Z Koordination und Demonstration

Z01 – Funktionsmuster und Demonstrator

Für den vorliegenden Sonderforschungsbereich ist Z01 ein zentraler Querschnittsbereich, in dem ein adaptives Hochhaus als Demonstratorgebäude realisiert wird. Ziel des Teilprojekts Z01 ist es, dieses Bauwerk zu entwickeln und zu errichten und die angewandten Forschungen der Teilprojekte aus den Bereichen A, B und C zu integrieren und wissenschaftlich zu begleiten. Das Demonstrator-Hochhaus und die neue Experimentalplattform werden als zentrale Experimentaleinheiten des gesamten SFB dienen.

Im März 2021 wurde das zentrale Forschungsobjekt des SFB 1244, das Demonstrator-Hochhaus fertiggestellt. Bereits in der Grundausstattung des Demonstrator-Hochhauses wurden adaptive Komponenten, wie Aktoren und Sensoren in das Tragwerk integriert. Acht Hydraulikzylinder wurden in die Stützen des Bauwerks integriert und 16 dieser hydraulischen Aktoren in die Aussteifungselemente. Über 120 Dehnungsmessstreifen wurden außerdem als Sensoren auf das Stahltragwerk aufgebracht.

Durch die Integration der adaptiven Elemente zu Beginn an, kann fortan mit den Versuchen der Teilbereiche A und B begonnen sowie erste Fassadenmuster aus dem Teilbereich C angebracht werden.

Das Experimentalgebäude ist ein 12-stöckiges Hochhaus mit einer Grundfläche von etwa 5 m x 5 m und wurde in modularer Stahlbauweise geplant. Im Verlaufe der Forschungsarbeiten können einzelne Elemente ausgetauscht und modifiziert werden. Die Voraussetzungen dafür wurden durch eine Segmentierung der Stahlstützen geschaffen. Die vertikale Erschließung, sowie die elektrotechnische Versorgung erfolgen über einen externen Treppenturm, welcher die Geschosse über Verbindungsbrücken zugänglich macht. Die für das Demonstrator-Hochhaus gebaute Experimentalplattform grenzt an das bestehende Experimentalfeld des ILEK, auf dem bereits die Stuttgart SmartShell und andere Aufbauten realisiert wurden. Die Universität Stuttgart unterstützte die im Rahmen dieses SFBs erforderlich werdenden baulichen Voraussetzungen.

Das Querschnittsprojekt Z01 war in der vergangenen Förderperiode für die Planung und Realisierung des Demonstrator-Hochhauses und damit das Zusammenführen sämtlicher Forschungsarbeiten zuständig. Auch in der zweiten Förderperiode wird die forschungsseitige Begleitung dieses einzigartigen Gebäudes eines der Kernaufgaben von Z01 sein. Zusammen mit den Teilprojekten aus den Bereichen A, B und C werden Konzepte und Forschungsansätze entwickelt, die auf einen Einbau in das Versuchsgebäude abzielen, um dort validiert werden zu können. 

Die Ziele des Teilprojektes Z01 können wie folgt zusammengefasst werden:

  • Technische Weiterentwicklung des Demonstrator-Hochhauses und Integration der Konzepte aus den Teilbereichen A, B, C
  • Erweiterung baubetrieblicher Abläufe für adaptive Bauwerke
  • Anwendung der erweiterten baubetrieblichen Abläufe
  • Wissenschaftliche Begleitung der Erprobung der Teilbereiche A, B, C
  • Spezifikation neuartiger Anforderungen an Aktoren adaptiver Fassaden und konstruktive Unterstützung bei der Entwicklung

Teilprojektleiter:innen

  • Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Oliver Sawodny, ISYS
  • Dr.-Ing. Daniel Roth, IKTD
  • Dr.-Ing. Stefanie Weidner, ILEK

Um umfängliche Forschungen zu ermöglichen, werden bereits in der Grundausstattung des Demonstrator-Hochhauses adaptive Komponenten, wie Aktoren und Sensoren in das Tragwerk integriert. In den Stützen werden acht und in den Diagonalen 16 hydraulische Aktoren integriert. Über 200 Dehnmessstreifen werden außerdem als Sensoren auf die Tragstruktur aufgebracht.

Durch die Integration der adaptiven Elemente zu Beginn an, kann nach Fertigstellung sofort mit den Versuchen der Teilbereiche A und B begonnen sowie erste Fassadenmuster aus dem Teilbereich C angebracht werden.

Als Demonstrator ist ein 12-stöckiges Hochhaus mit einer Grundfläche von etwa 5 m x 5 m in modularer Stahlbauweise geplant. Es ist vorgesehen, dass im Verlaufe der Forschungsarbeiten, einzelne Elemente ausgetauscht und modifiziert werden können. Die Voraussetzungen dafür werden durch eine Segmentierung der Stahlstützen geschaffen. Die vertikale Erschließung erfolgt über einen externen Treppenturm, welcher die Geschosse über Verbindungsbrücken zugänglich macht. Die für das Demonstrator-Hochhaus vorgesehene Experimentalplattform grenzt an das bestehende Experimentalfeld des ILEK, auf dem bereits die Stuttgart SmartShell und andere Aufbauten realisiert wurden. Diese Plattform wurde bereits im Frühjahr 2019 fertiggestellt. Die Universität Stuttgart unterstützt dabei die im Rahmen dieses SFBs erforderlich werdenden baulichen Voraussetzungen.

Visualisierung des Demonstrator-Hochhauses

Visualisierung des Demonstrator-Hochhauses Foto: ILEK
 
Für den Bau des Demonstrators müssen die bautechnische Kompatibilität und die steuerungstechnische Struktur unter einem einheitlichen Rahmen zusammengeführt werden. Der Aufbau und die Integration der Steuerungs- und Regelungshardware erfolgt zentral im Teilprojekt Z01.
 
Modellaufnahme des DHH und Treppenturm
 
Modellaufnahme des DHH und Treppenturm Foto: ILEK

Ansprechperson

Dieses Bild zeigt  Stefanie  Weidner
Dr.-Ing. Arch.

Stefanie Weidner

Akademische Mitarbeiterin

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