Gespannte Biegsamkeit - Wandelbares Dachsystem mit elastischen, kinetischen Platten, die mit Zugseilen aktiviert werden
Das Ziel dieser Forchung ist es, das Potential in der Wandelbarkeit elastischer, kinetischer Konstruktionen hin zu einem adaptiven, lasttragenden Konstruktionssystem zu erweitern. Finite-Element-Methode zur Formfindung und die Konstruktive Analyse flexibler Plattenkonstruktionen, die von Seilen aktiviert und unterstützt werden, fließen in die Studie ein, um ihre Machbarkeit in Geometrie und Skalierbarkeit unter hohen Lastbedingungen zu untersuchen.
Wandelbare Dächer sind formänderbare konstruktive Dächer, die es ermöglichen, Gebäude an äußerliche Klimata oder interne Bedingungen anzupassen. Die Mechanismen der Umformung solcher Dächer waren sowohl als bautechnisches System interessant, als auch durch die architektonische Funktionalität und gleichzeitig konfrontiert mit technischen Herausforderungen, die nötig sind, um unter hohen Eigenlasten zu konvertieren.
Aktuell werden erhältliche Konversionsmechanismen grob klassifiziert in flexible Membran-Systeme und starre Mechanismen, dabei haben beide Systeme noch ungelöste Leistungsaspekte, wie die sichere Nutzung von Zwischenzuständen zwischen offen und geschlossen oder schnellere Ausführung der Konversion mit weniger Energieaufwand.
Biegeaktive Konstruktionen sind Konstruktionen, deren Geometrien auf der elastischen Deformation einer ursprünglich flachen Konfiguration beruhen. Die flexiblen Strukturen können nicht nur stationäre, gekrümmte Geometrien bilden, sondern auch elastischen Kinematiken dienen oder anders gesagt, wandelbaren Mechanismen, durch starke Verformungen im elastischen Bereich. Biegeaktive Konstruktionen gekoppelt mit den aufkommenden Faserkompositmaterialien haben somit eine mögliche Fähigkeit, wandelbare Dächer zu ermöglichen und die oben genannten Probleme der existierenden Dachsysteme zu bewältigen.
Die Forschung umfasst nicht den Prototypenbau der Konstruktion, aber die Machbarkeitsstudie der Tragkonstruktion mithilfe von Simulationen auf konzeptionellem Niveau, um die wesentlichen Eigenschaften der komplexen, umfangreichen Deformationsmodelle zu verstehen.
Kontakt: Kenryo Takahashi
Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Dr.‐Ing. Jan Knippers
Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung – Prof. Achim Menges
Betreuer
Valentin Koslowski, Axel Körner