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    Reactor Modeling for Up Scaling a Plastic Pyrolysis Process

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    The European commission compiled a strategic for a circular economy, for this reason recycling of post-consumer plastics (PCP) has to be expanded (European Commission 2018). Therefore, feedstock recycling can be an option, aiming on products of lighter hydrocarbons, which can be reprocessed in petrochemical plants or used as fuels. For this purpose, a solvent-based thermal cracking process has been developed in previous works. A highly aromatic and high boiling by-product of the refinery is used as carrier fluid. Thus mechanical and thermal properties of plastics are improved to enhance processability. (Lederer 2013) To investigate the complex reaction scheme of plastic pyrolysis lumped kinetic modeling is used. For this reason, pseudo-components are defined as lumps, classified in boiling cuts, which simplifies the reactions.MoP3-(09) page 1MoP3-(09) page 4

    See you in Panmunjom ! : Umnutzungszenario von Ranmunjom als interkulturelles Dorf

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    Die momentane Lage auf der koreanischen Halbinsel ist dominiert durch eine Situation der Unsicherheit und Unberechenbarkeit, die die Aufmerksamkeit internationaler Staaten auf sich zieht. Es scheint, als hätte sich die derzeitige Lage durch kontinuierliche Drohungen und Provokationen (auch in den Jahren zuvor) verschärft und festgefahren. Falls diese Situation eskaliert, hätte das katastrophale Folgen für die Region und würde die Stabilität anderer Staaten gefährden. Um es nicht so weit kommen zu lassen, ist es notwendig, dass alle Parteien die Bereitschaft zeigen, sich persönlich zu treffen und einen Dialog zu führen. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Szenarios der Umnutzung von Panmunjom in der Demilitarisierten Zone (DMZ) zugunsten einer besseren/verbesserten Beziehung zwischen den beiden getrennten Koreas sowie einer Förderung der Interaktion der dort lebenden Menschen. Als mögliche Antwort auf die Aufgabe soll ein interkulturelles Dorf in Panmunjeom (JSA) entstehen. Das Konzept nimmt traditionelle Elemente der koreanischen Kultur und Baukunst auf und interpretiert diese neu. Ziel dieser Arbeit ist es, einen architektonischen Lösungsansatz zur Annäherung der beiden getrennten Länder zu liefern und einen Beitrag zu einem friedvollen Miteinander der Menschen zu leisten.The current state on the Korean Peninsula is dominated by a situation of uncertainty and of unpredictability which attracts international attention. It seems that the current situation has intensified by continuous threats and provocations (also in the years before). An escalation would have catastrophic consequences for the region and would also threaten the stability of the neighboring states in this region. In order to prevent those scenarios, it is necessary that all parties are willing to meet each other in person to start a dialog. Therefore, this thesis focuses on the development of a scenario of a conversion of Panmunjom in the Demilitarized Zone (DMZ) to improve and to boost the relationship between the two separate Koreas. As a possible answer to this task is to establish an intercultural village in Panmunjom (Joint Security Area). This concept reinterprets traditional elements of Korean culture and architecture. The goal of this thesis is to provide an architectural solution to the approach of the two separate countries and to deliver a contribution to a peaceful coexistence.von Johannes Sicong QiuZusammenfassung in englischer SpracheTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017(VLID)434214

    Energy efficiency improvement of buildings by using linear programming

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    Energy efficiency is an important issue. Innovative technologies are developed in order to make buildings better at energy efficiency. Energy efficiency labels are used around the world to show how much energy efficient a building is. This labelling process is an assignment of buildings into predefined classes. If we consider the assignment problem has multiple criteria to consider and the classes are ordered, this problem can be handled by using multiple criteria sorting techniques. Furthermore, Inverse Multiple Criteria Sorting Problem (IMSCP) is concerned with the selection among the possible actions, which can change objects state in terms of criteria to obtain a better sorting of objects. In this study, a linear programming model of IMSCP is proposed to construct an energy efficiency improvement plan for buildings. The main aim is to choose the actions, which give us the desired labels at minimum cost. An illustrative example is presented to demonstrate the applicability of the proposed model. Solution results prove that this model is appropriate for energy efficiency improvement of buildings.(VLID)379975

    The Giant inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-Sn alloys

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    The giant inverse magnetocaloric effect was measured for four different NiMnSn alloys. Their content of elements was varied by only 1-2% respectively, but showed big changes to the phase transition temperatures and magnetic entropy change. It was expected that an increase in valence electrons per atom (e/a) and a decrease in the size of the unit cell (Vcell) would increase their phase transition temperaturesrespectively. Increasing the amount of Ni by 1 % at cost of Mn, increased the transition temperatures but also slightly reduced the magnetic entropy change (SM) and refrigerant capacity (RC). Introducing 2% of Si or Ge on cost of Sn reduced Vcell, as confirmed with XRD measurements. This is supposed to hold e/a constant, but is not yet confirmed experimentally. Si and Ge doping strongly decreased the RC and significantly shifted the transition temperatures down and up, respectively. This thesis contains information about their lattice constants, martensitic and austenitic phase transition temperatures, Curie temperatures, isothermal magnetization measurements, critical exponents, magnetic entropy change and resulting refrigerant capacities.von Klaus FrischaufAbweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019(VLID)380658

    Historische freistehende Zierelemente unter Erdbebenbeanspruchung

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    Erdbeben mit vergleichsweise niedrigen Magnituden können an historischen Gebäuden Schäden mit schwerwiegenden Folgen für Menschen und Sachgüter verursachen. Bei vergangenen Beben wurde beobachtet, dass dabei eine besondere Gefahr von nichttragenden Bauteilen wie historischen Zierelementen ausgeht. Dazu zählen zum Beispiel freistehende Attikafiguren, -vasen und Balustraden. Vor allem in hochfrequentierten historischen Stadtzentren ist durch diese Bauteile ein erhöhtes Schadensrisiko gegeben. Da die Bemessung der seismischen Standfestigkeit freistehender Zierelemente gemäß den derzeit geltenden Standards mit Unsicherheiten verbunden ist, sollen in der vorliegenden Forschungsarbeit spezifische Parameter bestimmt werden, die künftig eine fachgemäße seismische Beurteilung ermöglichen. Darauf basierend soll bei Sanierungsmaßnahmen der Fokus auf eine akzeptable Balance zwischen Vulnerabilität und Intervention gelegt werden, um das repräsentative kulturelle Erbe nicht unverhältnismäßig zu verändern. Anhand einer umfassenden Betrachtung analytischer Bemessungsansätze wurde die Anwendbarkeit von State-of-the-Art-Methoden erläutert und diskutiert. Um den aufgezeigten Unsicherheiten in der Bestimmung seismischer Einwirkungen zu begegnen, wurden pro-babilistische Zeitverlaufsberechnungen durchgeführt. Durch die Implementierung eines homogenisierten Mauerwerks-Materialmodells wurden induzierte Nichtlinearitäten und deren Auswirkungen auf die horizontale Stockwerksbeschleunigungsantwort in der Finite Elemente Analyse berücksichtigt. Resultate der Simulationen wurden abschließend für experimentelle Shake-Table Versuche herangezogen, um den seismischen Widerstand von freistehenden Attikafiguren unter spezifischen Beschleunigungsantworten zu bestimmen. Neben der Entwicklung einer normbasierenden Erdbebenkapazitätsbemessung für frei-stehende Zierelemente wurden Chancen zur detaillierten Bestimmung der seismischen Einwirkung anhand typischer Tragstrukturen demonstriert. Unter Einbeziehung möglicher Erdbebenszenarien mit synthetisch generierten Erdbebenzeitverläufen wurde das Über- und Unterschätzungspotential von geltenden Standards aufgezeigt. Durch die Kopplung der Simulationen mit experimentellen Shake-Table Versuchen wurden abschließend wesentliche Parameter zur seismischen Beurteilung der Widerstandsfähigkeit gefunden. Die vorliegende Forschungsarbeit erweitert wissenschaftliche Ergebnisse zu nichttragenden Bauteilen im historischen Baubestand und ermöglicht die Formulierung einer adäquaten Einschätzung des Gefährdungspotentials historischer Zierelemente. Weiterer Forschungsbe darf liegt noch in der Untersuchung von Auswirkungen durch Exzentrizitäten der primären als auch sekundären Bauteile. Zusätzlich sollten auch Effekte vertikaler Stockwerksbeschleunigungen betrachtet werden.Earthquakes with comparatively low magnitudes can cause serious damage to historic buildings. Past earthquakes showed that especially freestanding historic nonstructural facade components, such as statues, balustrades and ornamental vases are highly at risk. Large numbers of these historic nonstructural components are present in highly frequented historic city centers and pose a significant danger to people and property in case of overturning during an earthquake. Since the seismic assessment of nonstructural components using simplified methods according to valid standards is influenced by uncertanties, specific seismic parameters for historic building constructions were investigated. The objective of my research is to find suitable design methods, focusing on an acceptable balance between vulnerability and intervention that reduces the risk of damage without negatively impacting cultural heritage. In the first part, the applicability of different state of the art design methods was investigated and discussed. In order to counteract uncertanties of these design methods, an extensive probabilistic case study was conducted in the second part to investigate horizontal floor accelerations with time-history calculations. To take specific failure mechanisms of old masonry into account, a homogenized elasto-plastic macro-model was implemented. Thus nonlinear effects were accounted for with finite element analysis to determine horizontal floor accelerations. In the final part, results of the simulations were used for experimental shake-table tests assessing overturning resistance of freestanding rooftop statue-pedestal systems. In addition to the development of a specific simplified design method for freestanding historic nonstructural fnade components, a method for predicting detailed seismic demands was introduced. A set of synthetically generated ground motions was used as input to representative old masonry structure models. My results indicate that there is significant overand underestimation in the abolute distribution of the horizontal floor accelerations. By coupling the numeric simulations with experimental shake-table experiments, specific parameters to assess overturning resistance were determined. My research extends prior findings on nonstructural components especially for historic building constructions. The chosen methodology offers chances for proper seismic hazard assessment for freestanding historic nonstructural fnade components. Further research is still required to investigate effects of eccentricities of primary and secondary components and effects of vertical floor accelerations.von Andreas RudischZusammenfassung in englischer SpracheTechnische Universität Wien, Dissertation, 2019(VLID)380658

    Entwicklung eines kompetenzbasierten Frameworks mit Aktivitätsschablonen und die Adaptierung des Child-Centered-Designs - eine empirische Studie zur frühen Technikbildung in Informatik

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    Die vorliegende Forschungsarbeit beschäftigt sich, motiviert durch den voraussichtlich steigenden Mangel an hochqualifizierten Technikerinnen und Technikern, mit der Entwicklung und der empirischen Erforschung eines kompetenzbasierten Frameworks „Informatik für Kinder im Alter von 3 bis 6 Jahren“ mit Aktivitätsschablonen für Kindergärten zur frühen Technikbildung in Informatik. Das für die Zielgruppe unter Beachtung didaktischer Aspekte wissenschaftlich fundierte Framework soll als Grundlage dienen, Kindern Technik, im Speziellen Informatik, und die Tätigkeiten einer Wissenschaftlerin bzw. eines Wissenschaftlers spielerisch näher zu bringen. Die Grundlagen für das kompetenzbasierte Framework entstammen zum einen einer umfangreichen Literaturrecherche und zum anderen den Erfahrungen der Verfasserin der gegenständlichen Arbeit aus durchgeführten Vorstudien. Die Autorin entwickelt Aufgabenentwürfe, worauf aufbauend sie in zwei Kindergärten zahlreiche konkrete Aufgaben durchführt. Zur Ableitung der Aktivitiätsschablonen, Finalisierung und empirischen Befundung des kompetenzbasierten Frameworks „Informatik für Kinder im Alter von 3 bis 6 Jahren“ setzt sie die qualitative Inhaltsanalyse nach Mayring ein. Als Vorbereitung auf die Entwicklung und den Einsatz eines adaptierten Child-Centered-Design Ansatzes als Maßnahme zur frühen Technikbildung in Informatik führt die Verfasserin der gegenständlichen Arbeit Usability-Studien zu den im Framework eingesetzten Hardund Software-Produkten durch. Am Beispiel der Gestaltung und Erstellung eines Prototyps einer grafischen Benutzerschnittstelle für eine Mikrowelt, die für Kinder im Alter von 3 bis 6 Jahren geeignet ist, wird empirisch belegt, wie Child-Centered-Design, adaptiert und verfeinert um Cooperative-Inquiry und Bonded-Design, als weitere Maßnahme zur technischen Frühbildung in Informatik eingesetzt werden kann. Mit Hilfe von Kindern als Gestaltungspartnerinnen und -partner wird ein Prototyp einer Benutzerschnittstelle einer Mikrowelt entwickelt, die mittels Touchscreens in unterschiedlichen Einsatzszenarien als Lehr-Lern-Mittel genutzt werden kann. Mit dieser Maßnahme zur frühen Technikbildung soll Kindergartenkindern die Möglichkeit geboten werden, in unterschiedlichen Rollen (als Benutzerinnen, Benutzer, als Informantinnen, Informanten sowie als Gestaltungspartnerinnen und -partner oder auch als Testerinnen und Tester) einzelne Phasen der Software Entwicklung zu erleben und mitzugestalten. So soll den Kindergartenkindern vermittelt werden, dass Informatik weit mehr ist, als Programmieren oder einen PC zu bedienen.Motivated by the expected shortage of highly qualified technicians, the present research is concerned with the development and empirical research of a competence-based framework "Informatics for children aged 3 to 6 years" with activity templates for kindergartens for early technology education in computer science. The scientifically founded framework for the target group considering didactic aspects should serve as a basis to playfully introduce children to technology, in particular computer science, and the activities of a scientist. The basis for the competence-based framework comes firstly from an extensive literature research and secondly from the experiences of the author of the present thesis from preliminary studies. The author develops task drafts, building up on them she performs numerous concrete tasks in two kindergartens. She uses qualitative content analysis according to Mayring, for deriving the activity templates, finalizing the framework and summing up the empirical findings of the competency-based framework "Informatics for children aged 3 to 6 years". In preparation for the development and use of an adapted child-centered design approach as an action of early technology education in computer science, the author of this thesis carries out usability studies on the hardware and software products used in the framework. Using child-centered design, adapted and refined by cooperative inquiry and bonded design, as a further action for technical early education in computer science is empirically evidenced based on the example of designing and creating a prototype of a graphical user interface for a micro-world that is suitable for children aged 3 to 6 years. With the help of children as design partners, a prototype of a user interface of a micro-world is being developed, which can be operated by touchscreen and used as a resource for teaching and learning in various scenarios. With this action for early technology education, young children should be offered the opportunity to experience and participate in individual phases of software development in different roles (as users, informants, design partners and testers). Thus, the kindergarten children should be taught that computer science is much more than programming or using a PC.von Kerstin StöckelmayrZusammenfassung in englischer SpracheTechnische Universität Wien, Dissertation, 2019(VLID)380659

    Inverse Bandstructure Engineering of Alternative Barrier Materials for InGaAs-based Terahertz Quantum Cascade Lasers

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    Quantum cascade lasers (QCLs) are compact and powerful sources that cover a wide spectral range from infrared to terahertz (THz) radiation. The emission characteristics of QCLs depend on design parameters such as layer thickness, material composition and doping. Therefore, the material system has to be chosen accurately. This paper implemented an inverse quantum engineering algorithm to investigate the influence of the barrier material on the lasing performance and characteristics of THz active regions. Starting from an original design, barrier materials are exchanged while the wave functions are kept constant. A systematic comparison between material systems such as InGaAs/InAlAs, InGaAs/GaAsSb and InGaAs/InAlGaAs was performed with focus on quantum transport and optical gain. The quantum design with the wave functions, the electrical and the optical properties of two InGaAs-based devices, one of which is employs ternary InAlAs barriers, whereas the other device employs quaternary InAlGaAs barriers is presented. As designed, the algorithm leads to almost identical wave functions for different barrier thickness due to the different CBOs of the investigated materials. Results find that thin barrier devices employing ternary barrier materials such as InAlAs show the highest optical gain. Consequently the InGaAs/InAlAs material system, which is already commonly used for mid-infrared quantum cascade lasers, is also very well suited for high performance THz QCLs.(VLID)386624

    "The City is a Conflict Zone", a lecture by Gabu Heindl

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    Architect and urban planner Gabu Heindl is an urban researcher with a particular interest in the historical, economical, ecological and social dimensions of the city and the observed space. Heindls numerous projects were significantly shaped by her attentive and critical approach, regularly questioning the hegemonic and neo-liberal appropriation of (public) space.This article was written based on the recordings of a guest lecture by Gabu Heindl.(VLID)387311

    Deep Insights : Underground Planning and Construction as Alternative to continous Surface and Highrise Development

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    What do you notice when you move around in densely populated urban areas? That we expand both in width and in height in our building mania and growing trend of urbanization. But shouldn't we pause here and think about how and with what we are building our urban environment? Do we want eternally growing urban areas and their "fat belts" with peripheral residential, shopping, commercial and industrial areas? Or do we want compact urban environments with good accessibility and aesthetic and architectural first-rate spatial qualities? What influence does increasing urbanisation have on our cities and, above all, on future land requirements and use? How do we enable centrality of our daily activities and needs as well as sustainability in our urban living space? What role does underground space play in the creation of new living spaces in cities and urban areas of the future?(VLID)387313

    Pelvis Runner : comparative visualization of anatomical changes

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    Organe, wie die Blase, die Prostata oder das Rektum, zeichnen sich vor allem durch ihre weiche und flexible Struktur aus. Diese ist auch der Grund dafür, dass sie ihre äußere Form laufend verändern, dies geschieht vor allem in Abhängigkeit ihres aktuellen Füllstandes. Klinische Studien deuten darauf hin, dass diese Schwankungen den Erfolg von Strahlungstherapien für Patienten mit Prostatakrebs beeinflussen könnten. In der Praxis werden die täglichen Formveränderungen der zu behandelten Organe zwar durch simple Neuausrichtung der bestrahlten Region berücksichtigt, dennoch könnte eine detaillierte Analyse der exakten Schwankungen eine höhere Genauigkeit der Therapieplanung ermöglichen. Um die Therapieeffekte zu evaluieren, werden sogenannte Kohortenstudien durchgeführt, in welchen eben jene Formund Positionsschwankungen und ihre jeweiligen Effekte analysiert werden. Im Laufe dieser Arbeit präsentieren wir eine webbasierte Anwendung, welche in der Lage ist, einen medizinischen Datensatz der Beckenorgane von 24 Patienten mit Prostatakrebs über einen Verlauf von 13 Behandlungseinheiten zu analysieren. Wir verfolgten hierbei zwei Ziele: Einerseits versuchen wir, medizinische Experten bei der Durchführung von Kohortenstudien zu unterstützen und andererseits wollen wir Ärzten eine individuelle Strahlungstherapieplanung auf Patientenbasis ermöglichen. Unsere Anwendung ist in der Lage, große Datensätze von Organen zu verarbeiten, indem wir sie zuerst in einen niedrig-dimensionalen Raum transformieren, in welchem die Formschwankungen analysiert werden können. Dadurch können wir den Anwendern einen Überblick über den gesamten Datensatz zur Verfügung stellen. In einem nächsten Schritt können Teile des Datensatzes ausgewählt und detaillierter analysiert werden. So kann man zum Beispiel die exakten Formveränderungen der Organe von einzelnen Patienten oder Gruppen von Patienten zu untersuchen. Wir präsentieren die Anwendbarkeit unserer Methode anhand zahlreicher Szenarien und evaluieren ihren Erfolg durch Interviews mit zwei Fachexperten. Die Anwendung, die in dieser Arbeit präsentiert wird, kann als erster Schritt gesehen werden, Ärzte bei der Planung von Strahlungstherapieeinheiten zu unterstützen, welche auch die täglichen Formschwankungen von Organen berücksichtigen.Pelvic organs such as the bladder, rectum or prostate have highly variable shapes that change over time, due to their soft and flexible tissue and varying filling. Recent clinical work suggests that these variations might affect the effectiveness of radiation therapy treatment in patients with prostate cancer. Although in clinical practice small correction steps are performed to re-align the treated region if the organs are shifted, a more in-depth understanding and modeling might prove beneficial for the adaptation of the employed treatment planning strategy. To evaluate the viability and to account for the variability in the population of certain treatment strategies, cohort studies are performed analyzing the shape and position variability of pelvic organs. In this thesis, we propose a web-based tool that is able to analyze a cohort of pelvic organs from 24 patients across 13 treatment instances. Hereby we have two goals: On the one hand, we want to support medical researchers analyzing large groups of patients for their shape variability and the possible correlations to side effects. On the other hand, we want to provide support for medical experts performing individual patient treatment planning. Our tool offers both the option to analyze a large cohort of different organ shapes, by first modeling them in a shape space and then analyzing the shape variations on a per-patient basis. While this first part aims at providing users with an overview of the data, we also give them the option to perform a detailed shape analysis, where we highlight the statistically aggregated shape of a patient or a specified group using a contour variability plot. Finally, we demonstrate several possible usage scenarios for our tool and perform an informal evaluation with two medical experts. Our tool is the first significant step in supporting medical experts in demonstrating the need for adaptation in radiation therapy treatments to account for shape variability.von Nicolas GrossmannZusammenfassung in deutscher SpracheTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019(VLID)411528
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