Integrative Structural Design of non-Standard Building Systems: Coreless Filament-Wound Structures as a Case Study

Beschreibung

Unsere Gesellschaft erlebt das Aufkommen neuartiger nichtstandardisierter Gebäudesysteme, welche durch digitale Technologien im Bauwesen ermöglicht werden. Der computergestützte Auslegungsprozess in Verbindung mit digitaler Fertigung und Materialforschung ermöglichen es über konventionelle Bauweisen hinauszugehen. Dies erfordert jedoch auch neue Arten der Planung und der Führung von Sicherheitsnachweisen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer integrativen Methodik für die strukturelle Auslegung sowie das Erarbeiten eines Arbeitsablaufs für Entwurf, Optimierung und Validierung nicht-standardisierter Gebäudesysteme. Hierzu wird ein mehrskaliger digital-physikalischer Ansatz vorgestellt, welcher Struktursimulationen mit kleinmaßstäblichen Modellen und Materialtests kombiniert und so die Optimierung sowie den Sicherheitsnachweis der Struktur ermöglicht. In den ersten beiden Kapiteln werden Motivation, Ziele und Kontext der Forschung dargelegt. Anhand historischer Anmerkungen werden die Entwicklung der Tragwerksplanung wie auch die Schlüsselaspekte erläutert, welche in der Vergangenheit zu Innovationen und nicht- standardisierten Systeme geführt haben. Das kernlose Wickeln wird an dieser Stelle auch als repräsentatives Beispiel für nicht-standardisierte Gebäudesysteme vorgestellt. Kapitel drei enthält die Veröffentlichungen, in denen die Entwicklung der integrativen Tragwerksplanungsmethoden anhand von kernlos gewickelten Strukturen als Fallstudie beschrieben wird. Alle Veröffentlichungen stützen sich auf kernlos gewickelte Proben oder in Originalgröße gebaute Demonstratoren, darunter der BUGA Faser Pavillon, Maison Fibre und der LivMatS Pavillon. Die Kapitel vier und fünf fassen die Ergebnisse zusammen und verallgemeinern den Arbeitsablauf von kernlos gewickelten Strukturen auf nicht-standardisierte Gebäudesysteme in vier Untermethoden: mehrstufige Modellierung und Bewertung, strukturelle Charakterisierung, integrativer Auslegung sowie Optimierung und Sicherheitsüberprüfung. Die Diskussion verortet die integrative Strukturauslegung im historischen Kontext und analysiert die Strategien zum Nachweis der Sicherheit anderer nicht-standardisierter Systeme. In der Schlussfolgerung wird das Potenzial dieser Methodik hervorgehoben, die Diskrepanz zwischen Forschung und Industrie zu verringern und so das Vorantreiben innovativer Strukturen zu erleichtern.

Autor*in

Marta Gil Pérez

Themen in »Integrative Structural Design of non-Standard Building Systems: Coreless Filament-Wound Structures as a Case Study«

Architecture Engineering Coreless Filament-Winding Structures

Stimmen zu »Integrative Structural Design of non-Standard Building Systems: Coreless Filament-Wound Structures as a Case Study«

Details

Link teilen