Sustainable Design and Eco Technologies for Infrastructure

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Infrastructure Design and Construction

   1. Frontmatter

   2. Study on Cementitious Grouts

      Yogita Gaude, K. G. Guptha, Er. T. Mohan

      Die Studie geht der Zusammensetzung und den Eigenschaften von Zementfugen nach, die für Spannbrücken und Bauelemente unverzichtbar sind. Sie unterstreicht die Herausforderungen durch unzureichende Verfugung, wie Korrosion und verminderte Zugfestigkeit von Sehnen. Die Forschung konzentriert sich auf die Optimierung von Fugenmischverhältnissen und Zusatzstoffen wie Cebex 100, Cebex 200 und Cebex EN, um Frischeigenschaften, mechanische Festigkeit und Haltbarkeit zu verbessern. Die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf die Mörtelleistung werden ebenfalls untersucht, wobei spezifische Temperaturschwellen empfohlen werden, um die Integrität der Mörtelmasse zu erhalten. Labor- und Vor-Ort-Experimente werden durchgeführt, um die Auswirkungen dieser Zusätze auf Blutung, Fließfähigkeit, Temperatur, Dichte, Druckfestigkeit und Haltbarkeit zu bewerten. Die Studie schließt mit Empfehlungen zu den am besten geeigneten Fugenzusätzen, um eine optimale Leistung in vorgespannten Kabelkanälen zu erreichen, und betont die Überlegenheit von Cebex EN in Bezug auf Frischzustand, Mechanik und Haltbarkeit.

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   3. Design Concepts, Optimisation and Challenges of an Underground Metro Interchange Station in Mixed Ground Conditions

      Chiranjib Sarkar, Sai Krishna Bugga

      Das Kapitel befasst sich mit dem komplizierten Design und der Optimierung der U-Bahn-Wechselstation Thirumayilai, einer Schlüsselkomponente des U-Bahn-Netzes von Chennai. Die einzigartige Anlage des Bahnhofs, bestehend aus drei Ebenen im Inselbahnhof und vier Ebenen im Stapelbahnhof, stellt erhebliche bauliche Herausforderungen dar. Der Text untersucht die Anwendung unkonventioneller Ansätze in der strukturellen Modellierung, einschließlich der Verwendung von Schlitzwänden und Scherstiften, die in Gesteinsschichten eingebettet sind. Die Autoren diskutieren die Bauabläufe von oben nach unten und von unten nach oben und heben die Vorteile und Komplexitäten der einzelnen Methoden hervor. Zusätzlich werden die geotechnischen Bedingungen des Projektstandortes behandelt und die unterschiedlichen Gesteinsschichten und ihre Auswirkungen auf die Gestaltung der Station dargestellt. Die Autoren stellen auch detaillierte Analyse- und Modellierungstechniken vor, die eingesetzt werden, um die Stabilität und Sicherheit der Station und der angrenzenden Strukturen zu gewährleisten. Im Verlauf des Kapitels werden die Herausforderungen des Designprozesses diskutiert, zusammen mit den innovativen Lösungen, die umgesetzt werden, um sie zu überwinden. Die Fallstudie der Station Thirumayilai dient als wertvolle Referenz für Ingenieure, die an ähnlich komplexen Infrastrukturprojekten arbeiten.

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   4. Rapid Visual Assessment to Classify Residential Houses Typology and Predict Population Vulnerability to Earthquake in North Bandung, Indonesia

      Sophia C. Sharon, Prasanti W. Sarli, Erwin Lim, Iswandi Imran

      Das Kapitel konzentriert sich auf eine schnelle visuelle Beurteilungsmethode zur Klassifizierung von Wohnhaustypologien in Nord-Bandung, Indonesien, mit dem Ziel, die Anfälligkeit der Bevölkerung für Erdbeben vorherzusagen. Er betont die Bedeutung von Bauqualität und Wirtschaftlichkeit bei der Ermittlung von Strukturschäden. Die Studie verwendet die EMS98-Methode, um Gebäude in begrenztes Mauerwerk, uneingeschränktes Mauerwerk und RC-Füllrahmen einzuordnen, und schätzt Schwachstellen von A bis F. Die Forschung untersucht auch den Zusammenhang zwischen Bautypologie und wirtschaftlicher Leistungsfähigkeit und zeigt, dass höhere wirtschaftliche Leistungsfähigkeit mit besserer Bauqualität und größeren Wohnflächen korreliert. Die Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse über die Anfälligkeit der Stadtbevölkerung für Erdbeben und die Notwendigkeit verbesserter Baustandards und wirtschaftlicher Unterstützung.

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   5. Semi-Analytical Study of a Functionally Graded Open Cellular Porous Beam to Analyze Its Nonlinear Bending Characteristics

      Vishal Singh, Rajesh Kumar, N. C. Pal, B. G. Mohapatra

      Das Kapitel vertieft sich in die komplexe Analyse von funktionell sortierten offenzelligen porösen Balken, wobei ihr nichtlineares Biegeverhalten unter unterschiedlichen Belastungsbedingungen und Porositätsverteilungen hervorgehoben wird. Mithilfe eines semi-analytischen Ansatzes untersucht die Studie die Auswirkungen einer gleichmäßig verteilten Querbelastung auf die Durchbiegung und Steifigkeit des Balkens. Die Forschung beleuchtet den Einfluss von Porositätsverteilungstypen, Porositätskoeffizienten und Aspektverhältnissen auf die Leistung des Balkens und bietet wertvolle Erkenntnisse für Konstrukteure, die darauf abzielen, Leichtbaustrukturen zu optimieren. Die Verwendung fortschrittlicher mathematischer Methoden, wie der Galerkin-Methode und der Erweiterung der Fourier-Serie, gewährleistet eine rigorose und genaue Beurteilung der mechanischen Eigenschaften der Balken. Die Ergebnisse werden durch Vergleiche mit theoretischen Modellen validiert, was die Robustheit der vorgeschlagenen Methodik demonstriert. Dieses Kapitel ist ein Pflichtlektüre für Fachleute, die das komplexe Zusammenspiel zwischen Porosität und Belastung in Verbundwerkstoffen verstehen wollen, insbesondere in Anwendungen, die eine verbesserte Energieaufnahme und Temperaturmanagement erfordern.

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   6. Sustainable Infrastructure Practice in Australia

      Gianluca Ranzi, Brett C. Phillips

      Dieses Kapitel vertieft die Praktiken nachhaltiger Infrastruktur in Australien und unterstreicht die entscheidende Rolle von Infrastructure Australia bei der Förderung von Nachhaltigkeit über soziale, wirtschaftliche, ökologische und ordnungspolitische Dimensionen hinweg. Er skizziert die Prinzipien und Strategien für eine nachhaltige Infrastrukturentwicklung und betont die Notwendigkeit, Wachstum mit Widerstandsfähigkeit gegen Klimawandel und Naturkatastrophen in Einklang zu bringen. Der australische Infrastrukturplan 2021 wird gründlich geprüft, einschließlich seiner Vision für 2036, die sich auf die Verbesserung der Lebensqualität für Australier und den Aufbau einer widerstandsfähigen Infrastruktur konzentriert. In diesem Kapitel wird auch der multikriterielle Analyserahmen diskutiert, der zur Bewertung und Priorisierung von Infrastrukturreformen verwendet wird, um sicherzustellen, dass zukünftige Investitionen mit politischen Prioritäten im Einklang stehen und verschiedene Zukunftsszenarien adressieren.

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   7. Design and Erection of Complex Steel Roof Structures in Airports

      J. R. Rajarajan, Panchakarla D. P. Bhushan

      Das Kapitel untersucht die Notwendigkeit einer Flughafenerweiterung aufgrund des erhöhten Passagieraufkommens und beschreibt die wichtigsten Einrichtungen des Terminalgebäudes sowie die Konzeption des Dachprofils, das von Vogelflügeln inspiriert ist. Sie befasst sich mit dem strukturellen System, einschließlich der Konstruktion des Prozessors und der Pfeilerdächer sowie der innovativen Verwendung von Pratt-Fachwerkkonfigurationen. Der Montageprozess wird hervorgehoben, insbesondere die Stranghubmethode, mit der das 450MT-Raumfachwerk als eine Einheit angehoben und positioniert wird, wobei fortschrittliche technische Techniken demonstriert werden. Das Kapitel behandelt auch die Integration bestehender Dachkonstruktionen und den Einsatz von BIM zur Koordinierung, was es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute in diesem Bereich macht.

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3. Geotechnical Engineering

   1. Frontmatter

   2. Evaluation of Plant-Based Additives for Stabilization of Problematic Soils: Preliminary Results

      Frehaileab Admasu Gidebo, Hideaki Yasuhara, Naoki Kinoshita

      Das Kapitel konzentriert sich auf die Bewertung pflanzlicher Zusätze zur Stabilisierung problematischer Böden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf expansivem schwarzen Baumwollboden liegt. Er beginnt mit der Betonung der Bedeutung des Bodens als entscheidendem Baustoff und der Herausforderungen durch expansive Böden. Die Studie stellt die Verwendung von landwirtschaftlichen pflanzlichen Abfällen als nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zur Bodenstabilisierung vor und befasst sich sowohl mit Abfallbewirtschaftungsproblemen als auch mit der Notwendigkeit kosteneffektiver Lösungen. Die Methodik umfasst die Nachbildung expansiver schwarzer Baumwollerde und die Prüfung verschiedener pflanzlicher Zusätze wie Reisschalen, Bambusstiele und Weizenstroh, um ihre Wirksamkeit bei der Verbesserung der Bodeneigenschaften zu bewerten. Die vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Zusätze die Eigenschaften problematischer Böden verbessern können, obwohl weitere Untersuchungen erforderlich sind, um ihre Auswirkungen auf technische Parameter vollständig zu verstehen. Das Kapitel schließt mit der Betonung des Potenzials pflanzlicher Zusatzstoffe zur Bodenstabilisierung und der Notwendigkeit weiterer Forschung in diesem Bereich.

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   3. Comparison of Methodologies for Seismic Fragility Analysis of Designed RC Frame Building as Per Indian Provisions

      Kaushik Gondaliya, Jignesh Amin, Sandip Vasanwala, Atul Desai

      Das Kapitel vertieft sich in den Vergleich von Methoden zur seismischen Fragilitätsanalyse von entworfenen RC-Fachwerkhäusern in Surat, Indien. Zunächst werden die seismischen Aktivitäten in der Region hervorgehoben, einschließlich des verheerenden Erdbebens von Bhuj im Jahr 2001 und des darauf folgenden Wachstums von Wohn- und Geschäftshäusern. Die Studie konzentriert sich auf ein vierstöckiges RC-Fachwerkgebäude, das zur Beurteilung seiner seismischen Leistung nichtlineare statische Stoßdämpfer-Analysen (NSPA) und inkrementelle dynamische Analysen (IDA) anwendet. Das Kapitel beschreibt die Modellierung und Konstruktion des RC-Rahmens, die Normalisierung und Skalierung von Bodenbewegungen und die untersuchten Schadenszustände. Sie erklärt auch die R µ -µ- T-Beziehung, die zur Bewertung des Duktilitätsfaktors und des Prozesses der Ableitung von Fragilitätskurven sowohl mit der Capacity-Spectrum-Methode (CSM) als auch mit der Multistrip-Analyse (MSA) verwendet wird. Die Ergebnisse und Diskussionen vergleichen die Einsturzwahrscheinlichkeiten, die durch die CSM und IDA-Ansätze erzielt wurden, und kommen zu dem Schluss, dass beide Methoden vergleichbare Vorhersagen liefern, wobei CSM effizienter ist. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Bedeutung dieser Analysen für die Gewährleistung der seismischen Sicherheit von RC-Fachwerkgebäuden in Surat.

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   4. A Basic Study on Ground Improvement Techniques and Its Applications

      Srijan Srijan, A. K. Gupta

      Das Kapitel geht der Notwendigkeit von Bodenverbesserungstechniken in Gebieten mit schlechten Bodenverhältnissen nach und betont die Vorteile von Methoden wie Bodensubstitution, Vorbelastung und vertikalen Drainagen. Außerdem wird der Einsatz von Zusatzstoffen und Verfugungstechniken wie Zement und Kalkstabilisierung sowie innovativer thermischer Methoden wie Bodenheizung und -gefrieren untersucht. Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschungen, die alle maßgeblichen Kriterien für eine optimale Bodenverbesserung berücksichtigen. Durch den Vergleich verschiedener Techniken und ihrer Anwendungsmöglichkeiten bietet das Kapitel wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung der Bodeneigenschaften und zur Senkung der Baukosten.

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   5. A Review of RISHA Application: An Affordable Modular Housing Structure for Earthquake Mitigation in Indonesia

      Prasanti Widyasih Sarli, Christian Adinata, Dibya Kusyala

      Das Kapitel "A Review of RISHA Application: An Affordable Modular Housing Structure for Earthquake Milderung in Indonesia" befasst sich mit der Konzeption, Erprobung und Anwendung von RISHA, einer Fertighauslösung, die darauf abzielt, die Wohnqualität in erdbebengefährdeten Regionen zu verbessern. Darin werden die Vorteile modularer Wohnformen wie Schnelligkeit, Nachhaltigkeit und Kosteneffektivität hervorgehoben und der umfassende Einsatz von RISHA bei der Wiederherstellung von Katastrophen in Indonesien untersucht. Die Studie deckt auch erhebliche Abweichungen zwischen den Konstruktionsabsichten von RISHA und seinen tatsächlichen Implementierungen auf, darunter Layout-Änderungen, Komponentenmischung, nicht standardmäßige Verbindungen und Materialfehler. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer Überprüfung und Aktualisierung der Baurichtlinien, um die strukturelle Sicherheit und Effektivität von RISHA und ähnlichen modularen Strukturen zu gewährleisten.

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   6. Experimental Study on Waste Rubber Chips and Brick Powder for Soil Stabilization

      Rohit Ravi, Hrishabh Bhat, Ramnath Nayak, Pradhum Phadte, Paritosh Sawant, Shwetha Prasanna, Kaushik Pai Fondekar

      Das Kapitel präsentiert eine experimentelle Studie über die Verwendung von Kautschukabfällen und Ziegelpulver zur Bodenstabilisierung. Er diskutiert die Herausforderungen schwacher Böden im Bauwesen und die Notwendigkeit geeigneter Stabilisierungstechniken. Die Forschung konzentriert sich auf die Wiederverwendung von Abfallstoffen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften, darunter Zugfestigkeit, Volumenstabilität und einfache Handhabung. Die Studie vergleicht die Auswirkungen der Zugabe von Ziegelpulver, Kautschukchips und ihrer Kombination auf Bodeneigenschaften wie maximale Trockendichte, optimaler Feuchtigkeitsgehalt, Kohäsion, Reibungswinkel und California Bearing Ratio (CBR). Die Ergebnisse zeigen, dass Ziegelpulver zwar die Bodenbeschaffenheit deutlich verbessert, Kautschukchips jedoch eine nuanciertere Wirkung haben, was ihre kombinierte Verwendung für spezielle Anwendungen wie erschwinglichen Hangbau nahelegt. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für weitere Forschung und praktische Anwendungen im Straßen- und Eisenbahnunterbau und in der Hangstabilität.

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   7. Seismic Assessment and Retrofitting of the National Radio Station in Bangladesh

      Md. Jahidul Islam Khan, Md. Rafiqul Islam, Akira Inoue, Yosuke Nakajima, Abdul Malek Sikder

      Das Kapitel untersucht die seismische Bewertung und die Umrüstung der nationalen Radiostation in Bangladesch, wobei der JBDPA-Standard mit den erforderlichen Modifikationen verwendet wird. Es beginnt mit einer Einführung in die Handbücher des Amtes für öffentliche Arbeiten und der technischen Unterstützung durch die JICA. Die Methodik der seismischen Bewertung wird erläutert, einschließlich der Berechnung des seismischen Index (I s) und des seismischen Nachfrageindex (I so), die für die Bestimmung der Sicherheit eines Gebäudes gegen seismische Kräfte von entscheidender Bedeutung sind. Das Kapitel vertieft sich dann in die Methodik der seismischen Nachrüstung und stellt verschiedene Nachrüstmethoden wie festigkeitsorientierte, duktilitätsorientierte und kombinierte Festigkeits- und Duktilitätsnachrüstung vor. Die Anwendung des JBDPA-Standards in Bangladesch wird diskutiert, wobei die an die örtlichen Gegebenheiten angepassten Änderungen hervorgehoben werden. Es wird die Fallstudie des Nationalen Radiosenders vorgestellt, in der die strukturelle Bewertung und die Überlegungen zur Nachrüstung detailliert dargestellt werden. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen zur seismischen Bewertung und Nachrüstung von RC-Rahmenkonstruktionen in Bangladesch, wobei die Eignung externer Nachrüstelemente und festigkeitsbasierter Nachrüstkonzepte hervorgehoben wird.

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