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Projekt
Intelligente Modularisierung für den skalierbaren Betonbau durch Adaption der Methoden zur Baukastenentwicklung
Fachliche Zuordnung
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423942547
Modulares Bauen mit Baukastensystemen in Kombination mit serieller Fließfertigung von Betonfertigteilen aus Hochleistungswerkstoffen sowie deren Abbildung in durchgängig digitalen Modellen bietet aufgrund kurzer Bauzeiten mit schlanken Bausteinen eine ressourcenschonende und wirtschaftliche Alternative zur herkömmlichen Stahlbetonbauweise. In der ersten Förderperiode des gemeinsamen Vorhabens wurde der Transfer grundlegender methodischer Konzepte zur Baukastenentwicklung aus dem Maschinenbau in das Bauingenieurwesen für geradlinige Strukturen erforscht. Am Beispiel von in Module gegliederte Skelettbauten wurden Methoden erforscht, die es ermöglichen eine hohe externe Vielfalt (viele Gebäude) bei geringer interner Vielfalt (wenig Modulausprägungen) zu erreichen. Zur Lösung dieser Fragestellung wurde durch das Institut für Produktentwicklung (IPEK) ein Optimierungsansatz für Baukästen erforscht, der Anforderungen aus Gebäudestrukturen, Materialien sowie Fugenanzahlen berücksichtigt und die Identifikation von ressourcensparenden, transportier- sowie montierbaren Modulausprägungen ermöglicht. Vom Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB, Abteilung Massivbau) werden aus Modulen zusammengesetzte biegesteife Rahmenkonstruktionen mit theoretischen und experimentellen Untersuchungen erforscht. Hierbei wurden zunächst insbesondere die Kraftübertragung in Trockenfugen, konzentrierte Krafteinleitungen sowie das Trag- und Verformungsverhalten von vorgespannten modular zusammengesetzten Bauteilen untersucht. Das Ziel der zweiten Förderperiode ist die gemeinsame Erforschung neuartiger Baukastensysteme für den modularen Hochbau, die zusätzlich eine große architektonische Vielfalt durch gekrümmte Bauteile ermöglichen. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode werden Zwischenbauteile zur Errichtung von im Grund- und Aufriss gekrümmten stab- und plattenförmiger Strukturen, die Integration von Sonderbausteinen in den Baukasten sowie die Formulierung des dazugehörigen Regelwerkes erforscht. Durch das IPEK werden Methoden zur Beurteilung erarbeitet, ob ein Bauteil als Modul oder Sonderbaustein in den Baukasten aufgenommen werden soll. Weiterhin wird erforscht, welche grundlegende Architektur, Module und Modulvarianten ein Baukastensystem für Skelettbauten mit gekrümmten Strukturen aufweisen muss. Am IMB werden mit theoretischen und experimentellen Methoden Knotenpunkte aus Hochleistungswerkstoffen unter mehraxialer Beanspruchung untersucht. Zudem werden Materialien, Spann- und Fugentechniken erforscht, um tragfähige gekrümmte Strukturen mit geradlinigen Regel- und Zwischenbauteilen durch Vorspannung herstellen zu können, die für anschließende Nutzungen wiederverwendbar sind. Die Erfüllung der Teilziele dieses Forschungsvorhabens ermöglicht eine Ressourcen-, Zeit- und Baukosteneinsparung. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit beider Institute fördert den Wissenstransfer zwischen Institutionen der Produktentwicklung und des Massivbaus.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
