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A: Entwurfs- und Planungsmethodik

A01 – Entwicklung von Planung-, Entwurfs- und Konstruktionsmethoden von adaptiven Bauwerken

Adaptive Hüllen und Strukturen sind ein wichtiger Bestandteil nachhaltiger Architektur der Zukunft. Durch adaptive Systeme wird das Bauschaffen wesentlich erweitert.

Konventionelle Bauwerke weisen ein statisches Verhalten gegenüber Einflüssen der Umwelt wie beispielsweise hohe Windlasten oder starke Sonneneinstrahlung auf. Mit einer Integration von Sensor-Aktor-Systemen stehen adaptive Bauwerke in Wechselwirkung mit ihrer Umgebung. Zugleich bleiben die adaptiven Bauwerke und deren Komponenten über den Zeitpunkt ihrer Fertigstellung hinaus individuell veränderbar.

Da die Lebenszyklusphasen adaptiver Bauwerke nicht weiterhin in Planung, Herstellung, Betrieb und Abbau getrennt werden, sind neue Methoden für Planung bzw. Entwurf adaptiver Hüllen und Strukturen erforderlich. Hierzu bedarf es eines neuen ganzheitlichen Prozesses, der es ermöglicht, zielgerichtet zu handeln und gleichzeitig Fehler bei der Planung zu vermeiden. Grundlage dafür bilden neue Planungs-, Entwurfs- und Konstruktionsmethoden. Diese Methoden müssen Planungs- und Entwurfsaspekte aus den Bereichen Architektur, Bauingenieurwesen und Maschinenbau interdisziplinär vereinen.

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V-Modell

Für die Planung und den Entwurf von adaptiven Systemen stellen sich die Wissenschaftler im Teilprojekt A01 folgenden Fragen:

  • Auf welche Prozesse und Methoden können bzw. müssen Entwurf und Planung von adaptiven Hüllen und Strukturen gegründet werden?
  • In welcher Form können hierbei bestehende Prozesse und Methoden aus dem Maschinenbau, dem Bauwesen und der Architektur umformuliert, erweitert und integriert werden?
  • Welche Prozesse und Methoden sind spezifisch neu zu entwickeln?
  • In welcher Form sind sie in einen übergeordneten Planungsprozess zu integrieren?

Da adaptive Hüllen und Strukturen viele komplexe technische Systeme beinhalten, ergeben sich in Bezug auf den Lebenszyklus besondere Anforderungen. Um die Bauwerke sicher betreiben zu können, sind das Management sowie die Instand- und Datenhaltung schon in der Planung zu berücksichtigen. Hier müssen Inspektions-, Wartungs- und Instandhaltungszyklen sowie die notwendigen Verfügbarkeitsstrategien in Zusammenhang mit dem übergeordneten Sicherheitskonzept entwickelt und für die lange Betriebsdauer des Gebäudes abgesichert werden.

Einige der in diesem Teilprojekt zu integrierenden Methoden und Prozesse sind im Maschinen, Flugzeug- und Fahrzeugbau etabliert. Demgegenüber wird die integrale Planung im Bauwesen aktuell nur bei höherwertigen Projekten genutzt. Die komplexen Eigenschaften adaptiver Bauwerke erfordern es daher, bestehende Vorgehensweisen der Bauplanung und des Entwurfs interdisziplinär umzuformulieren und zu erweitern. Das Teilprojekt A01 ist im geplanten Sonderforschungsbereich stark vernetzt, da es Ergebnisse aus nahezu allen Teilprojekten in eine ganzheitliche Vorgehensweise integriert.

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Einflüsse und Rückkopplungen aus dem Lebenszyklus auf die Planungsphasen,

Teilprojektleiter

  • Prof. Dr.-Ing. Hansgeorg Binz, Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design
     
  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h.c. Werner Sobek, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Ansprechpersonen

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M. Sc.

Sophia Leistner

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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M.Sc.

Clemens Honold

Wissenschaftlicher Mitarbeiter