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SPP 1542

Ein Kernpunkt des SPP 1542 "Leicht Bauen mit Beton - Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien" wird die bauteilspezifische Grundlagenforschung sein. Dabei soll die Gesamtheit der möglichen baubaren Strukturen in Schalentragwerke, ebene bzw. schwach gekrümmte Platten und Scheiben, stabförmige Tragelemente und fraktale Strukturen eingeteilt werden. Das Entwerfen von Kraftfeldern bzw. Kräftesystemen bildet die Grundlage idealerweise gewichtsminimaler Betonbauten. Anhaltspunkte für effiziente Tragstrukturen finden wir mit Hilfe der Bionik in der Natur.

Die Frage der Herstellung muss bei jedem Bauteil bedacht werden. Die Entwicklung von Schalungssystemen und Bautechnologien für frei geformte Betonbauteile ist deshalb ein weiterer Forschungsschwerpunkt. Im Hinblick auf Rückbau und Wiederverwendbarkeit (von Teilen) von Betonkonstruktionen sind außerdem entsprechende Fügetechniken für Betonbauteile von Interesse. Die angestrebten, deutlich dünneren Strukturen mit stark veränderlichem Querschnitt sind zunehmend stabilitätsgefährdet und schwingungsempfindlich. Deshalb sollen geeignete Berechnungsverfahren für dynamisch kritische und stabilitätsgefährdete Strukturen entwickelt werden, die die einzelnen Bauteile, das gesamte Bauwerk und die Aussteifungsmechanismen betreffen.

Die Modellierung technisch-naturwissenschaftlicher Aufgaben ist ein Grundanliegen des SPP und damit das Hauptziel anwendungsorientierter mathematischer Forschung. Die Formensprache für den Betonleichtbau muss entwickelt und beschreibbar gemacht, Kräfteverläufe müssen analysiert und mathematisch definiert werden. Auch bei der Konzipierung flexibler Schalungsmodule ist die Differentialgeometrie ein hochaktuelles und wichtiges Forschungsgebiet.

Zwei wesentliche Ziele:

  1. Angestrebt ist ein ästhetischer Paradigmenwechsel, denn die Erweiterung des durch die Schalungstechnik definierten Formenspektrums im Betonbau vergrößert den gesamten Gestaltungsspielraum beim Bauen mit Beton. Unsere Bauwerke sollen das Prinzip der Zweckmäßigkeit erfüllen, gleichzeitig aber auch variablen Nutzungsanforderungen genügen.
  2. Der Leichtbau nach dem Prinzip „form follows force“ führt zu einer Reduktion des Eigengewichts der Bauteile und damit zu einer Einsparung von natürlichen Ressourcen und von Energie bei der Bereitstellung von Stahl, Zement und Zuschlagstoffen, aber auch zu einer Reduktion des Verminderung des CO2-Ausstoßes.