Egypt’s power system is facing major changes. Rising demand, scarcity of fossil resources and the falling capital costs of solar and wind energy technologies pose the potential to fundamentally remake the national power fleet. Against this backdrop, the paper at hand investigates potential pathways of the domestic power system with a particular focus on regional deployment and associated impacts on the transmission network. To this end, the open-source modelling framework OSeMOSYS was adapted and deployed. The analysis evaluates renewable energy potentials for 320 sites across Egypt in eight different sub-regions. The study concludes that wind and PV installations prove to be cost-competitive and capable of shouldering a large share of projected demand growth, while their regional deployment should take required grid investments into consideration. The results also indicate that a restrained expansion of renewable energy technologies targeted by the government proves to be more costly than a more aggressive deployment pathway.

Der Leichtbau zählt zu den Schlüsseltechnologien vieler Industriebranchen und favorisiert ressourcen- und energieeffiziente Strukturbauteile und Konstruktionen mit belastungs- und funktionsgerechten Eigenschaften. Unabhängig vom Einsatzgebiet besteht der Anspruch des Leichtbaus darin, Systeme zu gestalten und herzustellen, die sich infolge Ausnutzung aller Varianten von Tragstrukturen, Werkstoffen und Herstellungs-technologien durch ein geringeres Gewicht bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften bzw. Erhöhung der Gebrauchsgüte auszeichnen. Entscheidende Voraussetzungen für die Anwendung des Leichtbaus sind leichte und hochbelastbare Werkstoffe, innovative filigrane Konstruktionen, sowie integrierte Systeme zur Erfassung von Beanspruchungen. An der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung werden im Forschungsbereich Leichtbau im Bauwesen faser- und textilverstärkte, funktionsintegrierte Leichtbautragwerke entwickelt, gefertigt und prüftechnisch verifiziert und validiert. Dabei stehen die Methoden Materialleichtbau, Strukturleichtbau und Systemleichtbau im Vordergrund. Diese können auf unterschiedliche Art miteinander kombiniert werden. Die Substitution von Werkstoffen höherer Dichte durch leichtere Materialien und Werkstoffkombinationen unter Beibehaltung bzw. Steigerung von Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften wird als Materialleichtbau bezeichnet. Dabei erfolgt die Gewichtsreduzierung der Konstruktion durch das verwendete Material. Beim Strukturleichtbau werden Produkte unter Nutzung von neuen Strukturen leichter ausgeführt, was eine Ermittlung und Optimierung der Art, Anzahl und Anordnung der Bauteile, aus denen die tragende Struktur mit minimalem Gewicht gebildet wird, umfasst. Der Systemleichtbau favorisiert die leichtbaugerechte Optimierung der Tragkonstruktion. Ziel ist es, leichte hochbeanspruchte Konstruktionen und neue Gestaltungsvarianten für filigrane Tragwerke mit hoher Funktionsintegration zu entwickeln und gemeinsam mit Architekten, Planern und Bauunternehmen auf den Markt zu bringen, denn wir forschen für die Praxis. In der vorliegenden Veröffentlichung wird das Forschungsprojekt „Neue leichtbaugerechte Strukturkomponenten und Verarbeitungstechnologien für Anwendungen in Tragwerken“ von der Idee bis zum Referenzobjekt beschrieben.

Im Rahmen von UPNS4D+ wird von mir der Teilbereich der automatisierten untertägigen Detektion von Gangerzlagerstätten und seltenen Erden bearbeitet. Dies erfolgt mittels eines Multisensoransatzes, der aus einer Hyperspektralkamera, einer RGB-Kamera und einem Laserscanner besteht. Die Grundlagen für die Kombination von hyperspektraler Bildverarbeitung und einer RGB-Kamera sind in der Industrie im Bereich von automatisierten Sortieranlagen zu finden. Im Bereich der Fernerkundung ist der Einsatz hyperspektraler Bilder für die Detektion geologischer Merkmale seit einigen Jahrzehnten üblich. Hier kann im Rahmen meiner Forschung gezeigt werden, dass mittels hyperspektraler Bilder Pyrit unter Tage detektiert werden kann. / In my research I work on a system which detects automatically the ore and rare earth element in a mine. This is part of UPNS4D+. For the detection I use a multi sensor system which consists of a hyperspectral camera, a RGB camera and a Laser scanner. Basics of this combination can be found in the industry. The combination of a RGB camera and a hyperspectral camera enables an automatic sorting of for example waste materials. Landsat satellites in the 1970 uses spectral information in order to detect the geology of the surface. I have tested the hyperspectral imaging in the Reiche Zeche and I can now show that Pyrite can be detected.

After the excavation of a cut slope ongoing deformations on the slope surface can often be measured. These deformations can be induced due to various processes and can also be used as an indicator of slope stability. If the reasons for the deformations are known, selective stabilization methods can help to decelerate, or stop, the movements. The potential for the recognition of displacement patterns in excavated slopes is studied in this dissertation. In the laboratory, the analysis of displacement patterns due to various processes is difficult as identical initial test conditions can hardly be reproduced. Furthermore, measurements of displacements can only be conducted to a limited degree. Therefore, numerical calculations using the finite element method were applied to simulate excavation processes and analyse the displacements. In addition, a suitable mathematical model has to be used to represent the stress-strain behaviour during the unloading process. Three different advanced constitutive soil models were chosen to calculate an excavation process of an idealized slope assuming drained conditions: - elasto-plastic Modified-Cam-Clay model - rate-independent hypoplastic model according to Masin - rate-dependent visco-hypoplastic model according to Niemunis Before conducting the excavation simulation, the soil parameters of the constitutive models were calibrated by means of numerical element tests, depicting the stress paths of conventional laboratory tests. Within the literature, those conventional laboratory tests are recommended for the determination of parameters for the constitutive models. A parameter set for the visco-hypoplastic model was chosen from literature. The parameters were adapted for the remaining models. Thus, all three models predicted approximately the same stress-strain behaviour during conventional laboratory tests. Despite the correlations during the element tests, the constitutive models predicted different displacements during the calculation of the excavation of an idealized slope under drained conditions. Thereupon, load-controlled triaxial compression tests were conducted reproducing the characteristic stress paths during an excavation process. At the same time, numerical calculations were carried out to reproduce the triaxial compression tests, and the measured and calculated displacement behaviour was compared. Different processes such as pure unloading due to excavation, excavation in overconsolidated soil, excavation coupled with consolidation, excavation coupled with previous ground water lowering and consolidation as well as the influence of creep effects were considered in the analysis of the displacement patterns during an excavation. It can be stated that the evaluation of displacements and changes in displacements in a single point on the slope surface cannot provide sufficient information about a certain physical process. Only the combination of displacement paths at different survey points will lead to a reliable conclusion. Thus, representative displacement patterns for different processes are recognizable during and after the excavation, which can be used for the identification. During the numerical simulation of an in-situ model test, where a slope was brought to failure by excavation, the calculated displacements were analysed for identifiable displacement patterns. It can be stated that despite different slope systems, consistencies were found within characteristic survey points. These points can be used to identify patterns within the displacement contours.

The need of using the underground space was limited in the human history, but in the last century and due to the increase of world population, the use of the underground space has become essential. Underground metro stations, deep garages, tunnels and basements, etc... are examples of using the underground space inside the cities. The use of underground space is conducted through deep excavation or tunneling. Several techniques are used to conduct the deep excavation and one of the most popular and well known techniques used for deep excavation is the diaphragm walling technique which is widely used specially inside the cities to safe space because it requires a very small space to conduct a deep reinforced concreted wall under the ground. However, the construction of such walls causes deformation of the surrounding ground and it could also affect the nearby existing structures. In some recorded cases the slurry trench failed and causes a great deformation which effect the nearby structures. However, Minor damages and cracks were observed in buildings near stable slurry trenches, because the soil deformation was high. The existing structures inside the cities have been constructed on shallow or deep foundations and this research was oriented to study the effect of diaphragm wall installation on the existing adjacent piled foundation. Very limited studies were made to investigate such an effect. At Cambridge university centrifuge model tests were conducted to investigate the effect of slurry reduction on single piles. Field observation was conducted in several projects and showed the settlement and deformation of buildings located on deep foundation during the diaphragm wall trenching. Numerical analysis was conducted using FLAC 3D to simulate the laboratory and the available field works. FLAC 3D is a commercial software and it depend in its analysis on finite difference method. The purpose of the simulation was to verify the used numerical analysis method. The results from the numerical analysis were in a good agreement with the available field data results, and they were also in good agreement with the laboratory test results regarding soil settlement but it was not in such good agreement when they were compared regarding the pile. Generally, from the verification the numerical analysis method is considered to be reliable. A parametric study was performed using the verified numerical analysis method. The flexible nature of the numerical analysis allows to simulate different cases and to study a variety of parameters. The output of the parametric study was the pile deflection, the bending moment and the shaft friction. The study was divided into three main parts while each part contains several parameter combinations. The first part studied the effect of the single and double panel(s) on the single pile group that has different piles numbers and formations. The second and third parts studied the effect of multiple panels on connected pile groups and piled raft foundation, respectively. Generally, the studied parameters can be divided into three main groups. The first is related to the trench which includes the panel dimension, the number of panels and the slurry level inside the panel. The effect of slurry pressure reduction at some levels inside the trench was also studied. The second group concerned the soil type and ground water level. The third group is related to the deep foundation which includes pile characteristics, location, and formation within the group. The results from the parametric study showed that the pile behavior was greatly affected by panel length, groundwater level, slurry level inside the trench and steadiness of the slurry pressure. The piles were also affected by the different stages of construction related to the pile location from the constructed panel. The piles within the group act together so they behave different from each other according to their position. The effect of the pile on the trench stability is presented through a simple analytical approach which is based on the wedge analysis. The analytical approach provided equations that calculate the factor of safety in two and three dimensions. The pile location was governing the equation that calculate the factor of safety because the pile could be fully inside the failure wedge or intersect with the failure surface. A comparative study was conducted to find out the effect of the different pile location and other parameters on the safety factor. Generally, this comparative study showed that the pile located within the failure wedge reduces the factor of safety, while the pile that intersects the failure surface could increase it. The pile row near a trench that contains piles inside the failure wedge and others intersects the failure surface act together to balance the failure wedge. The factor of safety results of some cases from the analytical approach were also compared with those calculated from the numerical analysis. In general, the factor of safety from the numerical analysis was higher than that calculated from the proposed analytical approach. This research helped to understand the trenching effect on the ground surface and on the nearby piled foundations. It provided charts that could help to predict the soil deformation and earth pressure coefficient which could be used in the design. It showed through the parametric study the precautions that should be taken into consideration during trenching process near piled foundation. This research provided a design method for the slurry trench panel near piled foundation.

Im Erscheinungsbild der Thüringer Großsiedlungen vollzog sich zwischen 1990 und 2000 ein deutlicher Wandel. Wohnumfeldverbesserungen trugen maßgeblich dazu bei. Diese Maßnahmen ordneten sich in die durch Förderprogramme gesteckten Ziele der Stadt- und Sozialplanung ein. In allen Wohngebieten wurden die Wohn- und Lebensbedingungen im Vergleich zu 1990 verbessert. Umfangreiche Aufwertungen im Wohnumfeld folgten i. d. R. umfassenden Gebäudesanierungen. Die Vorteile der Verkehrskonzepte und Versorgungsinfrastruktur wurden erhalten und ausgebaut. Die soziale Segregation vollzog sich deutlich langsamer als noch zu Beginn der 1990er Jahre befürchtet. Entsprechend blieb die gemischte Sozialstruktur teilweise erhalten. Die Bewohner sind mit ihrer Siedlung heute mindestens genauso zufrieden wie zu Beginn der Aufwertungsmaßnahmen. Das Eigenimage der Großsiedlungen konnte ebenfalls stabilisiert werden. Damit wurde das erklärte sozialplanerische Ziel, die Identifikation der Bewohner mit ihrem Wohngebiet zu stärken, erreicht. Diesen gelungenen Aspekten steht eine Reihe von Aufgaben gegenüber, die nicht umgesetzt wurden. So besteht die strukturelle, funktionale und bauliche Uniformität fort. Trotz Neu- und Umbau vieler Stadtteilzentren entwickelte sich nicht die angestrebte urbane Vielfalt. Die unzureichende funktionale und gestalterische Differenzierung des Raumes nach dem Öffentlichkeitscharakter verstärkt diese weiterhin vorhandene Monotonie der Siedlungen. Die Chancen, die Großsiedlungen besser an die Gesamtstadt und die landschaftliche Umgebung anzubinden, wurden nur selten genutzt. Trotz aller Bemühungen verzeichneten alle Großsiedlungen in den 1990er Jahren erhebliche Einwohnerverluste. Das Fremdimage der „Platte“ ist weiterhin schlecht. Die Wohnumfeldverbesserungen weisen in den Großsiedlungen deutliche Unterschiede hinsichtlich Umfang und Intensität auf. Allen Wohngebieten gemein ist ein Nebeneinander von aufwendig aufgewerteten Bereichen und von Quartieren, in denen nur wenig Veränderungen stattgefunden haben. In keinem Wohngebiet erfolgte eine komplette Gebietsaufwertung. An den Aufwertungsmaßnahmen waren viele verschiedene Akteure beteiligt, mit teilweise gegensätzlichen Interessen. Landschaftsarchitekten sind eine dieser Interessensgruppe. Ihre Arbeit bestimmt das Erscheinungsbild der Großsiedlungen erheblich mit. Allerdings bestehen nur geringe Handlungsspielräume zur Konfliktlösung zwischen den Beteiligten. Im Laufe der 1990er Jahre wandelten sich die wirtschaftlichen und sozialen Bedingungen. Nachfolgend fand ein Paradigmenwechsel im Umgang mit der Weiterentwicklung der Großsiedlungen und ihrer Freiräume statt. Aus den zu erwartenden Konditionen wurden hier Handlungsempfehlungen zur künftigen Wohngebietsentwicklung formuliert: in dauerhaft zu erhaltenden Quartieren sollten differenzierte Aufwertungen durchgeführt, in Rückbaubereiche neben der Stabilisierung des Wohnungsmarktes auch die Wohnungsvielfalt durch Umbauten erhöht werden. Die Freiräume in den Bestandsquartieren sind zu sichern, zu vernetzen und zu verbessern. Bei Interimsfreiräumen besteht ein erhebliches funktionales und gestalterisches Potential. Dazu gehören sowohl temporäre Aufwertungen für Erholungssuchende als auch extensive Freiraumentwicklungen verschiedener Vegetationstypen zur Erhöhung der ökologischen Vielfalt sowie wirtschaftliche Zwischennutzungen. / An enormous change in the appearance of the large suburban housing estates in Thuringia took place between 1990 and 2000. Improvements of the living environment contributed significantly to it. These measurements integrated into the aims of the city- and social planning that had been defined by support programmes. In all residential areas the housing- and living conditions have been improved in comparison to 1990. Extensive upgrading in the living environment generally followed substantial building restorations. The advantages of the traffic concepts and the provisioning infrastructure were conserved and extended. The social segregation transformed clearly slowlier than suspected at the beginning of the 1990ies. Correspondingly, the mixed social structure has been partly conserved. Today, the residents are at least as satisfied with their housing estates as at the beginning of the upgrading procedures. The image of the large suburban housing estates themselves could also be stabilised. Thus, the definded aim in social planning, to enforce the residents’ identification with their housing area, has been reached. These successful aspects are confronted with a row of tasks that have not been realised. So, the structural, functional and constructional uniformity still exists. Despite the new and re- construction of many community centres the intended diversity has not been developed. The insufficient functional and creative differentiation of the space according to the public character enforces this still existent monotony of the areas. The chances of linking the large suburban housing estates better to the whole town and the surroundings / landscape have only rarely been used. Despite all efforts all large suburban housing estates recorded immense losses of residents in the 1990ies. The external image of the “Platte” is still bad. Concerning their extent and their intensity the improvements in the living environments show significant differences in the large suburban housing estates. In all areas there is a coexistence of expensively upgraded parts and of accomodation with only few changes. There was no complete upgrading in any of the areas. Many protagonists contributed to the upgrading measurements, partly with opposed interests – landscape architects are one of these interest groups. Their work considerably defines the appearance of the large suburban housing estates. As a fact, there is only little room for manoeuvre concerning conflict resolution among the involved. In the course of the 1990ies the economic and social conditions changed. Afterwards a paradigm change in the handling of the advancement of the large suburban housing estates and their spaces took place. The expected conditions were formulated into recommended actions to the future development of the residential areas: in accomodation to be permanently preserved, differentiated upgrading should be made as well as the residential market should be stabilised in reconstruction areas while the diversity of flats should be increased through rebuilding at the same time. The open spaces in the accomodation need to be secured, to be linked and to be improved. There is an enormous functional and creative potential with interim spaces. Temporary upgrading for recreation searchers belongs to it, also extensive space developments of different vegetation types to increase the ecological diversity as well as temporary uses in the field of economy.

Vor 42 Jahren veröffentlichte der Club of Rome das Buch „Die Grenzen des Wachstums". In der Studie wurde ein Szenario entworfen, das sich ereignen könnte, wenn wir unser Verhalten auf globaler Ebene nicht änderten. Ich war 16 Jahre alt und habe das Buch förmlich verschlungen. 40 Jahre später erschien der Bericht „2052 – Eine globale Prognose für die nächsten 40 Jahre“. Seine Lektüre hat mich nicht minder gefesselt. Nach wie vor und mit kaum weniger Schärfe und Deutlichkeit stehen die Themen globale und Generationengerechtigkeit im ökologischen, ökonomischen und sozialen Sinne auf der Agenda der Menschheit. Gefragt sind langfristige Perspektiven für eine Entwicklungspolitik, die zugleich umweltschonend ist. Nachhaltigkeit – ein Prinzip, das erstmals 1713 von dem Sachsen Hans Carl von Carlowitz schriftlich formuliert wurde – gehört heute zur Vision und Philosophie fast jedes Unternehmens, prägt Wissenschaft und Bildung. Wollen wir unseren ökologischen Fußabdruck auf der Erde eingrenzen, müssen wir mit ihren Ressourcen schonender umgehen, die CO2- Emission senken, andere Wege gehen. Die Bedeutung einer nachhaltigen Entwicklung als Leitbild für die Zukunft ist international unbestritten. Das Bauwesen gehört weltweit zu den wachstumsstärksten Branchen und nimmt eine besondere Stellung ein, weil es wesentliche Bedürfnisse des Menschen wie Wohnen und infrastrukturelle Ansprüche befriedigt. Damit verbunden sind große wirtschaftliche und für die Umwelt relevante Aufwendungen. Umweltschutz im Bauwesen impliziert oft ökologisches Bauen, Sparen von Heizenergie oder den Einsatz von Materialien, die die Gesundheit der Bewohnerinnen und Bewohner nicht gefährden. Doch die ökologische Bedeutung des Bausektors erwächst vor allem aus dem Verbrauch von Ressourcen und Energie, der Verarbeitung und dem Transport von Baumaterialien sowie dem Umgang mit Bauabfällen. Welchen Beitrag können wir zum Thema Nachhaltigkeit leisten? Es ist an der Zeit,einen Paradigmenwechsel im Bauwesen herbeizuführen. Das heißt: leichter, effizienter, intelligenter bauen, ressourcenschonend denken und handeln. Einerseits geht es um Ästhetik, eine filigranere und variantenreichere Formensprache für Betonbauten bei gleicher Festigkeit und Steifigkeit. Andererseits geht es um Effizienz – leichter bauen spart Material. Das wiederum reduziert vor allem im Herstellungsprozess, aber auch beim Transport und bei der Verwendung von Beton und Zement den Energieaufwand und den CO2-Ausstoß. Diese Herausforderungen gehen wir aktiv an. Vor drei Jahren haben sich Bauingenieure, Architekten, Maschinenbauer und Mathematiker aus ganz Deutschand im Schwerpunktprogramm Leicht Bauen mit Beton zusammengefunden, um Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit Beton zu erforschen. Die Ergebnisse der 1. Förderphase sind in diesem Band dargestellt. Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Einrichtung des Schwerpunktprogramms 1542, die Unterstützung und die Förderung. Ausdrücklich danken möchten wir auch den Gutachterinnen und Gutachtern, die durch ihre Tätigkeit das Schwerpunktprogramm mit gestaltet haben.

Das Schwerpunktprogramm 1542 − Leicht Bauen mit Beton − wird seit nunmehr drei Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Abriss, wie es zur Einrichtung des SPP 1542 kam, und einen Überblick über Struktur, Koordinierung, Schwerpunktaktivitäten sowie Öffentlichkeitsarbeit in der ersten Förderphase.

Im Wesentlichen beschreibt diese Fragestellung die zentrale Zielsetzung des Projektes. Heutzutage werden Stützen, die häufigste Form von stabförmigen Druckbauteilen in Gebäuden, zumeist mit einem kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt und mit einem konstanten Verlauf über die Stützenlänge ausgeführt. Aber wie sieht die möglichst optimale Geometrie eines schlanken Druckbauteils aus? Im Rahmen des Projektes wurde dieser Fragestellung nach einer günstigen Adaption der Querschnittsgeometrie von Stützen in Quer- und in Längsrichtung nachgegangen. In der Regel unterscheidet man bei Stützen zwischen den möglichst ideal zentrisch gedrückten und denen, die exzentrisch gedrückt bzw. mit einem Moment belastet werden. In dieser 1. Phase des Projekts wurden zunächst die ideal zentrisch belasteten betrachtet.

Im Rahmen des SPP 1542 Leicht Bauen mit Beton wurden am Fachgebiet Massivbau der TU Braunschweig ultraleichte, dünnwandige Betonhohlbauteile untersucht, die den Bambus als bionisches Vorbild hatten. Für die sehr geringen Wandstärken von nur maximal 3,0 cm wurde ein selbstverdichtender, hochfester Feinkornbeton verwendet, mit dem eine hohe Betonqualität zielsicher erreicht wurde. Ferner wurden drei innovative Bewehrungskonzepte eingesetzt. Bauteilversuche unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung wurden hinsichtlich der Traglasten, des Verformungsverhaltens und der Versagensmechanismen ausgewertet. Anschließend wurden die Versuchsergebnisse mit theoretischen und numerischen Berechnungsmodellen abgeglichen. Aufbauend auf den Ergebnissen konnten Empfehlungen für eine Bemessung erarbeitet werden.