Courses

Overview of Seminars and studios

Seminar for Master students

Time: Friday, 09:45 am - 1 pm
Room: hybrid

The seminar focuses on the investigation, abstraction and transfer of biological strategies into technical applications. Students will work in interdisciplinary teams to investigate biological role models within a bottom up process and will be searching for solution strategies towards specific aspects by exploring biological role models within a top down process. Computational simulation and analysis tools are used to find model representations for biologic processes and investigate functional principles.

Evolutionary processes in nature generated manifold solutions in respond to environmental and performative demands, where various functional and form generative aspects have to be integrated in a coherent system. While a number of those aspects can be easily transferred to architectural aspects, natural organisms are working radically different from today’s construction and planning practice. While nature evolved highly energy and material efficient solutions, based on geometrical and material diff erentiation, today’s construction industry and design processes are mostly based on the standardization of elements and the addition of mono functional subsystems. Recent developments of computaional design and digital fabrication processes have initiated a fundamental paradigm shift from industrial
production of standardized elements towards an integrated design processes. This development opens up the possibilities to create architectural systems which are characterized by multifunctional geometrically differentiated structures, which can match the capacity of nature’s performative morphologies, and thereby enables us to transfer functional principles of natural organisms into architectural applications.

Vorlesungen
Zeit: Dienstag 9.45 – 11.15 Uhr
Ort: hybrid + Selbststudium
Anmeldung auf Campus und Ilias erforderlich

Übungen
Dienstag 11.30 – 13.00 Uhr online
Anmeldung auf Campus und Ilias erforderlich

Die nächste schriftliche Prüfung im Modul Tragkonstruktionen 1
findet am Donnerstag, den 23. September 2021 statt.

Orte: M 17.01 und 17.02, Keplerstr. 17 und 2.00. 2.01 und 2.02, Breitscheidstr. 2A und nach Bedarf M11.11
Zeit: 16.00 Uhr

Außer nicht programmierbarem Taschenrechner und Zeichenwerkzeug sind keine Hilfsmittel zugelassen (kein Vorlesungsmitschrieb oder Tabellenbücher etc.).
Die notwendigen Tabellen werden Ihnen zusammen mit den Aufgaben ausgehändigt.

Studierendenausweis nicht vergessen!

Bitte bringen Sie eine, besser zwei Mundschutz-Masken mit! Diese ist während der gesamten Prüfung zu tragen.

Der Rücktritt von dieser Prüfung ist bis zu 7* Tage vor dem Prüfungstermin ohne Angabe von Gründen möglich.

Zur Vorbereitung auf die Prüfung finden Sie Übungen und Lösungen und alte Prüfungen auf ILIAS.

* Beachten Sie dazu die aktuellen Erklärungen des Prüfungsamts.

Die Vorlesungen werden auf ILIAS bereitgestellt
Zeit: Donnerstag 9.45 – 11.15 Uhr
Ort: online

Pflichtfach mit 3 Leistungspunkten (WS + SS)
Vorlesungen und Hausübungen

Die Downloads enthalten nicht den vollständigen Inhalt der Vorlesungen, sondern nur Arbeitshilfen und Berechnungstabellen. Der Bezug zur Architektur wird in der Vorlesung mit zahlreichen Anwendungsbeispielen, Arbeitsmodellen und weiteren Zahlenbeispielen hergestellt.

Since 1990 the building industry is stagnating and not able to meet all the building requirements in time. The adaptation of principles of the 4th industrial revolution is much slower than in the other sectors. More than 40 % of global resources are consumed by the building industry. These are only a few evident signs that current building methods and materials need to be improved towards a more sustainable future.  Since resource-intensive materials like steel, concrete, etc. are still the predominantly used in the building industry, different emerging technologies and materials have been investigated as their lightweight alternative. One of these are fibre composites and their automatic fabrication techniques. BioMat group at ITKE focuses on natural fibre composites towards their application in architecture and building industry.
Students of this course will design, fabricate and robotically assembly façade system from natural fibre reinforced composites.  The necessary knowledge will be given throughout lectures, workshops, and consultations. In the first part of the course students will work on their individual design ideas of façade by using computational design tools. Best designs will be chosen for final fabrication and assembly, which will be carried out as a team effort. Fire protection, thermo-insulation and eventually acoustic absorption will be integrated into panels. Semester will end with 1:1 realization of an approximately 3m high and 4 m long demonstrator covered by façade elements from all the groups.
The panels will be fabricated in an additive 2D process (so-called Tailored Fibre Placement) where natural fibres will be deposited according to design and required structural performance. The resulting panels will be experimentally placed by cooperative robot on supporting structure. 

During the course, students will get a new perspective on fabrication processes of fibre composites. Apart from that, the design studio will extend material, software, and hardware knowledge. Students will have a chance to learn how to operate tailored fibre placement machine, cooperative robot and will experience interdisciplinary coworking and computational design methods.

This course will take place in collaboration with Institute of Aircraft Design(IFB) and Institute of Engineering Geodesy (IIGS) both from Faculty 6: Aerospace Engineering and Geodesy, University of Stuttgart

Contact: Junior Professor Dr. Hanaa Dahy, Dr. Jan Petrs

Only in summer semester

In this course we visit different leading companies of building and other key industries, ground-breaking buildings, interesting building sites, and world heritage spots in Baden Württemberg or bavaria, 

Due to the present situation we are not able to offer the usual program, but we organized a series of open discussions (see scheduleo n ILIAS). Each of them will be hosted by two researchers from ITKE and ICD.

The researchers will start with a very brief personal introduction, followed by approx. 1h of open conversation.

Program on Ilias.

Webex links by email.

 

Seminar for Master students

Time: Thursday, 09:45 am - 1 pm
Room: hybrid

The seminar focuses on the interplay between geometry and structural behaviour of different structural types categorised with respect to the load bearing mechanism. In particular on form-active and surface-active structures. Beginning with an introduction from ancient to the newest form-finding approaches a holistic overview is provided.

First experimental approaches are used to determine
the shape with respect to a certain initially wanted structural state. Followed by the detailed introduction of the latest numerical form-finding methods. With the aid of digital modelling software and scripting tools. An overview of the mathematical background is provided to enable the participants to understand and evaluate of the applicability and limits of each method.

The state-of-the-art form-finding methods are put to use on practical examples where form and structural states are investigated and manipulated. The detailing and the
realization of the designed systems are discussed.

Prerequisites

Rhinoceros skills. The seminar is taught in English. The students should be familiar with the architectural possibilities of membrane and shell structures in order to use them in their design projects.

Literature

Construction manual for polymers and membrane; J. Knippers, J. Lienhard, M. Gabler, J. Cremers; Detail Munich; ISBN: 978-3-0346-0726-1
Shell structures for architecture; S. Adriaenssens, P. Block, D. Veenendaal, C. Williams; Routledge New York; ISBN: 978-0-415-84059-0

Contact: Anna Krtschil

ILIAS

Innovations in Timber Constructions: BAUKLASSE HOLZ: Diversität im Holzbau

Joint seminar with IBK 3 (Visiting Professor Markus Lager and Ege Baki) for Bachelor and Master students

Time: Tuesday, 10.30 am  - 1 pm Uhr
Room: hybrid
Taught in German

Holzbau und Forstwirtschaft sind nicht zu trennen, der Umbau des Waldes hat längst begonnen, die Zyklen der Forstwirtschaft erfordern ein Denken in größeren Zeitabschnitten. Der aktuelle Waldbestand, die Quelle für den Rohstoff Holz, ist massiv von den Folgen des Klimawandels betroffen. Insbesondere die Fichte, das in Deutschland am häufigsten verwendete einheimische Bauholz, leidet stark unter den Wetterextremen in Folge der Klimaveränderungen. Die Antworten, wie ein ökologisch nachhaltiger, standort- und damit klimagerechter Wald zukünftig aussehen muss, sind vielfältig. In jedem Fall wird ein artenreicher Mischwald als Dauerwald benötigt, der eine Bewirtschaftung unter Entnahmen anstatt mittels Kahlschlag vorsieht. Auch aus diesem Kontext heraus müssen Wald und Bau zusammen gedacht werden, ein verändertes Holzangebot verändert zwangsläufig auch die Architektur.

Ausgehend von der vorhandenen Biodiversität, bezogen auf Gehölze und deren Vielfalt, muss uns wundern, wie wenig wir diesen biologischen Reichtum, als Evolutionsprozess der Anpassungsleistung an spezifische Grundlagen, für das Konstruieren mit Holz nutzen.

Auch wenn das Eingeständnis schwerfällt, beim Bauen mit Holz stehen Architektinnen und Architekten, Ingenieurinnen und Ingenieure, aber auch die Bauindustrie, noch ganz am Anfang der zwingend notwendigen Entwicklung aus Holz (und Bambus) den Massenbaustoff des 21 Jahrhunderts zu machen.

Unser Seminar will die Neugier auf die vielfältigen Eigenschaften unterschiedlicher Gehölze stillen und die Möglichkeiten für den Einsatz als Baumaterial eruieren. Dabei greifen wir sowohl auf aktuelle Forschungsergebnisse, auf verschüttetes Wissen aus der Baugeschichte, als auch auf Erfahrungswissen benachbarter Disziplinen wie dem Boots- und Flugzeugbau zurück.

So zeichnet sich z.B. Kastanienholz durch sehr hohe Festigkeitseigenschaften und Witterungsbeständigkeit aus, Buchenholz durch hohe Druckfestigkeit und leichte Verarbeitbarkeit, Eschenholz hingegen durch Elastizität und Biegsamkeit.

Im Seminar „Diversität im Holzbau“ werden von Ihnen in Zusammenarbeit mit der Materialprüfanstalt der Universität Stuttgart Hölzer und ihre Eigenschaften innerhalb von Versuchsreihen mittels praxisnahen Versuchsaufbauten ausgewertet. Dabei werden neben der Druck- und Zugfestigkeit auch Wuchs, Astreinheit und Resistenz (Dauerhaftigkeit) geprüft, um bisher ungenutzte Potentiale der Anwendung am Bau zu erschließen.

Die Ergebnisse der oben skizzierten Versuchsaufbauten und Recherchen werden in Anwendungsfälle der architektonischen Praxis übertragen, um modellhaft Lösungen für konstruktive Verbindungen entwickeln zu können.

Contact: Visiting Professor Dr. Jochen Stahl, Gregor Neubauer

Time: Tuesday, 2 pm - 5.15 pm
Room: hybrid

Design Project for Bachelor and master students

Eine wesentliche Besonderheit beim Bauen mit Holz ist die damit verbundene Planungskultur. Der Baum gibt uns bereits planerische Aufgaben mit und ist maßgeblich für die Art und Weise verantwortlich, wie wir unsere Gebäude aus Holz planen. Der Holzbau benötigt von Anfang an von allen beteiligten Fachplanern eine hohe Kompetenz und Einsatzbereitschaft sowie ein interdisziplinäres Verständnis für den Werkstoff. So ist es für qualitativ hochwertige, dauerhafte und optisch ansprechende Konstruktionen besonders im Holzbau unabdingbar, alle Beteiligten mit viel Know-how über den Werkstoff und Konstruktionseigenheiten auszustatten. Erst dann kann der Holzbau gegenüber den konventionellen mineralischen Bauweisen sein volles Potenzial ausschöpfen.

Der Holzbau stellt Architekt*innen sowie Ingenieur*innen somit vor neue Herausforderungen. Ganze Gebäude können aus vorgefertigten Elementen binnen kürzester Zeit in einer wohldurchdachten Abfolge präzise zusammengefügt werden. Wirtschaftliche und optisch ansprechende Holzkonstruktionen können daher gegenüber den meisten konventionellen, mineralischen Bauten nur in enger Zusammenarbeit in den frühen Planungsphasen von Architekt*innen und Ingenieur*innen entwickelt werden, wobei die Basics des Holzbaus sowohl statisch-konstruktiv als auch entwurfstechnisch von beiden beherrscht sein müssen.

Im Entwurf „Pretty Structures – Happy Faces” werden diverse Tragsysteme für den Holzbau auf etwaige Potenziale hin analysiert. Aus den daraus gewonnenen Erkenntnissen werden im weiteren Semesterverlauf die komplexen funktionalen und tragwerkstechnischen Anforderungen in einem prägnanten konstruktiven Entwurf zu einer Sporthalle zusammengeführt. Der Werkstoff Holz, als materieller Beitrag zur Erreichung der Pariser Klimaziele, spielt beim Gebäudeentwurf eine zentrale Rolle. Hierbei sollen räumliche sowie statisch-konstruktive Potenziale des Holzes ausgenutzt werden.

Contact: Visiting Professor Dr. Jochen Stahl, Gregor Neubauer

Time: Thuesday, 9.45  - 13.00 Uhr
Room: Hybrid (online + Lab)

Master and Bachelor Seminar

Material and Structure is a Seminar aiming to give the opportunity to future architects to deal with materials, design and fabrication scenarios with a different scope. The knowledge and awareness of materials in architecture are more or less left to the practice phase, where they are simplified and usually refer to already known catalogues and a material choice may not be optimal or no longer up-to-date. The seminar covers a wide range of materials going from traditional materials, i.e. concrete, steel, wood and glass, to nowadays lightweight materials, i.e. biobased materials and composites, textiles and polymers or smart and responsive materials. Furthermore, understanding of the properties, characteristics and structural behavior of these materials and related knowledge of compounds, layered elements as well as fibre reinforcement possibilities shall allow proper and intentional usage in architectural and structural applications. A number of concepts of applying these materials in different design/structural contexts will be tackled in details by an experimental approach. The students will test their knowledge through designing and producing a physical prototype in the form of a stool (1:1).

Prerequisites: Rhinoceros

Contact: p.grabowska(a)itke.uni-stuttgart.de

Contact: Hanaa Dahy

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