# Readme: READING PATINA: Catalogue of weak points and vulnerabilities (PART 2) *English Version see below* Die hier vorgelegte kumulative Dissertation basiert auf der Hypothese, dass es möglich ist, Entwurfs-, Detaillierungs-, Bau- und Instandhaltungstechniken zu optimieren, indem die Entwicklung von Landschaftsarchitekturprojekten in regelmäßigen Abständen nach Abschluss überwacht und bewertet wird. Ziel ist es, die Qualität zukünftiger Projekte zu erhöhen, indem die Schwachstellen und Vulnerabilitäten bestehender Bauwerke mit einer qualitativen und quantitativen Fallstudienmethode identifiziert und analysiert werden. Sowohl für die Ursachenerhebung und das Monitoring als auch für die Entwicklung von Optimierungsstrategien wurde ein eigenes methodisches Vorgehen entwickelt. Diese Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Teil 1 enthält die schriftliche Thesis einschließlich der einzelnen veröffentlichten und unveröffentlichten wissenschaftlichen Artikel, in der die Forschungsziele und -methoden erläutert sowie die Forschungsergebnisse präsentiert werden. Teil 2 beinhaltet den "Katalog der Schwachstellen und Vulnerabilitäten", der die aus der Forschung resultierenden Fallstudienauswertungen und Optimierungsstrategien enthält. Landschaftsarchitektonische Bauwerke sind dynamische, sich verändernde Systeme, die mit der natürlichen Umgebung und den Nutzungsmustern interagieren. Ihr Prozess der Patinierung und ihr anschließender Verfall zeigen Schwachstellen des Entwurfs sowie Defizite bei der Detaillierung, dem Bau und der Pflege auf. Diese Prozesse können der Praxis aber auch Informationen über die Auswirkungen von Entwurf, Detaillierung, Nutzung, Bewitterung und Wartung liefern. Der schlechte Zustand einiger realisierter Landschaftsarchitekturprojekte zeigt die Notwendigkeit eines effektiveren Monitorings sowie von Rückkopplungen landschaftsarchitektonischer Bauwerke. In dieser Arbeit wurde die zeitgebundene Veränderung zeitgenössischer landschaftsarchitektonischer Elemente in der Stadt Berlin auf der Grundlage einer zerstörungsfreien multitemporalen Analyse unter den gegebenen Kontextbedingungen untersucht. Die gebauten Landschaftselemente von zentraler Bedeutung für diese Forschung sind beispielsweise Stufen, Wege, Einfassungen, Entwässerungselemente, Baumroste, Sitzelemente, Zäune und Wände. Schwachstellen sind Bereiche eines Bauwerks, die aufgrund ihrer Gestaltung, Konstruktion, der besonders exponierten Lage (Ecken, Kanten usw.) oder der spezifischen hohen Anforderungen (Oberflächen mit Bodenkontakt usw.) äußerst anfällig sind. Inhärente Schwächen sind ein unvermeidlicher Faktor aller Strukturen, die sich aus der Konstruktion, den Materialeigenschaften oder dem Verschleiß (z.B. die vordere Kante einer Stufe) ergeben. Schwächen können aber auch durch Fehleinschätzungen bei der Planung und Ausführung, minderwertige Materialien oder schlechte Verarbeitung und Wartung verursacht werden. Schwachstellen können durch das Lernen aus früheren Fehlern minimiert oder vermieden werden, indem die Projektentwicklung überwacht und Feedback an den Berufsstand gegeben wird. Viele häufig auftretende Schwachstellen und Vulnerabilitäten wurden in dieser Forschungsarbeit identifiziert. Der repetitive Charakter dieser Schwächen unterstreicht einen deutlichen Mangel an Wissen innerhalb der Profession über die Prozesse, die die Veränderung von Bauwerken im Laufe der Zeit beeinflussen. Die in diesem Forschungsprojekt entwickelten Methoden der Ursachenanalyse und des Monitoringverfahrens basieren auf ähnlichen Systemen zur visuellen Überprüfung von Ingenieurbauwerken. Jährlich wiederholte fotografische Aufnahmen von Veränderungen der gebauten Landschaftselemente in drei Zoomfaktoren - Kontext-, Objekt- und Detailbilder - bilden die Grundlage für die sich anschließenden Expertenanalysen und -bewertungen. Die Kernperiode der Forschung umfasst die ersten fünf bis neun Jahre der Projektentwicklung nach Fertigstellung der Bauwerke. Weitere einmalige Erhebungen älterer Projekte ermöglichten die Betrachtung über einen Zeitraum von bis zu 27 Jahren. Die fotografischen Aufnahmen wurden mi Metadaten (z.B. Ort, Fertigstellungsdatum, Einrichtung, Material) versehen, zu Fallstudien-Sequenzen zusammengefasst und in einer Datenbank gespeichert. Durch Vergleiche zwischen dem Originalzustand und den aufeinanderfolgenden Aufzeichnungen wurden prozessabhängige Veränderungen sichtbar gemacht und häufig auftretende Schwachstellen und Vulnerabilitäten aufgezeigt. Aus den dokumentierten Vergleichswerten der Veränderung war es möglich, die vorzeitige Alterung zu bestimmen und die dafür wichtigsten Ursachen zu identifizieren. Die folgenden Artikel wurden im Rahmen der kumulativen Dissertation verfasst. Alle Arbeiten fokussieren auf die Kernaspekte dieser Forschungsarbeit und setzen die entwickelte Methodik der Ursachenanalyse durch Auswertung von Fallstudien um. In den folgenden kurzen Zusammenfassungen der Beiträge wird ein Überblick über den Inhalt und die Beziehung der einzelnen Beiträge zueinander gegeben. Artikel A) **Zeit, Entwurf und Konstruktion: Lernen aus der Veränderung der gebauten Landschaften im Lauf der Zeit** *Autor: Simon Colwill* Dieser Artikel gibt einen Überblick über das Forschungsthema, stellt die Forschungsfrage vor und diskutiert die wichtigsten Faktoren, welche die Veränderungsprozesse der gebauten Landschaften im Lauf der Zeit beeinflussen. Artikel B) **Zeit, Patina und Verfall: Die Faktoren der Landschaftstransformation** *Autor: Simon Colwill* Im Artikel B wird ein Überblick über die Einflussfaktoren der Landschaftsveränderung gegeben und deren spezifische Besonderheiten diskutiert. Die Artikel C, D und E befassen sich mit den folgenden Einzelfaktoren, die im Lauf der Zeit die gebauten Landschaften beeinflussen: Klima, Nutzung und spontane Vegetation. Artikel C) **Klima und Verfall: Die Auswirkungen des Stadtklimas auf die gebaute Landschaft** *Autor: Simon Colwill* Dieser Artikel konzentriert sich auf die Konflikte zwischen klimatischen Kräften und gebauten Landschaften im Lauf der Zeit. Es werden die Resultate von Studierendenworkshops und erste Forschungsergebnisse der TU Berlin untersucht. Die Resultate werden in Form von Fallstudien vorgestellt, die den Einfluss von Klimafaktoren auf die gebaute Landschaft veranschaulichen und analysieren. Artikel D) **Nutzung und Fehlnutzung: Das Ablesen der Patina von Nutzeraktivitäten im öffentlichen Raum** *Autor: Simon Colwill* Dieser Artikel präsentiert die Konflikte zwischen der gebauten Landschaft und ihren Nutzern. Er enthält die Analyse der sich entwickelnden Merkmale und Symptome verschiedener Formen von Nutzung, Missbrauch und Gebrauchsaneignung in der gesamten Stadt Berlin. Artikel E) **Ursache des Problems: Umgang mit den Konflikten zwischen spontaner Vegetation und gebauter Landschaft** *Autor: Simon Colwill* Der Artikel diskutiert diese Konflikte, indem die Ursachen und Auswirkungen des spontanen Wachstums im Lauf der Zeit analysiert, Schwachstellen und Vulnerabilität aufgezeigt, die zugrunde liegenden Probleme diagnostiziert und Optimierungsstrategien entwickelt werden. Artikel F) **Vor-Ort-Lernen** *Autor: Simon Colwill* Die Ergebnisse dieser Dissertation heben Entwurf und Detaillierung als die wichtigsten Ursachen für Schwachstellen in der Umsetzung landschaftsarchitektonischer Bauwerke hervor. Diese Mängel deuten auf unzureichende Aus- und Weiterbildung der Landschaftsarchitekten hin. In diesem Artikel wird auf mögliche Verbesserungen in der Konstruktionslehre eingegangen, um diese Probleme anzugehen. Artikel G) **Hardscape vs. Softscape: Umgang mit den Konflikten zwischen Vegetation und gebauter Landschaft** (unveröffentlicht) *Autor: Simon Colwill* Konflikte zwischen Vegetation und gebauten Landschaftselementen sind Thema dieses Beitrags. Der Schwerpunkt des Artikels ergibt sich aus der hohen Anzahl von ähnlichen Fallstudien, die durch diese Feldmonitoring-Methode identifiziert wurden. Artikel H) **"Optimierte spontane Vegetation": Strategische Umsetzung von "optimierter spontaner Vegetation" an sehr gefährdeten Standorten in der gebauten Landschaft** (unveröffentlicht) *Autoren: Simon Colwill, Norbert Kühn und Cordula Loidl-Reisch* Artikel H präsentiert eine neue Pflanzstrategie, die sich aus den Inhalten der Dissertation ergibt. Diese hat die Pflanzung von "optimierter spontaner Vegetation" an Standorten mit hoher Gefährdung in der gebauten Landschaft zum Thema. Die Pflanzung zielt darauf ab, die Gestaltung ästhetischer, ökologischer und nachhaltiger städtischer Landschaften mit verbesserter Leistungsfähigkeit während des gesamten Lebenszyklus des Projektes zu ermöglichen. Mit den Forschungsergebnissen wird für alle Akteure im Bereich der Landschaftsarchitektur neues Wissen generiert, indem neuer Erkenntnisse zusammengebracht werden, die zur Verbesserung von Entwurf, Konstruktion und Pflege von Landschafts- architekturbauwerken verwendet werden können. Die Hauptergebnisse dieser Forschung sind die entwickelten Monitoring-Methoden zur Beurteilung von Schwachstellen, Vulnerabilitäten und der allgemeinen Leistungsfähigkeit von gebauten Landschaftselementen in der Planungs-, Umsetzungs- und Nutzungsphase des Projektzyklus. Die Forschung folgt einer zyklischen Forschungsmethode von der Untersuchung vor Ort über die Auswertung bis hin zur Dokumentation, um neues Wissen für zukünftige landschaftsarchitektonische Entwurfsprojekte zu generieren. Diese Monitorings- und Evaluierungsmethoden ermöglichen die Identifizierung der am häufigsten auftretenden Schwachstellen und Vulnerabilitäten in gebauten Landschaften, die Aufdeckung von Ursachen und die Entwicklung von Lösungsansätzen. Der Katalog (Teil 2) mit den Ergebnissen der Fallstudienevaluierungen kann von Anwendern genutzt werden, um Veränderungen vorherzusagen und Schwachstellen in der Planungsphase zukünftiger Projekte analog zu erkennen. Er kann auch in der Nutzungsphase zur Unterstützung von Bauwerksinspektionen eingesetzt werden. Die Verwendung dieser Forschungsergebnisse ermöglicht in der landschaftsarchitektonischen Praxis Veränderungsprozesse zu identifizieren, zu evaluieren und zu prognostizieren, wodurch die Leistungsfähigkeit von gebauten Landschaften verbessert und ein wichtiger Beitrag zur Nachhaltigkeit, Resilienz und Dauerhaftigkeit der Landschaftsarchitektur geleistet wird. ----- This practice orientated cumulative PhD thesis is based on the hypothesis that it is possible to optimise design, detailing, construction and maintenance techniques by monitoring and evaluating the development of landscape architecture projects at regular intervals after completion. The aim is to enhance the performance of future projects by analysing the weak points and vulnerabilities of existing built works using a qualitative and quantitative case study research method. An individual methodological approach was developed for the root cause analysis and monitoring procedure as well as for the development of optimisation strategies. This cumulative thesis is divided into two parts. Part 1 contains the written thesis itself including the individual papers, which explains the research objectives and methods and presents the research results. Part 2 is the "Catalogue of weak points and vulnerabilities" which contains the case study evaluations and optimisation strategies resulting from the research. In this research, the time-bound behaviour of contemporary landscape architectural elements in the city of Berlin was examined based on a non-destructive multi-temporal analysis under the prevailing contextual conditions. The "built landscape elements" central to this research are for example steps, paths, edgings, drainage elements, tree grates, seating elements, fences and walls. Weak points are areas of a structure that due to the design, construction, particularly exposed location (corners, edges etc.) or particularly high demands (surfaces with ground contact etc.) are of especial vulnerability. Inherent weaknesses are an unavoidable factor of all structures resulting from the design, material properties or wear and tear (e.g. the corner of a table). Weaknesses can however also be caused by misjudgements in the planning and execution of the design, low quality materials or by poor workmanship and maintenance. Weaknesses can be minimised or avoided through learning from previous failures by monitoring project development and providing feedback to the profession. Many frequently occurring points of weakness and vulnerability were identified throughout this research. The repetitive nature of these weaknesses underlines a distinct lack of knowledge within the profession of the processes influencing change to built landscapes through time. The causal analysis and monitoring methods developed in this research project are based on similar systems for the visual inspection of engineering works. Annually repeated photographic surveys of changes to the built landscape elements in three zoom factors: context, object, and detail images, form the basis for the subsequent analysis and evaluation which is reliant on the judgement of experts. The core period of research covered the first 5-9 years of post-completion development of the built elements, further one-off surveys of older projects allowed for a period of up to 27 years to be analysed. The photographic recordings were assigned metadata (e.g. location, completion date, facility, material), grouped as case study sequences, and stored in a database. Through comparisons between the original state and successive recordings, process-dependent changes became visible and frequently occurring points of weakness and vulnerability were pinpointed. Comparisons of the rate of change allowed premature ageing to be determined, and the most significant causes identified. The following papers were drafted as part of this cumulative dissertation. All papers focus on the core themes of this doctoral research and implement the cause analysis methodology through evaluating case studies. In the following brief summaries of the papers, an overview is given on paper content and how the individual papers relate to one another. Paper A) **Time, Design and Construction: Learning from Change to Built Landscapes Over Time.** *Author: Simon Colwill.* This paper provides an overview of the research topic, presents the research question and discusses the main factors influencing change to built landscapes over time. Paper B) **Time, Patination and Decay: The Agents of Landscape Transformation.** *Author: Simon Colwill.* In Paper B, an overview of the agents of landscape transformation are presented and their individual roles discussed. Paper C, D and E focus on the following individual agents that influence built landscapes over time; climate, use and spontaneous vegetation. Paper C) **Climate and Decay: The impact of the urban climate on built landscape.** *Author: Simon Colwill.* This paper focuses on the conflicts between climatic forces and built landscapes through time. It explores the findings of student workshops and the initial results of research at the TU Berlin. Results are presented in the form of case studies, illustrating and analysing the impact of climatic agents on built landscape. Paper D) **Use and Abuse: Reading the Patina of User Actions in Public Space.** Author: Simon Colwill. This paper explores the conflicts between the built landscape and its users by analysing the evolving signs and symptoms of various forms of use, abuse and use appropriation throughout the city of Berlin. Paper E) **The Root of the Problem: Addressing the Conflicts between Spontaneous Vegetation and Built Landscape.** *Author: Simon Colwill.* This paper discusses these conflicts by analysing the causes and effects of spontaneous growth over time, pinpointing areas of weakness and vulnerability, diagnosing the underlying issues, and developing optimisation strategies. Paper F) **On-site learning** *Author: Simon Colwill.* The results of this doctoral research highlight design and detailing as the most significant cause of weakness. These shortcomings indicate insufficiencies in the education and training of landscape architects. Therefore, this paper discusses possible improvements in the teaching of landscape construction in order to address these issues. Paper G) **Hardscape vs Softscape: Addressing the Conflicts between Vegetation and Built Landscape.** (Unpublished) *Author: Simon Colwill.* Conflicts between vegetation and built landscape elements are the focus of this paper. The focus of the paper results from the large number of related case studies identified through the field research. Paper H) **"Enhanced Spontaneous Vegetation": The Strategic Implementation of "Enhanced Spontaneous Vegetation" at Points of High Vulnerability in the Built Landscape.** (Unpublished) *Authors: Simon Colwill, Norbert Kühn and Cordula Loidl-Reisch.* Finally, Paper H presents a new planting strategy that is emerging as a result of this doctoral research involving the planting of "enhanced spontaneous vegetation" at points of high vulnerability in the built landscape. This planting aims to enable the design of more aesthetical, ecological, and sustainable urban hardscapes with improved performance throughout the project life cycle. The research results benefit all stakeholders in the field of landscape architecture by generating a breadth of new knowledge that can be used to enhance the design, construction and maintenance of landscape architecture works. The main results of this research are the resulting monitoring methods for assessing weak points, vulnerabilities and general performance of built landscape elements in the planning, implementation and occupancy phase of the project cycle. This follows a cyclic research method from on-site investigations to interpretation and documentation in order to generate new knowledge for future landscape architecture projects. These monitoring and evaluation methods enable the identification of the most frequently occurring points of weakness and vulnerability in built landscape works, the pinpointing of causes and the development of possible solutions. The catalogue (Part 2) with the results of the case study evaluations can be used by practitioners in order to predict change and detect points of weakness by analogy in the design phase of future projects. This can also be used for supporting post occupancy constructional inspections. The use of this research enables practitioners of landscape architecture to identify, evaluate and forecast change, thus enhancing the performance of built landscape works and making an important contribution to the sustainability, resilience and durability of landscape construction.