Sieger aus Dresden

UVS
26. November 2012
Dr.-Ing. Regine Ortlepp ist eine der Preisträgerinnen beim Hornbach-Wettbewerb. Sie entwarf eine Stütze für Grundstücke am Hang.

Forschung kann fürchterlich anstrengend und trocken sein – aber sie kann auch, trotz aller Anstrengung, Spaß machen und, trotz aller Grundlagenforschung, Praktisches hervorbringen. Beste Beispiele dafür lieferten eine Reihe von Nachwuchswissenschaftlern, die im Rahmen eines bundesweiten Forschungsprogramms zum „Leicht Bauen mit Beton“ ausloteten, was mit den Neuentwicklungen dieses Baustoffs alles machbar ist.

Vor einem Jahr hatte man bei einem Abend mit dem Baumarkt-Unternehmer Albrecht Hornbach einen Wettbewerb ausgeschrieben. Beim diesjährigen Treffen der Forscherinnen und Forscher des Schwerpunktprogramms an der Uni Braunschweig wurden die Sieger ermittelt: Eine unabhängige Fachjury bewertete die eingereichten Exponate – und kürte drei gleichberechtigte Sieger. Hier die Begründung der Jury –  die drei Exponate stehen in der (zufällgen) Reihenfolge der Ausstellungsnummern. Und selbstverständlich kannte die Jury weder die herstellende Uni noch die konkreten Macher – das ist im Nachhinein eingefügt worden!

Die perfekte Welle (TU Kaiserslautern, Jun.-Prof. Kohlmeyer) setzt das Grundprinzip „Form follows Force“ sehr gut sichtbar, auch durch die Ergebnisse der numerischen Analyse, die präsentiert werden, um. Die sehr leichte Trennwand gewinnt ihre Stabilität aus der Form. Als Material wird sehr schlüssig ein hochfester Stahlfaserbeton eingesetzt. Mit dem ansprechenden Design und der Modulfähigkeit ist die Vermarktbarkeit sichergestellt. Die Fragestellung ist umfassend bearbeitet. Die erforderliche Gründung und die Verbindung der Einzelelemente stellen in der Umsetzung noch eine Herausforderung dar. Die Kosten liegen eher im oberen Segment.

Der Fahrradständer (TU Dresden, Dipl.-Ing. Robert Ritter) folgt ebenfalls dem Grundprinzip „Form follows Force“. Das Potential des Textilbetons mit eingelegten Glas‐ bzw. Carbon‐Fasern wird vor allem bezüglich der freien Formbarkeit sehr gut ausgeschöpft. Der Preis ist angemessen. Das Produkt ist sofort vermarktbar und einsetzbar. Auch das geringe Gewicht überzeugt.

Das Winkelstützelement (TU Dresden, Dr.-Ing. Regine Ortlepp) nimmt das Grundprinzip „Form follows Force“ exzellent durch das innenliegende Zugband und die Aussparungen auf. Durch den Einsatz hochfesten Betons (Textilbeton mit Carbon‐Faser) kann die Konstruktion besonders dünn und damit leicht ausgeführt werden. Damit ist das Bauteil mit Muskelkraft gut bewegbar und hat entsprechende Vermarktungschancen. Der Preis bleibt im Rahmen herkömmlicher Produkte, und variable Größen sind herstellbar.

Die perfekte Stütze?

Stütze 2012
Stützen in der Alten Mensa

Gibt es die perfekte Stütze – und wie könnte sie aussehen? Das erforscht Katrin Schwiteilo im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1542 „Leicht Bauen mit Beton“ am Institut für Massivbau. Im Doktorandenkolloquium am 9. Mai um  9:30 im BEY 67 (NEUER TERMIN!) wird sie den Stand des Projektes „Querschnittsadaption für stabförmige Druckbauteile“ sowie offene Fragen und geplante Schritte vorstellen.

Ziel des Projektes ist es, effizientere Stützen zu gestalten. Dies soll durch die Änderung der Querschnittsgröße über die Höhe erfolgen. Ansätze dazu gab es im Bauwesen zum Beispiel in den 30er Jahren von Frank Lloyd Wright. Er entwarf und baute sehr schlanke Stützen für große Räume mit einer oberen Aufweitung – so genannte Pilzstützen.

Doch was bedeutet effizienter, vor allem wenn verschiedene Materialien und –kombinationen eingesetzt werden sollen? Zudem sind vor der Optimierung dieser stabförmigen Bauteile zunächst das Tragverhalten und Versagensmechanismen aufzuarbeiten. Erste theoretische Untersuchungen lassen darauf schließen, dass eine Spannungsspitze in der Kerbe zwischen Stütze und anschließendem Bauteil auftritt und eine Aufweitung dieser Stelle eine Verminderung bedeutet, wobei die Form einen Einfluss auf den Grad der Abminderung hat.

Das Doktorandenkolloquium ist offen für alle, bevorzug natürlich Doktoranden, aber auch Studentinnen und Studenten höherer Semester und andere Interessierte.

Herausforderungen für die Zukunft des Bauens

Gruppenbild SchwerpunktprogrammSie wollen den Paradigmenwechsel für die Zukunft des Bauens herbeiführen

Bei einem ersten Treffen haben knapp 40 Spitzenforscher aus ganz Deutschland die Arbeit an einem Schwerpunktprogramm „Leicht Bauen mit Beton“ begonnen. In insgesamt 16 Projekten wollen die Forscher aus elf deutschen Hochschulen die Grundlagen für das Bauen der Zukunft erforschen. Die überregionale Kooperation führender Bauingenieure, Architekten, Maschinenbauer und Mathematiker soll dabei den Blick über den Tellerrand und Synergien beim Gedankenaustausch fördern.
„Form follows force“ – die Form folgt dem Kraftfluss – ist das vielversprechende Motto, mit dem Details untersucht und letztendlich zu einem wegweisenden Ganzen zusammengefügt werden sollen. Dabei liefert die Natur zahlreiche Vorbilder für neuartige Baukonstruktionen.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Schwerpunktprogramm, dessen erste dreijährige Phase jetzt beginnt, mit insgesamt rund 7 Mio. Euro. Zum Koordinator des Programms wählten die Forscher auf ihrem zweitägigen Treffen in Dresden Prof. Manfred Curbach vom Institut für Massivbau der Technischen Universität Dresden. Mit drei Fachprojekten leistet die TU Dresden auch inhaltlich einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen des Schwerpunktprogramms.
„Leicht Bauen mit Beton“ sei eine Herausforderung, betonte Prof. Curbach und forderte einen Paradigmenwechsel: „Wir müssen uns von der Idee trennen, dass Beton etwas Schweres ist!“ sagte er und wünschte sich ein Ende der Betonwüsten. Es gebe genug Beispiele, dass man auch mit Beton leicht und schön bauen könne. Dass dies die Regel und nicht die Ausnahme werde, sei ein Ziel des Schwerpunktprogramms.

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Leicht Bauen mit Beton: Jetzt bewerben

UVS
24. August 2010
Schwerpunktprogramm 1542 Leicht bauen mit Beton

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Einrichtung des Schwerpunktprogramms (SPP) 1542 „Leicht Bauen mit Beton. Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien“ beschlossen. Als Laufzeit sind zwei dreijährige Förderperioden vorgesehen. Koordinator des SPP und Ansprechpartner für inhaltliche Rückfragen ist Prof. Dr.-Ing. Manfred Curbach vom Institut für Massivbau der TU Dresden. Das Schwerpunktprogramm 1542 ist jetzt auch im Internet präsent, dort gibt es auch Informationen zur Ausschreibung. Dort heißt es:

„Die Möglichkeit der freien Gestaltung begleitet und charakterisiert die Stahlbetonbauweise seit mehr als einem Jahrhundert, denn Beton ist vor seiner Erhärtung plastisch bis flüssig und kann nahezu jede beliebige Form im Erstarrungsprozess konservieren. Diese Möglichkeit wurde bereits in der Vergangenheit von Ingenieuren und Architekten genutzt. Herausragende Beispiele für leichtes Bauen mit Beton – schlanke Schalen, große Kuppeln, elegant gevoutete Brücken oder organische Bauten – blieben aber örtlich oder zeitlich solitär, nicht zuletzt durch den relativ großen Aufwand bei der Herstellung. Die Formensprache von gewöhnlichen Bauwerken aus Stahlbeton wurde besonders aus Kostengründen in den letzten Jahrzehnten immer einfacher, der Trend ging verstärkt zu ebenen Oberflächen und rechteckiger Geometrie.

Im Schwerpunktprogramm wird ein grundlegend neuer Ansatz verfolgt, um bei allen Bauwerken Leichtbau mit Beton betreiben zu können. Dabei erhalten maßgebende Konstruktionselemente wie Decken, Wände und Stützen ihre Geometrie nach dem Prinzip „form follows force“ als Folge des gegebenen, aber durchaus auch beeinflussbaren Kräfteflusses im Bauteil selbst. Die geplante Forschung soll die theoretischen und konstruktiven Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bau frei geformter und leichter Konstruktionen aus Beton bereitstellen.

Die vollständigen Anträge für die erste Förderperiode sind in elektronischer Form auf CD-ROM und in zweifacher, ungebundener, gelochter Ausfertigung bis spätestens 31. Oktober 2010 unter dem Stichwort „Leicht Bauen mit Beton (SPP 1542)“ bei der DFG einzureichen. Ein weiteres Exemplar des Antrages ist in elektronischer Form direkt an den Koordinator des SPP zu senden. Die Begutachtung wird voraussichtlich im Januar/Februar 2011 stattfinden. Der genaue Termin wird rechtzeitig bekannt gegeben.“

Leicht Bauen mit Beton

Leicht Bauen mit Beton

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat auf seiner Frühjahrssitzung insgesamt 13 neue Schwerpunktprogramme eingerichtet. Eins davon soll der Frage nachgehen, wie sich Bauwerke aus modernem Hochleistungsbeton leichter entwerfen und bauen lassen. Koordinator des kommenden Schwerpunktprogramms „Leicht Bauen mit Beton“ ist Prof. Manfred Curbach vom Institut für Massivbau der Fakultät Bauingenieurwesen.

Im neuen Schwerpunktprogramm sollen die Grundlagen für das Bauen der Zukunft gefunden werden. „Warum müssen so viele Bauteile eben sein und parallel verlaufen?“ ist die einfache Frage, die Prof. Curbach stellt. Die Natur mache vor, dass es andere Möglichkeiten gibt. „Form follows force!“ sagt Prof. Curbach – die Form folgt der Kraft, und „die Natur zeigt: wo es kraftoptimiert ist, ist es meistens auch optisch ein Genuss!“ Doch was leicht aussieht, ist nicht unbedingt leicht zu bewerkstelligen: eine intensive Forschungskooperation zwischen Bauingenieuren, Mathematikern und Bionikern ist nötig, um die theoretischen und konstruktiven Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bau von neuartigen, frei geformten und leichten Konstruktionen aus Beton bereitzustellen.

„Wir brauchen diesen Paradigmenwechsel im Betonbau aus vielen Gründen,“ sagt Prof. Curbach, dem es nicht nur (aber auch!) um ästhetische Fragen beim Bauen mit dem wichtigsten Baustoff der jüngeren Vergangenheit und Gegenwart geht. So könnten durch Verringerung des Eigengewichtes der Konstruktionen und durch wieder verwendbare Bauteile und Schalungselemente Ressourcen geschont und Energie gespart werden. Vor allem mit der Reduktion des Zementverbrauchs könnte das Bauwesen einen wichtigen Beitrag zur Verminderung des CO2-Ausstoßes leisten. Derzeit erzeugt die Zementindustrie weltweit jährlich etwa eine Milliarde Tonnen Kohlendioxid und übertrifft damit sogar die Emissionen der Luftfahrt von ca. 670 Millionen Tonnen.

Die „dringend erforderliche und geradezu überfällige Forschung“ (Curbach) im neuen Schwerpunktprogramm soll neue Impulse für die gesamte Baukultur bringen. Die Schwerpunktprogramme der DFG arbeiten in der Regel sechs Jahre, die ersten drei sind jetzt bewilligt und sollen ab Anfang 2011 ihre Arbeit aufnehmen. Doch zuvor müssen noch konkrete Anträge geschrieben werden: In den kommenden Monaten wird die DFG die bewilligten Konzepte ausschreiben und die eingehenden Förderanträge in einem strengen Begutachtungsverfahren auf ihre wissenschaftliche Qualität und ihren Beitrag zum jeweiligen Oberthema prüfen.