Wikiversity:Fellow-Programm Freies Wissen/Einreichungen/Das Gläserne Gerät von der Entwicklung, zur Nutzung bis zum Datensatz : Geotechnik meets Science 2.0
Das Gläserne Gerät von der Entwicklung, zur Nutzung bis zum Datensatz : Geotechnik meets Science 2.0[Bearbeiten]Projektbeschreibung[Bearbeiten]In vielen bodenmechanischen und geotechnischen Forschungslaboren weltweit steht eine Vielzahl von Laborgeräte zu Verfügung, diese Geräte sind oftmals durch aufwendige Studien- und Projekt- sowie Doktorarbeiten verbessert und/oder entwickelt worden. Hierbei kommt es zu einer Vielzahl von Daten die selten oder wenn nur sehr begrenzt veröffentlicht werden, dies gilt für den gesamten Nutzungszeitraum einer solchen Apparatur. Durch diesen Umstand sind die Versuchsgeräte nur schwer reproduzierbar und die damit erhobenen Daten nicht zu reproduzieren. Dies ist der Verfügbarkeit des Gerätes (oftmals Unikat oder der Nachbau eines Unikates), sowie der z.T. unklaren Konfigurationen und Steuerungen geschuldet. Damit einher gehen nur unzureichend beschriebene Testprotokolle, dies alles führt zu Datensätzen, die eine große Anzahl von sogenannter „Dark data“ beinhalten/hinterlassen und es somit interessierten Wissenschaftlern erschweren diese Daten z.B. zur Validierung von numerischen Modellen zu nutzen. Dies führt immer wieder da zu, dass sich nur auf im eigenen Labor erhobene Daten verlassen wird, hierbei aber teilweise es zu denselben Fehler kommt. Das bedeutet die Daten-Reproduzierbarkeit und somit Vergleichbarkeit ist selten gegeben. Sollen dann diese Daten zur Modellentwicklung jedweder Art genutzt werden, sind diese Daten oft nur einmal verwendbar, da Wissenschaftler abseits des eigenen Labors eben jene Angaben wie oben beschrieben fehlen. In einen solchen geotechnischen Spezialgebiet bewege ich mich, es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte (Dietz 2002), die das Kontakt-Scherverhalten von Böden untersuchen, dies ist ein Untersuchungsgegenstand der z.B. für Baugruben, Offshore-Windfundamente, Tunnelauskleidungen, Energie-Pfähle etc. eine sehr entscheidende Rolle spielt. Das Scherverhalten in einer solchen Kontaktzone, wird von vielen unterschiedlichen Einflussfaktoren dominiert, Schergeschwindigkeit, Überlagerungsdruck, Wassersättigung, Konsolidierungseffekte, Rauigkeit der Strukturoberfläche und Feinkornanteil im Boden sind nur einige. Es kann davon ausgegangen werden, dass sich somit die komplexen gekoppelten mechanischen Prozesse ebenso an der Kontaktfläche zwischen Bauwerk und Boden abspielen, wie im Boden selbst. Diese Art von Experimenten unterliegen einem kontinuierlichem Forschungsbedarf für sich weiterentwickelnde Problemstellung auf Grund der Energiewende einerseits und die Verwendung von neuartigen Materialien auf der anderen Seite. Die Idee ist es mittels der möglichen Unterstützung des Fellow-Programm Freies Wissen ein solches Versuchs-Gerät basierend auf bereits drei bestehenden Versuchseinrichtung (Dejong and Westgate 2009, Beketip & White 2016) zu konstruieren und betriebsbereit in ein Labor zu implementieren. Der Unterschied zur konventionellen Methode ist es, aber die gesamte Entwicklung von den Konstruktionszeichnungen, Regelungssoftware etc. frei zu Verfügung zustellen (Stichwort „Open Methods“) um auf der einen Seite es interessierten Wissenschaftlern, die Möglichkeit zu geben eine exakte Nachbildung zu erstellen und ohne noch viel größere zeitlichen Aufwand zu reproduzierbaren Ergebnissen und Daten zu kommen. Um dieses zu gewährleisten sollen die Entwicklung mittels „How to Do´s“ dokumentiert werden. Die reine Konstruktion ist, jedoch nur der Anfang für ein die Schaffung frei zugänglicher Forschungsmöglichkeiten. Das im Rahmen des Fellowship entwickelte Gerät, wird im Anschluss an die Entwicklung kostenfrei für Versuche zu Verfügung zustellen (Stichwort Open Lab), so dass es bei Interesse genutzt werden kann von anderen Forschern. Dabei wird eine Nutzerordnung erstellt werden, in der geregelt werden muss, wie die mit dem Gerät erhobenen Daten frei zugänglich gemacht werden um, nicht nur die Nutzung zu ermöglichen sondern die auch möglichst nachhaltige Nutzung der Daten. Dies soll mittels einer Datenbank geschehen, die neben den Daten, auch zusätzliche Informationen zu den verschiedenen Tests bereitstellt. Damit sollen möglichst ganzheitliche Datensätze entstehen, die eine Nachnutzung der Daten ermöglichen. Die so gewonnen Daten können für die Entwicklung von Modellen, zur Ergänzung eigener Datensätze und/oder experimenteller Vergleichsstudien genutzt werden. Anregungen erhoffe ich mir vor allem durch die Mentoren, für die Umsetzung der Nutzerordnung, sowie Ideen zu Umsetzung der Datenbank und Webpagelösungen. Neben den oben beschriebenen Effekten für die Forschung und ggf. für die Wirtschaft, kann eine solches Open Source Gerät, für in der Lehre genutzt werden. Studenten welche ihre Arbeit an dem Gerät durchführen haben einen direkte Möglichkeit mit dem Thema Science 2.0 vertraut zu machen und somit Open Science schon dieser jungen Generation von zukünftigen Wissenschaftlern mit auf den Weg geben zu können. Ich bin mir bewusst, dass dieses Projekt ambitioniert ist, jedoch bin mir sicher, dass es sich als ein erfolgreiches Beispiel von nicht nur Open Science sondern auch der Öffnung und Kollaborationsbeispiele für Open Science zu diversen unterschiedlichen Nutzern sein wird und eine Vorbildfunktion für andere Forscher in meiner Disziplin hat, vor allem hinsichtlich der Nutzung von Labor-Geräten im Sinne von Open Science. Darüber hinaus, würde es auch dem enormen Forschungsbedarf in diesem Bereich, mittels offen zugänglicher Methoden und Laborkapazitäten, sowie der freie Wissenschaft und im Idealfall Forschungskollaborationen zwischen verschiedenen Wissenschaftlern gerecht werden können. Um eine entsprechend große Verbreitung sicherzustellen, ist es geplant verschiedene Plattformen und Email-Verteiler zu nutzen um das Projektes möglichst viele potenzielle Nutzer bekannt zu machen (Alert GeoMaterials, Poro-Net Newsletter). Es ist darüberhinaus geplant das Projekt mittels eines Letters to Editor in entsprechenden Fachzeitschriften zu veröffentlichen, um die Nutzung an sich und die Nachnutzung der Daten zu gewährleisten und entsprechend zu stimulieren. Referenzen: Boukpeti, N., & White, D. J. (2017). Interface shear box tests for assessing axial pipe–soil resistance. Géotechnique, 67(1), 18–30. https://doi.org/10.1680/jgeot.15.P.112 DeJong, J. T., & Westgate, Z. J. (2009). Role of Initial State, Material Properties, and Confinement Condition on Local and Global Soil-Structure Interface Behavior. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135(11), 1646–1660. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2009)135:11(1646) Dietz, M. (2000) Developing an holistic understanding of interface friction using sand within the direct shear apparatus. Ph.d.-Thesis, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, University of Bristol Datenmanagementplan[Bearbeiten]Siehe /Datenmanagementplan Zwischenbericht[Bearbeiten]Siehe /Zwischenbericht Abschlussbericht[Bearbeiten]Siehe /Abschlussbericht Kontakt[Bearbeiten]
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