Schalentragwerke aus Ziegelfertigteilen

Schalentragwerke besitzen unter baukulturellen, tragkonstruktiven und ästhetischen Gesichtspunkten hohe Potentiale für das Bauwesen. Obwohl sie zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Konstruktionen aufweisen, kommen sie in der heutigen Architektur aufgrund hoher Kosten nur noch selten zur Anwendung . Exemplarisch belegen die Bauten Felix Candelas, Eladio Diestes oder Heinz Islers auf eindrucksvolle Weise die Leistungsfähigkeit dieser Konstruktionsweise.

Mit diesem Projekt soll eine Methodik zur wirtschaftlichen Herstellung mehrfach gekrümmter Ziegelschalen durch einfache, planare Bauteile entwickelt werden, um der vorgenannten Problematik entgegenzuwirken. Ziel ist es, komplexe Bauwerke wie Schalentragwerke durch die Vereinfachung der Geometrie verbunden mit einem erhöhten Vorfertigungsgrad konkurrenzfähiger zu machen und damit die Diversität des Spektrums an Bauwerken dieser Art wieder zur erhöhen.

Zum Erreichen der Ziele werden zunächst in einem Formfindungsprozess exemplarische Schalengeometrien entwickelt

In dem darauf folgenden Optimierungsprozess wird die ausgewählte Geometrie in iterativen Prozessen optimiert und in planare Elemente unterteilt. Parallel dazu werden die baukonstruktiven Anforderungen an die Konstruktion sowie an die Ziegel analysiert und anschließend optimiert. Im nächsten Schritt werden zur Aufnahme von Längs- und Querbewehrung gewichtsoptimierte Ziegel sowie Lösungen zur Fügung der einzelnen Elemente entwickelt. In Kleinstversuchen werden dann einzelne, planare Fertigteile hergestellt, die zu Segmenten der Gesamtkonstruktion zusammengesetzt werden können, um die getroffenen Annahmen zu überprüfen. Die Rückführung der Ergebnisse dient zur weiteren Optimierung der Geometrie, der Baukonstruktion sowie der Ziegel mit dem Ziel, die Vereinfachung und Auflösung komplexer Geometrien in besser geeignete, planare Elemente zu überprüfen.

An einem 1:1 Modell des Schalentragwerks werden die einzelnen Berechnungen und Annahmen anhand von Langzeitmessungen hinsichtlich der Verformung der Gesamtkonstruktion und Verdrehung der einzelnen Elemente erfasst bzw. überprüft. Zum Ende des Projekts wird die Schale einem Belastungstest unterzogen, um die Trageeffizienz der Konstruktionsweise zu bestimmen. Auf Grundlage der Messergebnisse werden abschließend Empfehlungen zur Vereinfachung und Auflösung komplexer Geometrien erarbeitet und dokumentiert.

Das Forschungsprojekt wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert (Aktenzeichen: SWD-10.08.18.7-16.50). Weitergehende Informationen können dem Kurzbericht und dem Abschlussbericht entnommen werden.

• Link zum Datenbankeintrag der Forschungsinitiative Zukunft Bau
• Link zum BAUFO® Recherchedatenbankeintrag des Fraunhofer Instituts
• Link zum Kurz- und Abschlussbericht auf dem Portal Baufachinformation