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Granular architectures. Granular materials as "designer matter" in architecture

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die vorliegende Arbeit untersucht entworfene granulare Materialien in der Architektur. Granulare Materialien sind definiert als Systeme von Partikeln in hoher Anzahl, die größer als ein Mikrometer sind und zwischen denen hauptsächlich kurzreichweitige, repulsive Kräfte auftreten. In einem entworfenen granularen Material wird sowohl die Geometrie als auch das Material eines einzelnen Partikels von dem Entwerfenden bestimmt. Daher kann das entworfene granulare Material Charakteristika haben, die im Vergleich mit nicht entworfenen granularen Materialien neuartig sind. In Bezug auf eine Anwendung in der Architektur wird davon ausgegangen, dass entworfene granulare Materialien neue Charakteristika haben, die eine oder mehrere architektonische Leistungsanforderungen erfüllen. Die Relevanz granularer Materialien für die Architektur hat drei Aspekte. Alle granularen Materialien sind sowohl vollständig rezyklierbar als auch rekonfigurierbar. Das liegt in der Tatsache begründet, dass die einzelnen Partikel nicht permanent miteinander verbunden sind. Schon diese ersten zwei Aspekte alleine machen jegliches granulare Material, ob es entworfen ist oder nicht, zu einem hochrelevanten Untersuchungsgegenstand in der architektonischen Entwurfsforschung. Darüber hinaus haben entworfene granulare Materialien, zusätzlich zu ihrer Rezyklierbarkeit und Rekonfigurierbarkeit, das Potential, gezielt völlig neue architektonische Materialverhalten zu erzeugen. Die Arbeit umfasst zum einen die Entwicklung eines Entwurfssystems sowohl für die Partikelsysteme als auch für die darauf bezogenen Konstruktionssysteme. Dieses Entwurfssystem wird ergänzt durch einen Katalog von Versuchen, die alle seine Aspekte isoliert voneinander untersuchen. Zum anderen werden zwei Fallstudien durchgeführt, die jeweils eine besondere und hochspezifische Reihe von Systemkategorien miteinander in Verbindung bringen. Diese zwei Fallstudien werden im Hinblick auf ihre praktischen, methodischen und konzeptionellen Beiträge zum architektonischen Entwurfsprozess diskutiert.

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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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Manfred Helmus, Anica Meins-Becker, Agnes Kelm, Norbert Damerau, Matthias Kaufhold, Daiki John Feller, Michael Zibell, Melanie Quessel
Detaillierte Entwicklung von BIM-basierten Prozessen des Betreibens von Bauwerken zur Integration in eine lebenszyklusübergreifende Prozesskette
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Das Forschungsprojekt "BIM-basiertes Betreiben" ordnet sich in die Prozesslandkarte des Lehr- und Forschungsgebiets Baubetrieb und Bauwirtschaft der Bergischen Universität Wuppertal (BUW) mit dem Fokus auf den Gebäudebetrieb ein. Hierbei wurden die Prozesse des Immobilienbetriebs in das lebenszyklusübergreife Prozessmodell der BUW eingebettet; das BUW-Prozessmodell verfolgt den Ansatz, sämtliche Prozesse und Informationen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes verfolgbar zu machen und stellt so Bestrebungen des Forschungsteams zur Schaffung von Transparenz und Standardisierung der Methode BIM dar. Im Ergebnis wurde der fachliche Informationsfluss erfasst, analysiert und in das BUW-Prozessmodell integriert. Es wurden diverse BIM-Anwendungsfälle identifiziert werden, wovon sechs bis auf Attributebene modelliert wurden; diese können aus dem Prozessmodell ausgegeben und verfügbar gemacht werden, beispielsweise auf Basis der Struktur der DIN EN ISO 29481 (Handbuch der Informationslieferung). Darüber hinaus wurde der aktuelle Stand der Technik von der Bereitstellung bis zur Integration und Datendurchgängigkeit von Bauwerksinformationen in CAFM-Zielsystemen untersucht und so auf Probleme und Potentiale eingegangen werden.

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Jutta Albus, Hans Drexler
PREFAB HOUSING
Untersuchung von Produktionsprozessen im Hinblick auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung für bedarfsgerechten Wohnraum
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In dieser Studie werden industrielle Fertigungsprozesse für Bausysteme mit hohem Vorfertigungsgrad im Hinblick auf ihr Potenzial zur Schaffung von kostengünstigem und hochwertigem Wohnraum untersucht. Im Fokus steht nicht das Gebäude als Produkt, sondern die Produktion der Subsysteme und deren Zusammenspiel. Gegenstand der Untersuchungen sind Systeme, zu deren Referenzdaten Zugang besteht und aktuelle Produktionsverfahren, die den vorgefertigten Wohnungsbau repräsentieren. In der best-practice Studie wird nicht nur die Konstruktion eines Gebäudes, sondern auch die Produktionskette einer genauen Analyse unterzogen. 4 bis 6 Referenzprojekte ausgewählter Firmen werden einer einheitlichen Analyse von Produktionszeiten und Kostenanteilen unterzogen. Die Analyse der Produktion der baukonstruktiven Bereiche zusammen mit der Betrachtung von Montage, Fertigungs- und Bauzeiten sowie Kostenanteilen lässt eine Bewertung des Gesamtsystems und des Optimierungspotenzials für künftige Umsetzungen und Veränderungen der Stückzahlen ableiten. Die Herstellungsmethoden und der Grad der Vorfertigung werden untersucht und in Verhältnis zu den Kosten und Qualitäten gesetzt. Ein Vergleich der Systeme und Materialien kann Grenzen und Potenziale der Systeme aufzeigen. Die Baukonstruktionen sollen zum einen im Hinblick auf die besonderen konstruktiven und bautechnischen Anforderungen im Wohnungsbau betrachtet werden, zum anderen sollen die Gebäudetypologien und Gebäudeklassen benannt werden, für deren Einsatz sie sich eignen.

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Manfred Helmus, Anica Meins-Becker, Agnes Kelm, Brian Klusmann, Carla Pütz, Michael Zibell
Methodik und Instrumente zur Verbesserung der Arbeitsplanung in kleinen und mittleren Unternehmen der Bauwirtschaft unter Einsatz des Building Information Modeling. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3111
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Die Anwendung der Methode BIM steht derzeit im Fokus der Digitalisierung der Baubranche. Um die Effizienz der Bauwirtschaft zu optimieren und die Wettbewerbsfähigkeit der Bauunternehmen zu stärken, ist die Anwendung der Methode BIM über die Planung hinaus auch während der Bauausführung unabdingbar. Insbesondere KMU, die 99% der Bauunternehmen ausmachen, müssen mit der Methode vertraut gemacht werden, um eine durchgängige Anwendung zu ermöglichen. Eine Umfrage unter KMU der Baubranche zeigte, dass die größten Hemmnisse bei der Anwendung der Methode BIM die Kosten für die Anschaffung von Software und die Schulung von Mitarbeitern sowie der hierfür benötigte Zeitfaktor sind. Bei der Umsetzung des Datenviewers wurden diese Aspekte berücksichtigt. KMU können mit Hilfe des Datenviewers Informationen für ihr Gewerk aus einem Datenmodell erhalten ohne selber ein Softwareprodukt kaufen zu müssen. Die Informationen werden gewerkespezifisch vorgefiltert und können in die gewohnten Programme der KMU exportiert werden. Eine Weiterentwicklung des Demonstrators zu einer marktreifen Lösung kann KMU die Arbeit mit der Methode BIM deutlich erleichtern.

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Rebekka Volk, Richard Müller, Frank Schultmann, Jeremy Rimbon, Thomas Lützkendorf, Joachim Reinhardt, Florian Knappe
Stofffluss- und Akteursmodell als Grundlage für ein aktives Ressourcenmanagement im Bauwesen von Baden-Württemberg "StAR
Produktion und Energie, Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion und Deutsch-Französisches Institut für Umweltforschung, Band 32
2019, 418 S., graph. Darst. 210 mm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Der Bericht untersucht aktuelle und zukünftige Stoffströme in einem integrierten, regionalen Stoffstrom- und Akteursmodell für Gebäude und Straßeninfrastrukturen. Die drei Maßnahmen Besteuerung von Primärrohstoffen, Erhöhung von Deponiegebühren und Anpassung von Ausbildungsinhalten ergeben in den Modellberechnungen ein mittleres Ressourcenschonungspotenzial von 30,8 % für Baden-Württemberg bis 2030, also eine Verringerung der kumulierten Stoffstrombilanzen von 119 auf 82 Mio. Tonnen.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Tiedtke, Sina; Frisch, Andreas
Building Information Modeling (BIM): Normung und die DIN BIM Cloud
DIN-Mitteilungen + Elektronorm, 2020

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Herzog, Andres
Die Kette schliessen. Eine der größten Holzbauten wird mit BIM geplant
Hochparterre, Beilage, 2020

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Vasilic, Ksenija
Additive manufacturing in concrete construction - current trends and challenges
BFT International, 2020

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Bucherer, Michael; Sonntag, Regina
Optimierung der Initiierung. Komplexe Bauvorhaben
Industriebau, 2020

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Selberherr, Julia
Digitaler Mehrwert. Wie Investoren den Wert ihrer Immobilien steigern können
Hochparterre, Beilage, 2020

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