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Complex timber structures from simple elements. Computational design of novel bar structures for robotic fabrication and assembly
Apolinarska, Aleksandra Anna
Quelle: ETH-Dissertation
Zürich (Schweiz)
Selbstverlag
2018, 165 S., Abb., Tab., Lit.
Serie: ETH-Dissertation, Nr.24771
Sprache: Englisch
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[Quelle: https://www.research-collection.ethz.ch]
.Diese Dissertation präsentiert Entwurfsmethoden für neuartige Holzstabwerke, die aus neuen roboterbasierten Fabrikations- und Assemblierungsprozessen hervorgehen. Im Fokus liegen insbesondere Tragwerke die: a) aus vielen kurzen Nadelholzstäben bestehen, b) mittels geometrisch generischen, kerbfreien und relativ schwachen Holzverbindungen zusammengesetzt werden und c) vom Prinzip her nicht auf standardisierten, repetitiven Aufbau eingeschränkt werden müssen. Die daraus resultierende geometrische Flexibilität ermöglicht einerseits die Anwendbarkeit im Bereich der Freiform-Architekturen, andererseits bietet sie Potenzial, die Geometrie der Einzelteile präzise gemäss den lokalen Anforderungen zu variieren. Wie jedoch durch zwei Fallstudien gezeigt, stellt die Ausnutzung dieses Potenzials eine grosse Herausforderung dar. Bedingt durch Wechselwirkungen zwischen Geometrie, Materialeigenschaften, statischen Phänomenen und Anforderungen der ro botischen Fabrikar tion weisen solche Systeme eine hohe Komplexität auf. Diese Wechselwirkungen wurden in der vorliegenden Arbeit untersucht. Um sie in einem architektonischen Entwurfsprozess ausschöpfen zu können, wurden dazu entsprechende Entwurfswerkzeuge entwickelt. Erstens, es werden computerbasierte Methoden für geometrisches Modellieren zweier exemplarischer Topologien - geschichtete, fachwerkähnliche Träger und Strukturen bestehend aus T-Stoss Verbindungen - vorgestellt. Zweitens, um die weiteren Aspekte - Fabrikation und Tragverhalten - berücksichtigen und deren Zusammenspiel mit der Geometrie erforschen zu können, wurden Methoden zur Erstellung interdisziplinärer Datenflüsse und Arbeitsprozesse erarbeitet. Drittens, die eigens für diese Arbeit entwickelten algorithmischen Strategien ermöglichen die interdisziplinär gesammelten Daten zur Verfeinerung des Entwurfsmodels auszuschöpfen. Die Relevanz dieser Forschung zeigt sich u.a. am Beispiel eines grossmassstäblichen Prototyps, welcher mithilfe der präsentierten Werkzeuge und Methoden entwickelt und als Bauprojekt in einem vollrobotischen Fabrikationsverfahren realisiert wurde.
Stabwerk, Holzbau, Holztragwerk, Verbindung, Holzverbindung, Prototyp, Tragverhalten, Robotereinsatz, Baumethode, Digitalisierung, beam structure, timber construction, timber structure, connection, wood joint, prototype, load-bearing behaviour, use of robots, construction method,
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