C01 – Adaptive Gebäudehüllen mit mikro- und raumklimatischer Wirksamkeit

C: Integrative Bauelemente

Kernthema des Teilprojekts C01 ist es, das Potential von hydroaktiven Fassaden zu erforschen

Förderphase II

Ein Fokus der zweiten Förderperiode des SFB1244 liegt auf adaptiven Gebäudehüllen und deren Integration und Untersuchung am Demonstrator-Hochhaus. Teilprojekt C01 greift genau diesen Aspekt auf. Entscheidend für die Weiterentwicklung des Teilprojekts ist dabei die Erweiterung der vorhandenen Kompetenzen um eine starke Komponente aus dem Bereich des Bauwesens und der Architektur. Dazu wird die in der letzten Förderperiode gewonnene Expertise des IFB im Bereich der Fertigung und Aktuierung kinematischer Flächenstrukturen mit den entwerferisch-konstruktiven Kompetenzen des ILEK bei der Konzeptionierung adaptiver, textil- und folienbasierter Fassadensysteme syner- getisch zusammengeführt.

Basierend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode sird in der zweiten Förderphase eine innovative, multifunktionale, adaptive Fassade mit mehrlagigem Hüllaufbau entwickelt, die das Funktionsspektrum im Fassadenbereich aufgrund einer mikro- und raumklimatischen Wirksamkeit bzw. Adaptivität revolutioniert. Ein vorrangiges Ziel ist die prototypische Integration eines solch modularen Fassadensystems in eine Etage des Demonstrator-Hochhauses des SFB 1244. Motiviert ist das Vorhaben durch stetig steigende klimatischen Belastungen urbaner Strukturen durch Hitze und Starkregen, deren Bewältigung komplexe Anforderungen an zukünftige Gebäudehüllen stellt.

Teilprojekt C01 untersucht damit die Potentiale leichter, kinematisch adaptiver Gebäudehüllen zur Klimaresilienz sowie zur Klimaregulierung im Innen- und Außenraum bei gleichzeitiger maximaler Ressourceneinsparung und stellt die folgenden Forschungsfragen:

  • Wie können gestaltveränderliche Leichtbau-Hüllen mit mikro- und raumklimatischer Wirksamkeit ausgelegt, konstruiert und hergestellt werden?

  • Welchen Beitrag vermögen solche adaptiven Hüll-Elemente zu einer ressourcen- und energieeffizienten Bauweise sowie zur Verbesserung des Stadtmikro- und Innenraumklimas zu leisten?

Teilprojektleiter

Dr.-Ing. Walter Haase

Förderphase I

Sandwichstrukturen vereinen unterschiedliche Werkstoffe zu einem Sandwichverbund. Wegen ihrer vorteilhaften Eigenschaften sind sie ein wichtiger Baustein des modernen konstruktiven Leichtbaus. Sie ermöglichen die Konstruktion insbesondere flächiger Bauteile mit höchster Leichtbaugüte. Sandwichbauteile können in zwei Kategorien eingeteilt werden: Strukturelle Sandwichkonstruktionen erfüllen primär tragende Aufgaben, während verkleidende Sandwichstrukturen schützende und optische Funktionen haben.

Im Bauwesen und in der Architektur werden Sandwichkonstruktionen vorwiegend zur Verkleidung im Außen- und Innenbereich eingesetzt. Vorarbeiten im Bereich neuartiger Kernwerkstoffe zeigen, dass damit das Potential von Sandwichelementen bei weitem noch nicht ausgereizt ist. Daher betrachtet das Teilprojekt C01 hauptsächlich zwei Themenkomplexe: Die aktive Formänderung und die Integration von baupyhsikalischen Funktionen. Ziel von C01 ist es, innovative Sandwichelemente mit kinematischer und bauphysikalischer Funktionen bereitzustellen.

Folgende Fragestellungen werden in Teilprojekt C01 untersucht:

  • Welche Möglichkeiten zur Formveränderung bieten Sandwichelemente?
  • Wie können bauphysikalische Funktionen in Sandwichstrukturen integriert werden?

Formveränderliche Sandwichelemente, die eine hohe Leichtbaugüte bieten, können die Gesamtmasse der Gebäudehülle und deren Unterkonstruktion verringern und eröffnen neue architektonische Gestaltungsmöglichkeiten. Wenn sich ihre Form im makro- und mesoskopischen verändern lässt, tragen Sandwichelemente dazu bei, das Gesamttragwerk an veränderliche Umweltbedingungen und Traglasten anzupassen. Ein Kernaspekt des Teilprojekts C01 ist es deshalb, die Möglichkeiten zur Formveränderung von Sandwichstrukturen zu erforschen. Mobile Strukturen mit wenigen kinematischen Freiheitsgraden ermöglichen es dabei, zahlreiche kleine Flächenelemente parallel und koordiniert zu bewegen. Dadurch lassen sich weitere bauphysikalische Eigenschaften wie die Licht- und Luftdurchlässigkeit steuern.

Kinematisch kongruenter Verbund dreier Miura-Ori-Lagen

Kinematisch kongruenter Verbund dreier Miura-Ori-Lagen

Ansprechperson

Dieses Bild zeigt Christina Eisenbarth

Christina Eisenbarth

M. Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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