A: Entwurfs- und Planungsmethodik

A02 – Entwicklung integrativer Entwurfsverfahren und computerbasierter Entwurfswerkzeuge für adaptive Strukturen und deren digitale Fertigung

Welche Methoden, Verfahren und Werkzeuge sind notwendig, um Gebäude gemäß den Anforderungen adaptiver Hüllen und Strukturen im Austausch mit anderen beteiligten Disziplinen architektonisch zu planen? Dieser und weiteren Fragen geht Teilprojekt A02 nach.
[Foto: ICD]

Das Teilprojekt A02 trägt zum interdisziplinären Ansatz des Sonderforschungsbereiches bei, indem es den Entwurf adaptiver Gebäude aus der Perspektive der computerbasierten Architekturplanung untersucht. Ziel ist es, die Forschungsergebnisse des Gesamtprojekts und die Vorteile der Adaptivität für die architektonische Praxis zugänglich zu machen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung geeigneter Verfahren und Werkzeuge, die Architekt*innen in die Lage versetzen, adaptive Gebäude so entwerfen zu können, dass dabei die komplexen technischen Anforderungen mit möglichst großer Kreativität vereinbar sind und somit die vollen architektonischen und konstruktiven Möglichkeiten der Adaptivität genutzt werden können. A02 bearbeitet also Fragestellungen, die die methodische und interdisziplinäre Betrachtung in Teilprojekt A01, sowie die konzeptionelle Reflexion und Projektion in Teilprojekt A03 ergänzen.

Vernetzung und Kompetenzen der Architektur-Teilprojekte A01, A02 und A03

Vernetzung und Kompetenzen der Architektur-Teilprojekte A01, A02 und A03

Folgende Fragestellung wird im vorliegenden Teilprojekt wissenschaftlich untersucht:

  • Welche computerbasierten Verfahren und Werkzeuge eignen sich dazu, die Prinzipien der Adaptivität und ihrer baulichen Umsetzung in die Vorentwurfs- und Entwurfsphasen zu integrieren?

Bestehende Planungsprozesse sind linear und hierarchisch aufgebaut. Dadurch lassen sich die bei adaptiven Strukturen und Hüllen erforderlichen tragwerksplanerischen, konstruktiven, bauphysikalischen, maschinenbaulichen und mechatronischen Überlegungen nur schwer in die frühen Planungsentscheidungen integrieren. Die vorhandenen Methoden und Vorgehensweisen der architektonischen Planung sind nur bedingt auf adaptive Strukturen übertragbar, da sie deren interdisziplinärem Charakter nicht gerecht werden.

Von etablierten Tragwerkstypologien zu adaptierbaren Tragewerksindividuen

Von etablierten Tragwerkstypologien zu adaptierbaren Tragewerksindividuen

Aufbauend auf den Vorarbeiten der ersten Förderperiode werden in der zweiten Förderperiode zwei komplementäre Forschungsstränge verfolgt: 

Der erste Forschungsstrang zielt darauf ab, die bisher entwickelten Entwurfsverfahren und -werkzeuge hinsichtlich weiterer Tragwerks- und Aktuierungskonzepte zu vertiefen, sowie die Integration von nutzungs- und architekturspezifischen Entwurfskriterien zu stärken. Dafür wird der bisher im Fokus von A02 stehende Entwurf von adaptiven Stabtragwerken um adaptive Flächentragwerke (A04, A06, B01) ergänzt. Ebenso werden neben der bereits erfolgreichen Integration quantitativer nun auch die qualitativen Aspekte der architektonischen Gestaltung (A03) mit einbezogen. Dies soll jedoch nicht durch den Versuch ihrer Quantifizierung geschehen, sondern durch umfassende Strategien der Entwurfsinteraktion und Visualisierung (B05).

Im zweiten Forschungsstrang werden die zunächst auf die frühe Entwurfsphase fokussierten Arbeiten so ausgeweitet, dass entworfene adaptive Strukturen auch über den Zeitpunkt ihrer ersten Baufertigstellung und Inbetriebnahme hinaus rekonfigurierbar bzw. baulich anpassbar bleiben. Um diese „Umplanbarkeit“ zukünftiger, adaptiver Bestandsgebäude zu ermöglichen, wird die Grundlage für cyber-physikalische Architekturentwurfsverfahren geschaffen (A01, B04, B05), die Entwurfsentscheidungen und -änderungen auch nach Abschluss der Planungs- und Bauphase erlauben. 

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(Abb.) Förderperiode 2: Vertiefung und Ausweitung bisheriger Arbeiten. Photo: ICD

Teilprojektleiter

Prof. Dipl. AA (Hons) Achim Menges, Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

1. Förderperiode

Ergebnis der ersten Förderperiode ist ein integratives, computerbasiertes Entwurfsverfahren zur Exploration des architektonischen Lösungsraums adaptiver Strukturen. Angesichts der Eigenheiten und Komplexität adaptiver Gebäude wurde hierfür eine agentenbasierte Modellierungsmethode verfolgt und für den Entwurf adaptiver Stabtragwerke definiert sowie umgesetzt. Das daraus hervorgehende Entwurfs-Assistenzsystem unterstützt Entwerfende bereits in frühen Entwurfsphasen bei der Berücksichtigung der für adaptive Strukturen maßgeblichen Entwurfskriterien. Um insbesondere die Adaptierbarkeit von Struktur und Geometrie im Entwurfsprozess durchgehend sicherzustellen, wurde die im SFB 1244 entwickelte Methode der Adaptierbarkeitsbewertung (A04/B01) als maßgebliche quantitative Rückkopplungsschleife implementiert. Zudem ermöglichen anwendungsspezifische Visualisierungsstrategien eine enge Einbindung der Entwerfenden. Diese Entwicklungen bilden eine wesentliche Grundlage für den Architekturentwurf adaptiver Strukturen bzw. für die Exploration deren architektonischer Potentiale jenseits üblicher Tragwerkstypologien.

Agentenbasiertes Entwurfs-Assistenzsystem zur Exploration adaptiver Stabtragwerke

Agentenbasiertes Entwurfs-Assistenzsystem zur Exploration adaptiver Stabtragwerke

 

Teilprojektleiter

Prof. Dipl. AA (Hons) Achim Menges, Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

Ansprechperson

Dieses Bild zeigt  Mathias  Maierhofer
M.Sc.

Mathias Maierhofer

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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