Flächentragwerke aus gekrümmten Sandwichelementen

Das primäre Ziel des interdisziplinären Forschungsvorhabens ist es, künftig freigeformte Flächentragwerke durch den Einsatz von gekrümmten Sandwichelementen zu ermöglichen. Die Arbeitshypothese des geplanten Vorhabens postuliert daher, durch die interdisziplinäre Zusammensetzung der Forschungsstellen ein architektonisches Designtool zur Auslegung freigeformter Flächentragwerke zu realisieren, das sowohl mechanische als auch fertigungstechnische Restriktionen beinhaltet.

Motivation

Aufgrund der ausgezeichneten Kombination von raumabschließender, wärmedämmender und tragender Funktion werden Sandwichelemente als Dach- und Wandkonstruktion immer häufiger eingesetzt. Die Sandwichelemente sind immer eben, was zu eingeschränkten Bauwerksgeometrien führt. Freie Formen spielen in der Architektur jedoch eine immer größere Rolle, besonders seit sie in den letzten 20 Jahren durch neu entwickelte CAD- und FEM-Tools leichter plan- und berechenbar wurden. Die Verfügbarkeit flexibel gekrümmter Sandwichelemente wäre eine Möglichkeit, derart freie Formen baulich zu realisieren. Für eine Umsetzung fehlen jedoch bisher die notwendigen, fertigungstechnischen Grundlagen zur wirtschaftlichen Erzeugung flexibel gekrümmter Deckbleche mit geringen Dicken sowie Kenntnisse über das mechanische Verhalten derselben.

Bild: PtU Bildarchiv
[2] Interdisziplinäre Zusammenarbeit im Projekt

Lösungsweg

Im Rahmen des Projektes sollen dazu zunächst geometrische Anforderungen an gekrümmte Sandwichelemente definiert werden, mit denen ein möglichst großes Spektrum an Flächentragwerken realisiert werden kann. Im nächsten Schritt wird eine Analyse der mechanischen Eigenschaften von gekrümmten Sandwichelementen erfolgen und die notwendigen fertigungstechnischen Restriktionen anhand einer Prozesskette zur Fertigung flexibler Deckbleche bestimmt. Die sich ergebenden mechanischen und fertigungstechnischen Randbedingungen bilden abschließend den begrenzenden Rahmen und die Eingangsparameter für ein architektonisches Designtool. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit ist dabei wie folgt aufgeteilt:

Danksagung

Für die Unterstützung im Rahmen des Projekts dankt das PtU der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA), dem Internationalen Verband für den Metallleichtbau (IFBS) und den nachstehenden Projektpartnern:

  • ArcelorMittal Construction Deutschland GmbH
  • BASF Polyurethanes GmbH
  • Bollinger und Grohmann GmbH
  • Covestro AG
  • Fischer Profil GmbH
  • Hennecke Profiliertechnik GmbH
  • Herkules Wetzlar GmbH
  • Ingenieur- und Sachverständigenbüro Korff
  • iS-engineering GmbH
  • PBI – Entwicklung innovativer Fassaden GmbH
  • quadrat+ Architektengesellschaft mbH
  • TriLogiX Ingenieurbüro