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Faltstrukturen in der textieln Gebäudehülle. Eine Erweiterung tradierter Entwurfsgrundlagen unter Berücksichtigung schall- und lichttechnischer Aspekte

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Arbeit zeigt auf, wie textile Oberflächen mithilfe von Faltstrukturen gestaltet werden können, wenn sie zu ästhetischen Qualitäten und zur Verbesserung der schalltechnischen Eigenschaften textiler Gebäudehüllen bei gleichzeitiger Erhaltung einer hohen Lichttransmission beitragen sollen. Da Faltstrukturen in der textilen Gebäudehülle wenig erforscht sind, ist die Arbeit explorativ ausgerichtet. Den Ausgangpunkt bildet die phänomenologische und architekturtheoretische Einordnung der Faltung. Dabei werden potentiell auf das Bauwesen übertragbare Faltprinzipien und ihre realen Anwendungen aus verschiedenen Fachdisziplinen herausgearbeitet. Im Bauwesen interessiert die Faltung aufgrund ihrer technisch-konstruktiven und ihrer räumlich-plastischen Wirkung. Reale "Meilensteine" in beiderlei Hinsicht werden aufgezeigt. Die architekturtheoretische Betrachtung setzt an der Theorie der Bekleidung und des Ornaments von Semper an. Des Weiteren wird auf die kritische Haltung zum Ornament von Loos, sowie auf die weitreichende Analyse der Mannigfaltigkeit der Falte von Deleuze eingegangen. Abschließend werden die zeitgenössischen Tendenzen in der Architekturtheorie herausgearbeitet und mit realen Beispielen unterlegt. Um Faltstrukturen analysieren und ihre Anwendungsmöglichkeiten für das textile Bauen entdecken zu können, ist ihre systematische Einordnung aus architektonischer Sicht notwendig. Eine ebensolche Systematisierung wird in der Arbeit in Form eines Morphologischen Kasten vorgestellt, welcher definierte Merkmale und ihre Merkmalsausprägungen umfasst. Mit der gewählten Darstellungsmethode kann man das enorme Spektrum an möglichen Faltstrukturen analysieren und, davon ausgehend, neue Formen finden. Nach dem einordnenden und systematisierenden Teil widmet sich die vorliegende Arbeit in ihrem experimentellen Teil den Fragestellungen, welche Faltstrukturen sich auf textile Gebäudehüllen übertragen lassen, inwieweit sie dabei zur Verbesserung der schalldämmenden Eigenschaften textiler Gebäudehüllen beitragen, und inwieweit sie dabei schalltechnisch aktiviert werden können, ohne gleichzeitig die Lichtdurchlässigkeit der Oberfläche zu beeinträchtigen. Die Arbeit präsentiert im Rahmen von experimentellen Gestaltungsstudien entstandene, unterschiedliche Längst- und Facettenfaltungen, die allesamt prototypisch im Maßstab 1:1 umgesetzt wurden. Die Faltstrukturen deuten das große Spektrum der möglichen Erscheinungsformen von Faltungen an, die sich auf textile Gebäudehüllen übertragen lassen. Sie werden im Hinblick auf den Herstellungsprozess der Faltung und ihre Applikation auf die textile Gebäudehülle zu technisch-funktionalen als auch ästhetischen Aspekten (ggf. in Kombination) analysiert und diskutiert. Somit können sie als Grundlage für weite Variationen dienen. Die durchgeführten Messungen im Akustiklabor zeigen, dass bestimmte Oberflächenmodifikationen einen Beitrag zur Verbesserung der Schalldämmwerte leisten können. So bieten facettierte Faltungen die Möglichkeit, die Oberflächenstruktur zu befüllen und somit die akustischen Eigenschaften der Oberfläche zu aktivieren. Die Verbesserung ist auf die Erhöhung der Masse und die Kopplung der beiden Membranlagen zurückzuführen. Die experimentellen Untersuchungen ergaben u.a., dass das sehr leichte Silicat-Aerogel-Granulat besonders effizient wirkt im Vergleich zum sehr schweren Polycarbonat-Granulat. Die durchgeführten Messungen zur solaren Transmission zeigen, dass bestimmte Kombinationen von Faltstruktur, Gewebe und Befüllung weder die Lichtdurchlässigkeit, noch die Leichtigkeit des Systemaufbaus beeinträchtigen. Folglich können Synergien zwischen der akustischen Wirkweise und einer hohen Lichtdurchlässigkeit erzielt werden. Insgesamt stützen die erzielten Messergebnisse die Intention, die textile Gebäudehülle mithilfe von Faltstrukturen zu einem anpassungsfähigen System auszubauen. Vor dem Hintergrund der bisherigen Ergebnisse geht die vorliegende Arbeit abschließend der Frage nach, welche neuen Entwurfsansätze mit der Anwendung von Faltstrukturen bei textilen Gebäudehüllen einhergehen. Insbesondere die Dualität, die aus der Verschmelzung von Ästhetik und Funktionalität resultiert und im Sinne einer neuen Falt-Ornamentik zu verstehen ist, bereichert die architektonische Sprache textiler Gebäudehüllen. Voraussetzung für Dualität ist das Verlassen tradierter Entwurfsansätze und die Entbindung der Hüll- von der Tragfunktion. Die damit einhergehende Emanzipierung der Oberfläche, die nicht mehr nur technische und funktionale Aspekte zu erfüllen hat, sondern auch eine sinnliche Inszenierung der Oberfläche zulässt, bedingt allerdings besonderen Augenmerks auf die Dimensionierung von Faltstrukturen.

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Peter Mehrtens
Integration Scan-Basierter-Techniken und Parametrischer-Methoden in einen Prozess zur Verbesserung der Effizienz im Planungs- und Bauablauf komplexer Fassaden
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Das Projekt untersuchte inwiefern Scan-basierte Techniken (terrestrische 3d-Scans bzw. deren Auswertung) geeignet sind für die Einbindung in parametrische Planungsprozesse für Fassaden. Grundsätzliche Feststellung ist, dass obwohl für die einzelnen Arbeitsschritte des Vermessens und auch der Planung von Fassaden entsprechende digitale Werkzeuge existieren, die bestehenden Werkzeuge aufgrund ihrer jeweiligen Bedienungskonzepte nicht direkt zueinander kompatibel sind. Bei der Auswertung von Punktwolken wird üblicherweise Software verwendet, deren Ergebnis variiert je nach Interaktion des Benutzers mit der grafischen Benutzeroberfläche. Parametrische Planungsmethoden hingegen verwenden möglichst Funktionen, deren Argumente in replizierbarer Art aus vorherigen Schritten abgeleitet werden. Bedarf an weiterführender Forschung in diesem Bereich ist anzunehmen.

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Frederik Ecke, Helmut Fligge, Jan Juraschek, Heike Klussmann
Plotbot/Crawler - Entwicklung eines neuartigen webbasierten und sensorgeführten Bewegungsautomaten für den Auftrag komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen
Abschlussbericht.
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Im Projekt PLOTBOT/CRAWLER der Forschungsplattform BAU KUNST ERFINDEN an der Universität Kassel wurde ein neuartiger, webbasierter und sensorgeführter Bewegungsautomat für den Auftrag und die Erneuerung komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen entwickelt. Mittels einer konsistent verzahnten Werkzeug?Software?Logik werden Oberflächen von Bauelementen beliebiger Geometrie instantan angesteuert oder nach einer zuvor digital erstellten Bearbeitungssystematik beschichtet. Das Forschungsvorhaben bietet in dieser Hinsicht einen eigenständigen und zugleich exemplarischen Ansatz. Neuartig und von Vorteil ist die Zusammenführung und die eindeutige Schnittstellendefinition des Verbunds von "Hightech" (Plotbot/ Crawler) und "Lowtech" (Fassadenelement). Die Entwicklung derartiger Systeme für das Bauwesen ist bislang wenig fortgeschritten.

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
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2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
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In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Katarzyna Zdanowicz, Michael Hansen
Chemische Vorspannung von textilbewehrten Sichtbetonbauteilen mit Quellbeton
Abschlussbericht.
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2020, 87 S., 90 Abb. u. 12 Tab., Softcover
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Das Ziel dieses Forschungsprojekts lag in der Entwicklung von dünnen Fassadenbauteilen in Sichtbetonqualität. Dafür sollte die chemische Vorspannung von textilbewehrtem Beton untersucht werden, die durch Zugabe von Quellmitteln zur Betonrezeptur entsteht. Dafür wurden Betone mit unterschiedlichen Rezepturen analysiert, wobei ihr Quellen und das damit verbundene Vorspannverhalten an Betonprobekörpern mit Betonstahl- und Textilbewehrung untersucht wurde. In dem Forschungsprojekt wird aufgezeigt, dass chemisch vorgespannte dünne Betonelemente mit Carbontextilbewehrung viele Vorteile im Bereich der Tragfähigkeit und insbesondere der Gebrauchstauglichkeit aufweisen. Durch die Vorspannung infolge einer kontrollierten, durch innenliegende Bewehrung behinderten Ausdehnung des Betons sind keine zusätzlichen mechanischen Vorspannvorrichtungen oder -verankerungen erforderlich. Insbesondere für die Fertigteilindustrie wäre die chemische Vorspannung mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden, da sich die Produktion der Fertigteile durch den Einsatz von Quellmitteln verkürzen würde.

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Oliver Fischer, Christopher Bert
Tragverhalten von Sandwichfassaden unter mechanischen und thermischen Einwirkungsgrößen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3114
2019, 161 S., 55 Abb., 27 Tab. u. 77 Diagr., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Sandwichwände werden bisher üblicherweise aus Stahlbeton mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm hergestellt. Durch Einsatz korrosionsbeständiger Textilbewehrung ist es möglich, die äußere Deckschicht signi?kant in ihrer Dicke zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Entwicklungen und den Forschungsbedarf ist das Ziel des Vorhabens, die für die Bemessung maßgebenden Temperaturgrößen und -gradienten sowohl numerisch als auch experimentell nachzuweisen. Das behandelte Forschungsprojekt entstand aus der Intention heraus für neuartige innovative Bauweisen mit ?ligranen textilbewehrten Vorsatzschalen maßgebende klimatische Einwirkungsgrößen herzuleiten und den als Stand der Technik zu bezeichnenden Lastansatz nach DIBt 1995/5 um derartige Anwendungsfälle zu erweitern. Im Zuge der Forschung konnte diese Notwendigkeit jedoch nicht nur für neuartige Vorsatzschalensysteme, sondern auch für die üblicherweise angewendeten Stahlbetonsysteme mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm ermittelt werden. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass der Lastansatz nach DIBt 1995/5 keine Querschnittsabhängigkeit aufweist. Auch veränderte klimatische Verhältnisse mit immer extremeren Witterungsbedingungen sind dabei als Begründung zu nennen.

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Zeitschriftenartikel

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Brandstätter, Gerald
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Arnold, Kilian; Luible, Andreas
Fassadenprüfstand der Hochschule Luzern - mit neuer Prüf- und Messtechnik. Hochschule Luzern
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Hof, Roland
Der Giessenturm Dübendorf. Eine gelungene Kombination von Aluminium-Elementen und Holz-Metall-Fenstern
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Röthenmund, Michael
Gute Architektur ist die beste Medizin. Neubau Spital Grabs
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Geuder, Thomas
Geformt von Wind und Wasser. Europäisches Patentamt in Rijswijk von Ateliers Jean Nouvel mit Dam & Partners
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