Forschung

Fakultät Bauingenieurwesen

Forschung im Lehrgebiet Mechanik der Baukonstruktionen

aktuelle Forschungsprojekte Statik/Tragwerksanalyse

Das Projekt "Digital basierte, integrale Planungsmethodik für Systemhallendächer aus Holz mit Fokussierung auf automatisierte Fertigungs- und Vormontageprozesse - TimberPlan+"  fokussiert auf eine Erhöhung der Nutzungsquote von Holz für den Bau landwirtschaftlich genutzter Hallen. Es thematisiert die Entwicklung einer digital basierten, parametrisierten Planungsmethodik. Diese soll alle erforderlichen Fachplanungen integrieren und informationsverlustfrei verknüpfen, sodass im Ergebnis eine wirtschaftlich hoch effiziente, voll- oder teilautomatisierte, NC-gesteuerte Fertigung und Vormontage durch regional agierende KMU möglich wird.
Konkret angesprochen wird der Bau von materialeffizienten und robusten Systemdachkonstruktionen aus Holz und Holzwerkstoffen in regionaler Produktion nach dem System „ReFlexRoof“. Die flächendeckend gegebenen Bearbeitungs- und Montagekompetenz durch das Zimmerer- und Dachdeckerhandwerk soll dabei im Kontext digitaler Methoden gezielt weiterentwickelt werden.

 

Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

TimberPlan+

abgeschlossene Forschungsprojekte Statik/Tragwerksanalyse

Das Projekt ReFlexRoof fokussierte die Entwicklung filigraner, ressourcenschonender Dachschalentragwerke in Holzbauweise.
Das Forschungsprojekt ReFlexRoof verfolgte über den Zeitraum der Projektlaufzeit von 2,5 Jahren das Ziel optimierte
segmentierte, kreisbogenförmige Brettrippendachkonstruktionen in Holzbauweise für die Anwendung im Hallenbau zu entwickeln.
Hierbei wurden besonders innovative Knotenverbindungen fokussiert und die weitergehende Integration serieller
Herstellungstechnologien zur Verbesserung der Verarbeitungs- und Herstellungsprozesse betrachtet. Es konnten die positiven
Eigenschaften eines Brettrippendaches genutzt werden, ohne den Einschränkungen bisheriger Anwendungen, wie z.B. hoch
komplizierten Anschlusskonstruktionen zu unterliegen. Im Ergebnis des Projekts konnte ein ressourceneffizientes und
ökologisches Dachsystem, durch die Integration verschiedener Neuentwicklungen wirtschaftlich konkurrenzfähig gemacht werden.

Das Projekt ReFlexRoof wurde über den Zeitraum 2017-2019 vom BMBF innerhalb des Förderprogramms KMU innovativ gefördert.
(gemeinsame Projektbearbeitung mit Prof. Stahr - HTWK Leipzig).

 

Das Verbundforschungsprojekt BOWOOSS (nachhaltige Bausysteme bionisch inspirierter Holzschalenkonstruktionen) wurde vom BMBF und DLR finanziert und fokussierte die Analyse natürlicher Schalen- und Faltwerksstrukturen in Bezug auf technische Übersetzung in den Bauwerksmaßstab. Im Rahmen des Projektes konnten auf Basis der erforschten Wirkprinzipien leichte, materialsparende Notunterkünfte in Holzbauweise entwickelt werden.

(Leitung des Projektes Prof. Ruth - Bauhaus-Universität Weimar; Mitarbeit von Prof. Heidenreich im Rahmen seiner Tätigkeit an der Bauhaus-Universität Weimar).

Das Forschungsorhaben AFAS – Aktive Faser-Verbundwerkstoffe für Adaptive Systeme wurde mit Unterstützung vom BBR gefördert und gemeinsam mit dem Süddeutschen Kunststoffzentrum (SKZ) bearbeitet. Innerhalb des Projektes wurden ressourcenschonende Tragwerke und Materialien unter Anwendung der Prinzipien des Leichtbaus und adaptiver Systeme untersucht. Als Demonstrationsobjekte wurden wandelbare und schwingungsresistente Fassadenelemente und freigeformte Schalentragwerke analysiert.

(Leitung des Projektes Prof. Ruth - Bauhaus-Universität Weimar; Mitarbeit von Prof. Heidenreich im Rahmen seiner Tätigkeit an der Bauhaus-Universität Weimar).

Publikationen Statik/Tragwerksanalyse

  • Franke, L.; Stahr, A.; Dijoux, C.; und Heidenreich, C.: "How Does the Zollinger Node Really Work?" in Tagungsband des IASS Symposiums 2017, Hamburg, 2017.
  • Heidenreich, C.; Hollberg, A.; Ruth, J.: „Big Shells | Small Footprint „; Evolutionary Optimized Concrete Shell Structures“, in Tagungsband des IASS Symposium 2014, Brasilia, Brasilien, 2014.
  • Hollberg, A.; Heidenreich, C.; Ruth, J.; Hartung, R.; Herzog, S.: „Using evolutionary optimization for low-impact solid constructions“ WSB 14-World Sustainable Building Conference Barcelona, 28.–30.10.2014.
  • Heidenreich, C. und Ruth, J.: „Parametrische Modelle zur Realisierung formkomplexer adaptiver Tragwerke“, in Tagungsband der 12. Fachtagung Baustatik‐Baupraxis, K.‐U. Bletzinger und N. Gebekken, Hrsg. 2014.
  • Heidenreich, C. und Ruth, J.: „Parametric optimization of lightweight structures“, 11th World Congress on Computational Mechanics, WCCM 2014, 5th European Conference on Computational Mechanics, ECCM 2014 and 6th European Conference on Computational Fluid Dynamics, ECFD 2014, 2014.
  • Ruth, J.; Heidenreich, C. und Philipp, J.: „Shells for Shelter: bionisch inspirierte Notunterkünfte“. Weimar: Verlag der Bauhaus‐Univerlag, 2012.