiben und bietet eine kostengünstige und modulare Lösung für Inspektionen und Reparaturen.KI-Generiert
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AbstractAs a promising development for seismic resilience, this paper addresses the urgent need for earthquake-resistant construction methods, focusing on developing a new brace called the “Channel steel- I-section Buckling Brace” (CI-BB). The design combines replaceable low-yield wide flange steel for the cores with high-strength channel steel as constraining parts. Moreover, it offers insights into restraining channel steel and the complex deformation patterns in low-yield I-section steel core components during earthquakes. The primary role of the wide flange section core was to dissipate energy, while channel steel remains elastic and thus provides strength and withstand loads. This study first introduces the design concept and formulations of the low-yield I steel to estimate the yield strengths, stiffness, and axial displacement of the brace at various stages of loading. The application of this concept was proved through an example following the given formulations. Finally, a finite element analysis studied the numerical model subjected to various cyclic loading to examine the seismic performance of the proposed CI-BB. Consequently, the results show that the proposed CI-BB is stable and robust, able to withstand significant axial loads without losing stiffness. -
Comparative Study of Seismic Performance of SLB, TADAS and Viscous Fluid Energy Dissipators in Hospitals
Fabiana Bocanegra, Romina Cervantes, Joan R. Casas, Rick M. DelgadilloDas Kapitel befasst sich mit der kritischen Frage der seismischen Sicherheit in Krankenhäusern, insbesondere in der erdbebengefährdeten Küstenregion Südamerikas. Es stellt die Notwendigkeit verbesserter struktureller Leistung durch Energieableitungssysteme vor, wobei der Schwerpunkt auf drei Typen liegt: Shear Link Bozzo (SLB), Triangular Plate Add Damping and Steiffness (TADAS) und viskose Flüssigkeitsabscheider. Die Studie verwendet nichtlineare Zeithistorik-Analysen, um die Wirksamkeit dieser Dissipatoren bei der Verringerung von Driften, Bodenbeschleunigungen und Scherkräften in einem Krankenhausgebäude zu bewerten. Die Fallstudie in Tumbes, Peru, unterstreicht die Bedeutung dieser Energiedissipatoren bei der Verbesserung der seismischen Resistenz wesentlicher Gebäude. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass viskose Flüssigkeitsdissipatoren die beiden anderen Typen bei der Verringerung struktureller Schäden übertreffen, was dieses Kapitel zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die die seismische Sicherheit in Gesundheitseinrichtungen optimieren wollen.KI-Generiert
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AbstractStructural damage not only causes material losses but also human losses, especially in the case of essential buildings such as health facilities, as they must ensure the provision of medical services during and after an earthquake. On the other hand, Peru is a highly seismic country due to its location on the western edge of South America, an area where the Nazca and South American tectonic plates converge. For this reason, it is essential to reinforce these infrastructures with devices that help prevent and reduce damage caused by earthquakes and guarantee the safety of the hospital. This paper studies the seismic performance of three energy dissipators: Shear Link Bozzo (SLB), Triangular Plate Added Damping and Stiffness (TADAS) and viscous fluid; incorporated into an existing hospital in Peru. The methodology involves modeling these three devices using ETABS software and evaluating the following study cases: (i) without energy dissipators, (ii) with the three seismic devices evaluated separately. Non-linear time-history analysis is conducted, considering seven seismic records compatible with the response spectrum constructed from the parameters of the Peruvian Standard E.030. Finally, it was concluded that the viscous fluid dissipator is the best option to implement in the hospital since the maximum drifts, accelerations and shear forces on each floor were reduced by 45, 23 and 27%. -
Performance of a Steel Fiber Reinforced Concrete Deep Beam with an Opening: A Non-linear Finite Element Analysis
Mudji Irmawan, Bambang PiscesaDas Kapitel untersucht die Leistungsfähigkeit von Stahlfaserbeton (SFRC) tiefen Trägern mit Öffnungen und nutzt nichtlineare Finite-Elemente-Analysen, um ihr Verhalten vorherzusagen und die Tragfähigkeit zu verbessern. Zunächst werden die Herausforderungen durch Öffnungen in tiefen Trägern und das Potenzial von Stahlfasern zur Abmilderung dieser Probleme hervorgehoben. Die Methodik beinhaltet die Validierung eines Finite-Elemente-Modells mit experimentellen Ergebnissen und den Einsatz inverser Analysen, um das Verdrängungsmodell für Spannungsrisse zu verfeinern. Die Studie vergleicht die Leistung von Normalbeton und SFRC-Deckenbalken und zeigt signifikante Verbesserungen bei der Spitzenlastkapazität und der Reaktion nach der Spitzenlast, wenn Stahlfasern hinzugefügt werden. Die Analyse zeigt auch, dass SFRC-Tiefenbalken ein dehnbareres Verhalten aufweisen und vor dem Versagen eine höhere Energie absorbieren. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Vorteile des Einsatzes von SFRC in tiefen Trägerstrukturen mit Öffnungen, die durch detaillierte numerische Simulationen ein umfassendes Verständnis ihrer verbesserten Leistungsfähigkeit bieten.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractOpening in RC deep beams is often necessary to provide utilities with a passage through the beam, while the beam itself should be capable of sustaining high stress as a transfer beam. The presence of an opening in the beam will create stress concentration that eventually reduces its strength and stiffness. The conventional way to cope with this situation is to provide shear reinforcement that resists the tensile stress when the concrete cracks. One of the major drawbacks is that the concrete would have to crack first to redistribute the tensile stress from the concrete to the shear reinforcement. Another alternative proposed in this paper is to use steel fiber, which not only resists crack growth but also increases the tensile strength of concrete. The proposed solution is evaluated using an in-house finite element analysis package. The stress–strain model for the steel fiber reinforced concrete under tension was adapted from the author's previous work using the superposition method and calibrated with the laboratory test results. The crack propagation for plain reinforced concrete (RC) and steel fiber RC deep beams were compared and discussed. From the analysis, using steel fiber effectively increased the load-carrying capacity of the deep beam.
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- Titel
- Proceedings of the 4th International Civil Engineering and Architecture Conference
- Herausgegeben von
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Marco Casini
- Copyright-Jahr
- 2025
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Electronic ISBN
- 978-981-9754-77-9
- Print ISBN
- 978-981-9754-76-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-981-97-5477-9
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