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Material- and fabrication-informed design of structurally-sound jammed architectural structures

  Link zum kostenlosen Volltext   

[Quelle: https://www.research-collection.ethz.ch]

In den letzten zwei Jahrzehnten bemühen sich immer mehr Fachleute und Forscher, die schädlichen Auswirkungen der Bauindustrie auf die Umwelt zu minimieren, indem sie den fortschreitenden technologischen Fortschritt nutzen. Computerbasiertes Entwerfen und digitale Fabrikation werden kombiniert, um geometrisch oder funktional komplexe architektonische Artefakte zu realisieren. Dadurch kann ein optimierter Materialeinsatz erreicht werden. Trotzdem ist im Zusammenhang mit den aktuellen Fortschritten auf diesem Gebiet ein Forschungsschwerpunkt eher unterentwickelt geblieben: das Recycling, das als unverzichtbar angesehen wird, um einen übermäÿigen Materialverbrauch zu verhindern und auf diese Weise die ökologische Nachhaltigkeit zu fördern. In diesem Zusammenhang, wird in der Doktorarbeit ein nicht standardmäÿiges Materialsystem untersucht, das: erstens aus lokal gewonnenen Inhaltsstoffen besteht; zweitens kann verwendet werden, um architektonische Elemente ohne die Verwendung von Schalung herzustellen; und erleichtert letztendlich einen vollständig reversiblen Konstruktionsprozess. Die hier besprochenen Bauelemente werden als Jammed Architectural Structures (JAS) bezeichnet und bestehen aus ungebundenen Schottersteinen, die von Textilschnüren umschlossen sind. Diese gröÿtenteils verfügbaren Schüttgüter werden durch einen robotergesteuerten Herstellungsprozess, der während des Baus keine Schalung erfordert, zu architektonischen Artefakten in Originalgröÿe geformt. Das Fehlen einer Bindematrix zwischen den Steinen und der Schnur führt zu deren vollständiger Trennung während der Dekonstruktion und damit zu einer vollständigen Wiederverwertung. Um jedoch die Fähigkeit des Werksto systems als wirksamer Bausto zu beweisen und sein Design- und Anwendungspotential zu untersuchen, ist es entscheidend, seine Eigenschaften zu untersuchen. Die Arbeit untersucht die Anwendbarkeit des Materialsystems für architektonische Zwecke durch die Analyse seines strukturellen Verhaltens unter Lastbedingungen. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geprüft, die mit Schnüren ummantelten Schottersteine den Bau von statisch einwandfreien Bauteilen zu verwenden. Darüber hinaus wird der Entwurfsraum des Materialsystems untersucht, indem materialinformierte und fertigungsbewusste Berechnungsmethoden entwickelt werden, die das gesammelte Wissen über die spezi schen Materialeigenschaften und die durch den Roboterfertigungsprozess auferlegten Einschränkungen integrieren. Letztendlich zielt die Arbeit darauf ab, tragende architektonische Strukturen in Originalgröÿe zu realisieren, um die entwickelten Methoden zu validieren und das architektonische Potenzial des untersuchten Materialsystems insgesamt aufzuzeigen. Im Allgemeinen zielen die skizzierten Ergebnisse darauf ab, einen Beitrag zu den bestehenden Studien über mögliche Anwendungen von körniger Materie für die Architektur zu leisten - eine noch unausgereifte Branche im Bereich des Bauwesens, die die Möglichkeit des Recyclings von Architekturelementen in Originalgröÿe durch eine umkehrbare Konstruktionslogik untersucht. Darüber hinaus wird diese Arbeit aufgrund der Verwendung von vor Ort gewonnenen und weitgehend verfügbaren Materialien in den Kontext der einheimischen Architektur gestellt und als solcher als relevanter Teil der Gesamtforschung nach umweltverträglichen Lösungen für die gebaute Umwelt angesehen.

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Forschungsberichte

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Thomas Bock, Frank Prochiner
Automatisierungssysteme im Wohnungsbau
Bau- und Wohnforschung
1999, 250 S., m. Abb. 30 cm,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Analyse bestehender Rationalisierungs- und Automatisierungsmöglichkeiten im Wohnungsbau sowie die Überprüfung ihrer Anwendungsmöglichkeiten in Deutschland. Der Bericht überprüft den Stand der Technik in Japan und die Möglichkeiten, mit diesen Konzepten und Entwicklungen zu Verbesserungen im deutschen Bauwesen zu gelangen. Dabei werden die Spezifikationen des deutschen Bauwesens und die unterschiedlichen Bauverfahren der beiden Länder berücksichtigt. Ebenso wird der Frage nachgegangen, ob bestimmte Systeme mit leichten Modifikationen auf deutschen Baustellen eingesetzt werden können. Die zu automatisierenden und zu roboterisierenden Bauprozesse und -systeme müssen neu entwickelt werden. Die vorhandenen Managementmethoden müssen überarbeitet und die Arbeitskräfte entsprechend dem Anwenden neuer Technologien qualifiziert werden. Eine erfolgreiche Implementierung der Robotertechnologie wird mit einem roboterorientierten Bauwesen ermöglicht, das bestimmte Merkmale aufweist: flexible industrielle Vorfertigung, flexible Herstellung unterschiedlicher Gebäudeteile vor Ort und ein Projektmanagement, das den Einsatz von Baurobotern ermöglichen soll. Ein automatisiertes Bauen besteht aus einer industriellen flexiblen Vorfertigung von komplexen, standardisierten Bauteilen und deren automatischer Errichtung und Unterhaltung unter Verwendung von Baurobotern. Automatisierte Bauproduktionsbetriebe können eine hohe Variantenbildung mit einem breiten Bauteilsortiment erreichen. Mit Hilfe von frei programmierbaren Robotern kann eine flexible Herstellung von unterschiedlichsten Gebäudeteilen ermöglicht werden, die rechnergestützt verwaltet wird. Zur Automatisierung des Baubetriebs sollte die Entwicklung eines integrierten Systems zur Planung und Herstellung von Gebäuden geplant werden, das sowohl beim Entwurf von Gebäuden als auch bei der Betriebsplanung von Robotern und der Logistik für die Baustelle verwendet wird.

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A.P. Betschart
Durchbohren von Holz und Guss in einem Arbeitsgang. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2531
1993, 78 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die vorliegenden Versuche dienen dazu, die herkömmlichen handelsüblichen Spiralbohrer auf ihre Tauglichkeit beim Duchbohren von Holz und Guß in einem Arbeitsgang zu untersuchen. Grundlage war die Vermutung, daß sich durch Veränderung der Spitzenwinkel von Spiralbohrern sowohl in der Qualität der Bohrungen als auch in der Bohrgeschwindigkeit Unterschiede ergeben müßten. Inwieweit der Freiwinkel das Bohren mit Spezialbohrern beeinflußt, konnte mit den zur Verfügung stehenden Schärfwerkzeugen nicht ausreichend ermittelt werden. Einige Versuche ergaben jedoch, daß die an handelsüblichen Bohrern vorhandenen Freiwinkel gute Ergebnisse zeigen. Bei größeren Freiwinkeln besteht die Gefahr, daß sich der Bohrer zu schnell in den Werkstoff "frißt". Außerdem wurde die Schneide schneller stumpf. Versuchsmaterial: 1. Holz - Durchbohrt wurde Brettschichtholz mit einer Dicke von 80 mm. 2. Gegossene Platten - Verwendet wurden gegossene Platten aus GGG 400 mit einer Dicke von 12 mm. 3. Holz und Guß zusammen - Beim Durchbohren von Holz und Guß in einem Arbeitsgang kam das gleiche Material zur Anwendung wie vorgehend beschrieben. Geprüft wurde außerdem das Verhalten von Spiralbohrern mit unterschiedlichen Spitzwinkeln an drei Varianten von Versuchskörpern. (-y-)

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Edgar Jung
Rationelle Verfahren zur Mörtelfüllung lotrechter Kanäle bei bewehrtem Mauerwerk. Textband. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1993, 54 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, die notwendigen Voraussetzungen seitens des Mauerwerks, des Füllmörtels und der Verfahren zu untersuchen, durch die eine einwandfreie geschoßhohe Verfüllung lotrecht bewehrter Kanäle mit kleinem Querschnitt 60/60 mm in Mauerwerk gewährleistet werden kann. Nach Vorversuchen wurden ca. 110 geschoßhohe Kanäle mit eingestellter Bewehrung, Durchmesser 12 mm, mit 4 Mörtelarten ausschließlich von oben verfüllt. In zahlreichen Quer- und Längsschnitten wurde das Mörtelgefüge beurteilt und die Kleinstmaße der Mörtelüberdeckung gemessen. (-y-)

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Edgar Jung
Rationelle Verfahren zur Mörtelfüllung lotrechter Kanäle bei bewehrtem Mauerwerk. Anlagenteil und Bildanhang
Bau- und Wohnforschung
1993, 68 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Hermann Bauer, Hermann-Josef Jaspers
Optimierung der Bauleitungsaufgaben für kleinere und mittlere Baustellen des Wohnungsbaus durch Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechniken. Vorbereitung des EDV-Einsatzes in kleinen und mittleren Bauunternehmen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1990, 189 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Forschungsbericht hat zum Ziel, kleinen und mittleren Bauunternehmen Hilfestellung bei der Suche nach firmenspezifischen EDV-Lösungen zu geben. Unter Berücksichtigung der organisatorischen, personellen und finanziellen Situation der Betriebe werden mit Hilfe verschiedener, betriebsspezifisch erstellter Checklisten Anforderungen aus (bau)betrieblicher Sicht für einen zweckmäßigen EDV-Einsatz formuliert. Die Checklisten folgen dabei, soweit möglich, dem modularen Aufbau der meisten auf dem Markt vorhandenen Softwareprogramme und gliedern sich in die Arbeitsgebiete: I. Angebotsbearbeitung, II. Rechnungsstellung, III. Mengenermittlung, IV. Auftragsbearbeitung und Baustellenkontrolle, V. Termin-/Kapazitätsplanung, VI. Tagelohn und Regiearbeiten. Die Checklisten umfassen über 100 Einzelkriterien, die auch Fragen der Hardwareauswahl sowie allgemeine Gesichtspunkte der Softwarebeurteilung wie Handhabung und Benutzerfreundlichkeit mit einschließen. Dem Bauunternehmer ist es damit möglich, Software in einer Vorauswahl zu vergleichen und auf seine speziellen Anforderungen hin zu beurteilen. (-y-)

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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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Lüps, Mauritz
Das Beispiel - Außenwandtyp B. Zuhaus im Apfelgarten in Finning, Lkr. Landsberg am Lech
Der Bauberater, 2022

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Steinhäuser, Wolfram; Häberer, Frank
Wer zu spät einlegt ... Wellenbildung in einem PVC-Designbelag. Der interessante Schadensfall
Boden Wand Decke, 2022

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Miersch, Martin
Barocke Schale, moderner Kern. Wie ermittelt man die historische Farbgebung eines Bauwerks, dessen letzte Reste vor 70 Jahren gesprengt worden waren?
Restauro, 2021

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Martiny, Eva (Bearbeiter)
Die Kunst, ein Steindach zu decken. Vom Steinbruch zum Jurahaus-Dach
Das Jurahaus, 2021

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Steinhäuser, Wolfram
Vier typische Schadensbilder. Kautschukbeläge
Boden Wand Decke, 2021

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Highlights aus dem Programm 2022