Mit Beeinflussung der Bindemitteleigenschaften durch verschiedene einzelne oder kombi-nierte Modifikationen steigt die Komplexität, die Materialeigenschaften anzusprechen und zu interpretieren. Mit den konventionellen Untersuchungen zur Klassifizierung der Bindemittel-eigenschaften ist dies nicht möglich. Jedoch bestehen unter anderem Möglichkeiten mit dem Dynamischen Scher-Rheometer (DSR) und dem Dynamischen Spaltzug-Schwellversuch (DSZV), die Eigenschaften dieser komplexen Materialen bei zielgerichteter Anwendung im geeigneten Maße anzusprechen. Ein wesentliches Ziel dieser Arbeit war es, Kenntnisse über die Auswirkungen von Mehrfachmodifizierungen im Bitumen und im Asphaltmischgut zu erlangen. Dabei sollten Methoden zur Untersuchung und Interpretation der rheologischen Eigenschaften überprüft und entwickelt werden. Durch die Möglichkeit, das Steifigkeitsverhalten der Bitumen im gesamten relevanten Temperatur- und Frequenzbereich versuchstechnisch ansprechen zu können, war es über die Korrelation des Steifigkeitsverhalten von Bitumen und Asphalt möglich, aktuelle Modelle für die Entwicklung der Masterkurven erst im Bitumen zu überprüfen und dann auch für das Asphaltmischgut anzuwenden. Dadurch wurden zusätzlich Alternativen aufgezeigt, die Entwicklung der Asphalt-Masterkurven mit Hilfe des DSR zu unterstützen und Ergebnisse zu plausibilisieren. Für das Ermüdungsverhalten wurde ein Vorversuch entwickelt, der es ermöglicht, den für die Ermüdung relevanten Relaxationsbereich als Temperaturbereich festzulegen und zu inter-pretieren. Zudem wurden verschiedene Ermüdungskriterien im Bitumen und Asphaltmischgut angewendet. Dabei wurden die Bindemittel und die Asphaltgemische im ungealterten bis lang-zeitgealterten Zustand untersucht. Das Ermüdungsverhalten aller Variationen wurde außer-dem bei äquivalentem rheologischen Verhalten, mit variierender Gesteinsart sowie nach Vorbelastung und Wasserlagerung untersucht. Zusätzlich wurde mit Hilfe der Rohdaten aus den DSR-Ermüdungsversuchen eine optimierte Methodik entwickelt, um den Hysterese-einfluss auf das Ermüdungsverhalten einzubeziehen. Mit Hilfe der Masterkurven und Blackdiagramme war es möglich, den differenten Einfluss der Modifikationen auf das Steifigkeitsverhalten darzustellen. Dabei konnte unter anderem das Verhalten von Bindemitteln mit reinen Polymernetzwerken aus Elastomeren und Plastomeren von Bindemitteln mit Polymernetzwerken aus einem Elastomer und nichtpolymeren Werk-stoffen abgegrenzt werden. Bei der Untersuchung des Ermüdungsverhaltens konnte gezeigt werden, dass sich der für die Ermüdung relevante Temperaturbereich durch die Modifikationen deutlich verschiebt. Alle modifizierten Varianten zeigten bei der Versuchsdurchführung gemäß der „Arbeitsanleitung zur Bestimmung des Steifigkeits- und Ermüdungsverhaltens von Asphalten mit dem Spaltzug-Schwellversuch als Eingangsgröße in die Dimensionierung“ (AL Sp-Asphalt 09) ein ver-bessertes Ermüdungsverhalten gegenüber der unmodifizierten Variante. Durch die oben beschriebene Variation der Prüfbedingungen und die Variation der Gesteine wurden anschließend deutliche Abweichungen bei den Ergebnissen festgestellt. Dadurch wurde gezeigt, inwiefern äquivalentes rheologisches Verhalten Einfluss auf das Ermüdungsverhalten der Varianten nimmt. Zudem konnte gezeigt werden, welchen Einfluss die Anwesenheit von Wasser in der Grenzfläche sowie die Variation der Gesteinsart und die Alterung des Bindemittels auf das Ermüdungsverhalten haben können. Die Untersuchungen zeigten darüber hinaus, dass die ausgewählten mathematischen Modelle und ein eigenes entwickeltes Modell zur Konstruktion der Masterkurve für die mehrfachmodifizierten Varianten im gealterten und ungealterten Zustand für Bitumen und Asphaltmischgut anwendbar sind.:Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung - 10 - 1.1 Motivation - 10 - 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise - 11 - 2. Stand der Wissenschaft und Technik - 13 - 2.1 Mechanisches Verhalten von Bitumen und Asphalt - 13 - 2.1.1 Allgemein - 13 - 2.1.2 Grundlagen der Asphalt- und Bitumenrheologie - 13 - 2.1.3 Rheologische Modelle - 17 - 2.1.4 Zeit-Temperatur-Äquivalenzprinzip - 24 - 2.1.5 Mathematische Modelle - 26 - 2.1.6 Materialkenngrößen und Verhalten bei zyklischer Belastung - 28 - 2.1.7 Beanspruchung von Asphaltbefestigungen - 32 - 2.1.8 Ermüdungsverhalten - 34 - 2.2 Affinität - 41 - 2.2.1 Adhäsionsmodelle - 41 - 2.2.2 Versagensmodelle der Adhäsion - 42 - 2.3 Alterung - 43 - 2.3.1 Verdunstungsalterung - 43 - 2.3.2 Oxidative Alterung - 43 - 2.3.3 Strukturalterung - 44 - 2.4 Einfluss von Additiven und Polymermodifikationen auf die Bindemittel- und Mischguteigenschaften - 44 - 2.4.1 Polymermodifikation - 44 - 2.4.2 Additivierung - 49 - 2.4.3 Zusammenfassung - 54 - 3. Methodik - 55 - 3.1 Versuchsprogramm Bitumen - 55 - 3.1.1 Eingesetzte Materialien - 55 - 3.1.2 Probekörperherstellung und Lagerung - 58 - 3.1.3 Rheologische Untersuchung durch Dynamisches Scher-Rheometer - 59 - 3.2 Versuchsprogramm Asphalt - 75 - 3.2.1 Eingesetzte Materialien - 75 - 3.2.2 Probekörperherstellung und Probekörperkonditionierung - 76 - 3.2.3 Versuchsdurchführung des Spaltzug-Schwellversuchs - 78 - 4. Ergebnisdarstellung und Diskussion - 89 - 4.1 Vorversuche Bitumen - 89 - 4.1.1 Amplitudentests - 89 - 4.1.2 Versuchsrelevanter Temperaturbereich - 94 - 4.1.3 Diskussion - 96 - 4.2 Masterkurven Bitumen - 98 - 4.2.1 Zuverlässigkeit der Modelle - 98 - 4.2.2 Einfluss der Modifikationen - 100 - 4.2.3 Einfluss der Alterung - 107 - 4.2.4 Diskussion - 115 - 4.3 Ermüdungsverhalten Bitumen - 117 - 4.3.1 Einfluss des Ermüdungskriteriums - 117 - 4.3.2 Einfluss der Modifikationen - 118 - 4.3.3 Diskussion - 122 - 4.4 Steifigkeitsverhalten Asphaltmischgut - 123 - 4.4.1 Zuverlässigkeit der Modelle - 123 - 4.4.2 Einfluss der Modifikationen - 127 - 4.4.3 Einfluss der Alterung - 130 - 4.4.4 Einfluss der Gesteinsart - 132 - 4.4.5 Korrelation Steifigkeitsverhalten Bitumen-Asphaltmischgut - 134 - 4.4.6 Diskussion - 135 - 4.5 Ermüdungsverhalten Asphaltmischgut - 137 - 4.5.1 Einfluss des Ermüdungskriteriums - 137 - 4.5.2 Einfluss der Modifikationen - 138 - 4.5.3 Einfluss der Alterung - 139 - 4.5.4 Einfluss der Vorbelastung und Wasserlagerung - 141 - 4.5.5 Einfluss der Gesteinsart - 143 - 4.5.6 Einfluss äquivalente Bitumenrheologie - 145 - 4.5.7 Korrelation Ermüdungsverhalten Bitumen-Asphaltmischgut - 149 - 4.5.8 Diskussion - 150 - 5. Zusammenfassung und Ausblick - 153 - 5.1 Zusammenfassung - 153 - 5.2 Ausblick - 156 - 6. Literaturverzeichnis - 158 - Abbildungsverzeichnis - 170 - Tabellenverzeichnis - 176 - Anlagenverzeichnis - 178 - / With influencing the bitumen properties by means of various single or combined modifications, the complexity increases and with it the facilities to address and interpret material properties. This is not possible with conventional tests for the classification of binder properties. However, there are means to address the properties of these complex materials in a specific manner with a Dynamic Shear Rheometer (DSR) and the Dynamic Indirect tensile strength (IDT) test method. A key objective of this work has been to gain knowledge about the effects of multiple modifications in bitumen and bituminous mixtures. In doing so, methods for the investigation and interpretation of rheological properties were examined and developed. Due to the possibility to test the stiffness behavior of bitumen in the relevant temperature and frequency range, the correlation of the stiffness behavior of bitumen and asphalt made it possible to check current models for the development of the master curves first in the bitumen and then also for the asphalt mix. Thus, additional alternatives to support the development of asphalt-master curves and to increase the plausibility of the results have been demonstrated with the help of a DSR. A preliminary test has been developed for the fatigue behavior, which makes it possible to define and interpret the fatigue relevant relaxation range as a temperature range. In addition, various fatigue criteria have been applied in bitumen and bituminous mixtures. The binders and the asphalt mixtures were examined in the unaged to long-time-aged state. The fatigue behavior of all variations was also investigated for equivalent rheological behavior, varying rock type, preload and water storage. In addition, the raw data from the DSR fatigue tests has been used to develop an optimized methodology for incorporating the hysteresis effect on the fatigue behavior. It has been possible to show the different effects of the modifications on the stiffness behavior with the help of master curves and black diagrams. Among other things, the behavior of binders with pure polymer networks of elastomers and plastomers of binders with polymer networks of an elastomer and non-polymeric materials has been distinguished. By examining the fatigue behavior, it has been shown that the temperature range relevant for fatigue shifts significantly as a result of the modifications. All modifications have shown improved behavior in accordance with the experimental conditions of the „Working instructions for the determination of the stiffness and fatigue behavior of asphalts with the indirect tensile strength test as an input into the dimensioning” (AL Sp-Asphalt 09). Due to the above described variations of test conditions and aggregates significant deviations in the results have been found. It has been shown to what extent equivalent rheological behavior influences the fatigue behavior of the variants. In addition, it has been possible to show what influence the presence of water in the interface, as well as the variation of the aggregate type and the aging of the binder, can have on the fatigue behavior of asphalt. The investigations also show that the selected mathematical models and a proprietary model developed for the construction of the master curve of the multi-modified variants in the aged and unaged state are applicable for bitumen and bituminous mixtures.:Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung - 10 - 1.1 Motivation - 10 - 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise - 11 - 2. Stand der Wissenschaft und Technik - 13 - 2.1 Mechanisches Verhalten von Bitumen und Asphalt - 13 - 2.1.1 Allgemein - 13 - 2.1.2 Grundlagen der Asphalt- und Bitumenrheologie - 13 - 2.1.3 Rheologische Modelle - 17 - 2.1.4 Zeit-Temperatur-Äquivalenzprinzip - 24 - 2.1.5 Mathematische Modelle - 26 - 2.1.6 Materialkenngrößen und Verhalten bei zyklischer Belastung - 28 - 2.1.7 Beanspruchung von Asphaltbefestigungen - 32 - 2.1.8 Ermüdungsverhalten - 34 - 2.2 Affinität - 41 - 2.2.1 Adhäsionsmodelle - 41 - 2.2.2 Versagensmodelle der Adhäsion - 42 - 2.3 Alterung - 43 - 2.3.1 Verdunstungsalterung - 43 - 2.3.2 Oxidative Alterung - 43 - 2.3.3 Strukturalterung - 44 - 2.4 Einfluss von Additiven und Polymermodifikationen auf die Bindemittel- und Mischguteigenschaften - 44 - 2.4.1 Polymermodifikation - 44 - 2.4.2 Additivierung - 49 - 2.4.3 Zusammenfassung - 54 - 3. Methodik - 55 - 3.1 Versuchsprogramm Bitumen - 55 - 3.1.1 Eingesetzte Materialien - 55 - 3.1.2 Probekörperherstellung und Lagerung - 58 - 3.1.3 Rheologische Untersuchung durch Dynamisches Scher-Rheometer - 59 - 3.2 Versuchsprogramm Asphalt - 75 - 3.2.1 Eingesetzte Materialien - 75 - 3.2.2 Probekörperherstellung und Probekörperkonditionierung - 76 - 3.2.3 Versuchsdurchführung des Spaltzug-Schwellversuchs - 78 - 4. Ergebnisdarstellung und Diskussion - 89 - 4.1 Vorversuche Bitumen - 89 - 4.1.1 Amplitudentests - 89 - 4.1.2 Versuchsrelevanter Temperaturbereich - 94 - 4.1.3 Diskussion - 96 - 4.2 Masterkurven Bitumen - 98 - 4.2.1 Zuverlässigkeit der Modelle - 98 - 4.2.2 Einfluss der Modifikationen - 100 - 4.2.3 Einfluss der Alterung - 107 - 4.2.4 Diskussion - 115 - 4.3 Ermüdungsverhalten Bitumen - 117 - 4.3.1 Einfluss des Ermüdungskriteriums - 117 - 4.3.2 Einfluss der Modifikationen - 118 - 4.3.3 Diskussion - 122 - 4.4 Steifigkeitsverhalten Asphaltmischgut - 123 - 4.4.1 Zuverlässigkeit der Modelle - 123 - 4.4.2 Einfluss der Modifikationen - 127 - 4.4.3 Einfluss der Alterung - 130 - 4.4.4 Einfluss der Gesteinsart - 132 - 4.4.5 Korrelation Steifigkeitsverhalten Bitumen-Asphaltmischgut - 134 - 4.4.6 Diskussion - 135 - 4.5 Ermüdungsverhalten Asphaltmischgut - 137 - 4.5.1 Einfluss des Ermüdungskriteriums - 137 - 4.5.2 Einfluss der Modifikationen - 138 - 4.5.3 Einfluss der Alterung - 139 - 4.5.4 Einfluss der Vorbelastung und Wasserlagerung - 141 - 4.5.5 Einfluss der Gesteinsart - 143 - 4.5.6 Einfluss äquivalente Bitumenrheologie - 145 - 4.5.7 Korrelation Ermüdungsverhalten Bitumen-Asphaltmischgut - 149 - 4.5.8 Diskussion - 150 - 5. Zusammenfassung und Ausblick - 153 - 5.1 Zusammenfassung - 153 - 5.2 Ausblick - 156 - 6. Literaturverzeichnis - 158 - Abbildungsverzeichnis - 170 - Tabellenverzeichnis - 176 - Anlagenverzeichnis - 178 -

Organic pollutants such as carbon and nitrogen are effectively removed through nature-based solutions, particularly treatment wetlands, research is increasingly focusing on the behavior of and effects to the environment caused by micropollutants. The release of these anthropogenic chemicals into the environment creates a complex mixture of chemicals that can cause quantifiable adverse biological effects. While resent studies indicate the ability of treatment wetlands to remove micropollutants, major questions regarding the removal efficacy of biological effects, the most efficient design aspects (aerated vs. non-aerated; planted vs. non-planted; single-stage vs. two-stage), the resiliency of a treatment wetland, and the potential for optimization are still unsolved. This dissertation investigated these topics by combining cutting-edge methods from engineering, analytical chemistry, and environmental toxicology. The existing knowledge gaps were addressed and the understanding of treatment technologies as well as the potential of treatment technologies to reduce micropollutants and biological effects was improved. In this research, seven treatment wetlands and a municipal wastewater treatment plant were examined over the course of an entire year, to identify the most effective design of the treatment plants in terms of biological effect removal. Intensified wetlands showed higher annual removal efficacy (41 - >99%) than the non-aerated (conventional) horizontal flow wetland (24 – 78%) for investigated micropollutants and biological effects. Removal efficacy for carbamazepine, which is considered to be resistant to aerobic biodegradation, was observed to be higher in the non-aerated horizontal flow treatment wetland than in the intensified wetlands (24 %, 0 – 3 %, respectively). Benzotriazole, diclofenac, activation of aryl hydrocarbon receptor, activation of peroxisome proliferator-activated receptor gamma, and oxidative stress response were removed to a greater extend through the intensified treatment wetlands than by the municipal wastewater treatment plant. Also, for the first time, the effluent qualities of the treatment wetlands were compared with recently proposed effect-based trigger (EBT) values for surface water. The effluent bioanalytical equivalent concentrations (BEQs) for all intensified treatment wetlands and the municipal wastewater treatment plant were close to or even below the surface water EBTs, except for estrogenicity. This indicates the great benefit of using nature-based solutions for water treatment because the treated effluent would not impose a negative ecological effect on a receiving water. Aeration and therefore an elevated oxidation reduction potential was identified as a key environmental condition for increased removal of micropollutants and biological effects. In particular, the two-stage system (aerated vertical flow constructed wetland followed by an unsaturated vertical flow sand filter) achieved the highest removal efficacies for conventional parameters (66 to >99%), micropollutants (94 – 99%, except carbamazepine: 3%) and biological effects (91 – 99%). But also, the less cost-intensive one-stage treatment wetlands (aerated horizontal flow and aerated vertical flow) achieved high quality effluents for the observed parameters. With different aeration strategies, aerobic and anaerobic zones were created in an aerated horizontal flow treatment wetland. The sharp increase of the oxidation reduction potential resulted in a higher mass removal for the moderately biodegradable micropollutants benzotriazole (> 91 %; test system with 50% aeration), and diclofenac (81 %; test system with 50% aeration). But the removal efficacy of biological effects decreased with the enlargement of the non-aerated zone in the treatment wetland. Nevertheless, the combination of aerated and non-aerated zones can reduce moderate micropollutants. The advantage of high removal efficacy for micropollutants and biological effects through aeration comes with the susceptibility to technical disturbances such as a power failure or an air pump failure. A simulated aeration interruption of six days resulted in a poorer water quality (comparable to that of a conventional non-aerated horizontal flow treatment wetland). After switching the aeration back on, the investigated system recovered within a few days for most of the conventional wastewater parameters (8 – 22 d) and micropollutants (3 – 22 d). Results showed that removal of biological effects are negatively affected for a longer period of time (>22 d) than what was indicated by classical parameters or micropollutants alone. These results mark the importance of the use of bioassays for future water quality assessment. With respect to the removal of biological effects, three treatment wetland designs can be recommended: the two-stage system (aerated vertical flow treatment wetland followed by an unsaturated vertical flow sand filter); and the less cost-intensive one stage systems: aerated horizontal flow treatment wetland and aerated vertical flow treatment wetland. The aerated horizontal flow treatment wetland is also resistant to an aeration interruption of a couple of days and recovers, even if it takes longer (indicated by the in vitro bioassays) than indicated through conventional wastewater parameters and micropollutants. The complementary approach of this dissertation contributes to the further understanding of treatment wetlands. Furthermore, the research work provides new insights into removal efficacy of biological effects under various treatment wetland design aspects. This dissertation is intended to help generate and better understand a new generation of treatment technologies.

Process modeling is used in construction to plan and manage the construction process and to support various simulation tasks. A major problem is that due to the one-of-a-kind character of construction projects a lot of work is spent manually developing an overall process schedule for each project. However, the total individual process is typically structured into multiple stages containing a number of recurring similar, but unequal, subprocesses that can be standardized, if appropriately generalized, to generic reusable process patterns. Moreover, not only processes, but also many general construction methods and strategies can be standardized and stored in the form of patterns and configuration rules, which will improve the consistency of modeling and also improve modeling time. The presented work addresses these issues and presents a new approach for the ontology-based process modeling and its combination with the rule-based process configuration. The proposed system supports the generation of process workflows for construction projects that could be later used in discrete-event simulation software or workflow programs. A formal high-level model for construction processes and a methodology for using process patterns in the configuration of complex construction tasks are the main focuses of this work. The base idea of the proposed approach is the development and use of two separate, but interrelated, ontologies and their integration with a general-purpose rule-engine. The first ontology is the Process Pattern Ontology, which is used to store reusable process patterns. The second is the Process Instance Ontology, which has similar taxonomy to the Process Pattern Ontology but is uniquely populated with specific process assertions for each construction case. The developed approach also suggests the application of the process patterns for the configuration of construction processes. This includes the mechanism of the process pattern retrieval, describing the extraction of the required process pattern from the Process Pattern Ontology, the intermediate adaptation step and the configuration step. The configuration step focuses on the integration of the rule-engine with the ontological knowledge-base, as well as on the application of different configuration strategies. With the help of these configuration strategies, realised by means of hierarchical rule sets, first a variation of the process and second a solution for the quick process configuration can be found. As a practical implementation of the proposed methodology a software prototype called Process Configurator is implemented within this work. This prototype realizes the interaction between all components of the ontology-based configuration approach presented in this work and supports the generation of process schedules for construction projects with the help of reusable process patterns and configuration rules.:1. Introduction 13 1.1. Motivation 13 1.2. Problem statement 14 1.3. Hypotheses 15 1.4. Objectives 15 1.5. A new approach of process modeling and configuration 17 1.6. Thesis outline 20 2. Process modeling 22 2.1. Basic issues 22 2.2. Business process modeling 25 2.3. Process modeling techniques 28 2.3.1. Integration Definition IDEF 28 2.3.2. UML 30 2.3.3. EPC 32 2.3.4. BPMN 35 2.3.5. Traditional modeling techniques 37 2.4. Process modeling in construction industry 41 2.4.1. Main features of process modeling in construction industry 41 2.4.2. Existing approaches in construction industry 44 3. Ontology-based modeling 58 3.1. Knowledge-based models 58 3.2. Ontology 64 3.2.1. Ontology description languages 65 4. Modeling of construction processes and process patterns 78 4.1. Reference modeling 78 4.2. Process pattern 81 4.2.1. Examples 83 4.3. Ontological framework 88 4.3.1. Motivation for using ontologies instead of databases 88 4.3.2. Ontology for process patterns 93 4.3.3. Ontology for process instances 99 5. Configuration of construction processes 103 5.1. Generation and configuration 103 5.2. Process pattern retrieval 104 5.3. Process adaptation 107 5.4. Process configuration 109 5.4.1. Configuration rules 109 5.4.2. Homogenous approach 111 5.4.3. Hybrid approach 115 5.4.4. Types of rules 119 5.4.5. Configuration strategies 122 6. Implementation 128 6.1. System architecture and its components 128 6.2. Process configurator 130 6.2.1. BPMN mapping 136 7. Case study 140 7.1. Case 1 140 7.2. Case 2 146 8. Conclusions and future research 149 8.1. Conclusions 149 8.2. Outlook 150 9. Appendix A. 156 A.1. Process Pattern 156 A.2. Rules overview 158 A.3. Rules implementation 160 10. References 163 / Prozessmodellierung wird im Bauwesen für die Planung des Bauablaufes genutzt, sowie insbesondere für die Unterstützung unterschiedlicher Simulationsprozesse. Das Hauptproblem ist, dass man wegen des Unikatcharakters der Bauprojekte viel Aufwand und Zeit braucht, um jedes Mal einen Prozessablaufplan des Projektes manuell zu erstellen. Allerdings besteht ein einzelner Gesamtprozess normalerweise aus mehreren Teilen, die ähnliche, aber nicht gleiche Subprozesse beinhalten. Diese Subprozesse können standardisiert, abstrahiert und dann als wiederverwendbare Referenzprozesse generalisiert werden. Außerdem lassen sich nicht nur Prozesse, sondern auch viele Baumethoden und Baustrategien in Form von Konfigurationsregeln formalisieren und speichern. Dies kann die Wiederspruchfreiheit der Modellierung gewährleisten und hat auch das Potential, die Modellierungszeit zu reduzieren. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, diese Aspekte zu analysieren und einen neuen Ansatz zur Kombinierung der ontologiebasierten Prozessmodellierung mit der regelba-sierten Prozesskonfiguration vorzustellen. Das dargestellte System unterstützt die Erstellung der Prozessablaufpläne für die Bauprojekte, die danach mit Hilfe von Simulationssoftware simuliert werden. In dieser Dissertation werden die Entwicklung eines formalen Modells für Bauprozesse und die Methodologie der Nutzung der Referenzprozesse bei der Konfigurierung komplexer Bauaufgaben beschrieben. Die grundlegende Idee des vorgeschlagenen Ansatzes ist die Entwicklung und die Verwendung zweier Ontologien. Die erste Ontologie wird als Process Pattern Ontologie bezeichnet und zur Speicherung der wiederverwendbaren Referenzprozesse eingesetzt. Die zweite Ontologie mit der Bezeichnung Process Instance Ontologie speichert die Prozessinstanzen für die spezifischen Bauprojekte. Die beiden Ontologien haben ähnliche, aber nicht gleiche, Strukturen und sind über eine Regel-Engine integriert. Der entwickelte Ansatz beinhaltet ebenfalls die Nutzung der Referenzprozesse im Konfigurationsprozess. Dies umfasst sowohl einen Mechanismus zur Abfrage der Referenzprozesse, welcher das Extrahieren des benötigten Referenzprozesses aus der Ontologie beschreibt, als auch die Anpassung der Referenzprozesse sowie deren Konfiguration mit Regeln. In der Konfiguration liegt der Fokus auf der Integration der Regel-Engine mit der ontologischen Wissensbasis und die Anwendung unterschiedlicher Konfigurationsstrategien. Mittels Konfigurationsstrategien, die mit Hilfe von hierarchischen Regelmengen realisiert werden, kann eine intelligente Lösung für die schnelle Prozesskonfiguration gefunden werden. Als praktische Implementierung der vorgeschlagenen Methodologie wird ein Prototyp, als Process Configurator bezeichnet, entwickelt. Der Process Configurator realisiert die Interaktion zwischen allen Komponenten des Systems und unterstützt die Erstellung der Prozessablaufpläne mit Hilfe der Referenzprozesse und Konfigurationsregel.:1. Introduction 13 1.1. Motivation 13 1.2. Problem statement 14 1.3. Hypotheses 15 1.4. Objectives 15 1.5. A new approach of process modeling and configuration 17 1.6. Thesis outline 20 2. Process modeling 22 2.1. Basic issues 22 2.2. Business process modeling 25 2.3. Process modeling techniques 28 2.3.1. Integration Definition IDEF 28 2.3.2. UML 30 2.3.3. EPC 32 2.3.4. BPMN 35 2.3.5. Traditional modeling techniques 37 2.4. Process modeling in construction industry 41 2.4.1. Main features of process modeling in construction industry 41 2.4.2. Existing approaches in construction industry 44 3. Ontology-based modeling 58 3.1. Knowledge-based models 58 3.2. Ontology 64 3.2.1. Ontology description languages 65 4. Modeling of construction processes and process patterns 78 4.1. Reference modeling 78 4.2. Process pattern 81 4.2.1. Examples 83 4.3. Ontological framework 88 4.3.1. Motivation for using ontologies instead of databases 88 4.3.2. Ontology for process patterns 93 4.3.3. Ontology for process instances 99 5. Configuration of construction processes 103 5.1. Generation and configuration 103 5.2. Process pattern retrieval 104 5.3. Process adaptation 107 5.4. Process configuration 109 5.4.1. Configuration rules 109 5.4.2. Homogenous approach 111 5.4.3. Hybrid approach 115 5.4.4. Types of rules 119 5.4.5. Configuration strategies 122 6. Implementation 128 6.1. System architecture and its components 128 6.2. Process configurator 130 6.2.1. BPMN mapping 136 7. Case study 140 7.1. Case 1 140 7.2. Case 2 146 8. Conclusions and future research 149 8.1. Conclusions 149 8.2. Outlook 150 9. Appendix A. 156 A.1. Process Pattern 156 A.2. Rules overview 158 A.3. Rules implementation 160 10. References 163

Im September 2015 fand das 8. Symposium „Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen“ an der TU Dresden statt. Der inhaltliche Bogen spannte sich vom DAfStb-Sachstandbericht zur Festlegung historischer Kennwerte von Betonen und Stählen über baudynamische Untersuchungen, neue Messmethoden bis zum Bauwerksmonitoring. Berichte von Projekten zur experimentellen Traglastbestimmung rundeten das vielfältige Programm ab.

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Über 60 % der Aufträge der Bauindustrie werden heute im Bestand umgesetzt. Bei Umbauten oder Aufstockungen stellt sich für den Tragwerksplaner dabei wiederkehrend die Frage nach der Tragsicherheit der Baukonstruktionen für die aktuellen Lastansätze. Besondere Herausforderungen sind historische Bauwerke, die auf der Grundlage traditioneller, baumeisterlicher Erfahrungen mit zeitgenössisch verfügbaren Materialien errichtet worden sind. Sie lassen sich mangels zuverlässiger Daten über die Baustoffe und den Lastabtrag nur selten rechnerisch zutreffend beurteilen. Dieser Beitrag soll zurückblicken auf die vergangenen 15 Jahre, in denen wir über 180 Decken in fast 60 Bauwerken durch Belastungsversuche getestet haben. Dabei möchten wir von unseren Erfahrungen berichten, Besonderheiten herausheben und grundsätzlich das Potential sowie die Grenzen der experimentellen Tragsicherheitsanalyse bewerten.

Die Theodor-Heuss-Brücke in Düsseldorf ist die älteste Schrägseilbrücke Deutschlands. Seit ihrer Fertigstellung 1957 ist die Verkehrsbelastung stetig gestiegen. Wie bei vielen anderen Brücken mit orthotropen Fahrbahnplatten führte dies mit der Zeit zu Schäden. Aufgrund von Ermüdungsdefiziten, die eine Nachrechnung der Brücke zeigt, wurde ein Monitoringsystem aus über 80 Sensoren am Bauwerk installiert und über ein Jahr betrieben. Der Beitrag zeigt die Entwicklung des Monitoringkonzepts, seine Umsetzung und die Auswertung als Grundlage einer messdatenbasierten Lebensdauerprognose. Die Messdaten ermöglichen eine genauere Prognose der Restlebensdauer. Grundlage der Auswertungen ist ein messtechnisch validiertes numerisches Berechnungsmodell. Durch Verknüpfung der Messdaten mit den numerischen Berechnungen und historischen Verkehrszählungen werden Belastungshistorien und Ermüdungsschädigungen abgeleitet. Zudem leiten sich aus dem Monitoring weitere Erkenntnisse zum Tragverhalten ab, wie die temperaturabhängige mittragende Wirkung der Fahrbahn im Winter oder der dominierende Einfluss von Achslasten anstelle von Gesamtgewichten der Fahrzeuge. Die Auswertungen zeigen, dass für die meisten Tragelemente und Anschlüsse eine deutliche Verbesserung gegenüber der rechnerischen Prognose erreicht werden kann. Das Monitoring ist ein Baustein zum Erhalt historischer Bauwerke und erhöht die Genauigkeit in der Bewertung der Tragwerke.

Im vorgestellten Beitrag wird der Einfluss von Erschütterungen auf den jungen Beton systematisch und anhand von realistischen Versuchen an Kleinkörpern aus unbewehrtem und bewehrtem Beton behandelt. Die kontrollierte dynamische Anregung erfolgt künstlich mit dem AIT-Schwingungsgenerator. Die Proben (zwei verschiedene Betonsorten: „Standard-Brückenbeton“ B3-C30/37 und „Randbalkenbeton“ B7-C25/30) werden während der Erhärtungsphase systematisch mit harmonischen als auch mit realen verkehrsinduzierten Brückenschwingungsverläufen beaufschlagt. Variiert werden Intensitäten und Frequenzgehalt sowie Signalform. Im Anschluss werden die Materialparameter bestimmt und mit ruhend gelagerten Referenzköpern verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften Druckfestigkeit und E-Modul wenig oder nur gering beeinflusst werden. Dauerhaftigkeitstests und Untersuchungen am Mikrogefüge dienen dazu, Fehler, Risse und Veränderungen im Gefüge zu identifizieren und werden im laufenden Forschungsprojekt noch weiter durchgeführt. Auswirkungen auf den Verbund zwischen Beton und Bewehrung werden durch Auszugversuche analysiert. Bei diesen Versuchen wurden bei größeren Relativbewegungen zwischen Beton und Bewehrungsstab Abnahmen der mittleren Verbundfestigkeit beobachtet. Bei geringeren Relativverschiebungen (Amplituden von ca. 0,14 mm bei Dauerverkehr) konnte die Verbundfestigkeit hingegen sogar gesteigert werden.

Im Zuge der Umverlegung einer Güterzugstrecke wurde der Ems-Jade-Kanal durch einen dreifeldrigen, integralen Stahlverbundrahmen überführt, an dem durch ein installiertes Dauermonitoring die Entwicklung der Zwangsschnittgrößen und der einsetzenden Rissbildung beurteilt werden soll. Zur Dehnungsmessung am Bauwerk wurden sowohl Dehnungsmessstreifen (DMS) als auch faseroptische Sensoren (DFOS, distributed fibre optic sensors) im bzw. am Bauwerk appliziert. Die aus dieser Kombination der unterschiedlichen Dehnungssensorik gewonnenen Zustandsgrößen werden in der folgenden Abhandlung verglichen und bewertet.

Aufgrund rechnerischer Defizite werden aktuell in Deutschland zahlreiche Brückenbauwerke durch Neubauten ersetzt. Bevor der Neubau errichtet werden kann, muss das bestehende Brückenbauwerk rückgebaut werden. Häufig liegen im Zuge der Rückbauplanung jedoch keine aktuellen Bestands- und Zustandsinformationen vor, die Planung erfolgt entsprechend anhand von Bestandsplänen und Annahmen zum tatsächlichen Bauwerkszustand. Eine deutlich realitätsnähere, und damit im Allgemeinen sichere, Bewertung ist mithilfe von Bestandsuntersuchungen möglich. Im Rahmen eines Forschungsprojektes sollen am Beispiel einer typischen Spannbetonbrücke der 1960er Jahre umfangreiche Bestandsuntersuchungen durchgeführt, wissenschaftlich ausgewertet und im Hinblick auf die Optimierung von Bestands- und insbesondere Rückbauplanungen bewertet werden. Dabei werden drei wesentliche Aspekte beleuchtet: die Erstellung von geeigneten Bestandsmodellen, die Ermittlung der Betoneigenschaften für die rechnerische Bewertung und die Beurteilung der nachträglichen Verankerung von Spanngliedern. Im Rahmen des Tagungsbeitrags sollen die durchgeführten Untersuchungen und vorliegenden Zwischenergebnisse präsentiert werden.