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Material- and fabrication-informed design of structurally-sound jammed architectural structures
Rusenova, Gergana
Quelle: ETH-Dissertation
Zürich (Schweiz)
Selbstverlag
2019, 209 S., Abb., Tab., Lit.
Serie: ETH-Dissertation, Nr.26335
Sprache: Englisch
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[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.
Industrie, Umweltauswirkung, Entwurfsprozess, Computer, Digitalisierung, Fabrikation, Kombination, Geometrie, Materialeinsatz, Optimierung, Recycling, Nachhaltigkeit, Ökologie, Inhaltsstoff, Baustoff, Schalung, Flexibilität, Bauelement, Textil, Schüttgut, Roboter, Wiederverwertung, Anwendbarkeit, Untersuchung, Analyse, Ummantelung, Statik, Konstruktion, industry, environmental impact, design process, computer, digitizing, combination, geometry, material usage, optimization, recycling, sustainability, ecology, ingredient, construction material, formwork, flexibility, building component, textile, bulk material, robot, recycling, applicability, investigation, analysis, jacketing, structural design,
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