Leichtbau beabsichtigt, die Funktion des Produkts bei gleichbleibendem Gewicht zu steigern (Wiedemann 2007). Leichtbaugerechtes Konstruieren verbessert die Funktionserfüllung bei konstantem Gewicht oder senkt das Gewicht bei gleicher Funktionserfüllung. Da auf Produkte neben der Erdbeschleunigung auch noch weitere Beschleunigungen und damit Kräfte wirken, ist nicht das Gewicht, sondern vielmehr die Masse neben der Funktion die entscheidende Eigenschaft, die im Leichtbau optimiert werden soll. Um folglich Produkte leichtbaugerecht zu konstruieren, müssen diese sowohl funktions- als auch massegerecht konstruiert werden. Die funktions- und massegerechte Konstruktion von Produkten kann den Energieverbrauch eines Produkts, wie z. B. den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs, reduzieren und damit dessen ökonomische und ökologische Eigenschaften verbessern (Ponn & Lindemann 2011). Zusätzlich zur Massenreduzierung kann eine verbesserte Massenverteilung die physische Belastung des Produktnutzers reduzieren, indem Kräfte und Momente, die durch die Masse auf den Nutzer ausgeübt werden, minimiert werden. Außerdem kann eine bessere Massenverteilung weitere dynamische Produkteigenschaften verbessern, z. B. höhere erreichbare Kurvengeschwindigkeiten eines Kraftfahrzeugs. Die Massen- und Trägheitsmomentreduzierung kann außerdem höhere Beschleunigungen ermöglichen (Ponn & Lindemann 2011). Zu einem ganzheitlichen leichtbau- und damit funktions- und massegerechten Konstruieren gehört folglich die Betrachtung der Masse, der Massenverteilung und des Trägheitsmoments.

Leichtbau beabsichtigt, die Funktion des Produkts bei gleichbleibendem Gewicht zu steigern (Wiedemann 2007). Leichtbaugerechtes Konstruieren verbessert die Funktionserfüllung bei konstantem Gewicht oder senkt das Gewicht bei gleicher Funktionserfüllung. Da auf Produkte neben der Erdbeschleunigung auch noch weitere Beschleunigungen und damit Kräfte wirken, ist nicht das Gewicht, sondern vielmehr die Masse neben der Funktion die entscheidende Eigenschaft, die im Leichtbau optimiert werden soll. Um folglich Produkte leichtbaugerecht zu konstruieren, müssen diese sowohl funktions- als auch massegerecht konstruiert werden. Die funktions- und massegerechte Konstruktion von Produkten kann den Energieverbrauch eines Produkts, wie z. B. den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs, reduzieren und damit dessen ökonomische und ökologische Eigenschaften verbessern (Ponn & Lindemann 2011). Zusätzlich zur Massenreduzierung kann eine verbesserte Massenverteilung die physische Belastung des Produktnutzers reduzieren, indem Kräfte und Momente, die durch die Masse auf den Nutzer ausgeübt werden, minimiert werden. Außerdem kann eine bessere Massenverteilung weitere dynamische Produkteigenschaften verbessern, z. B. höhere erreichbare Kurvengeschwindigkeiten eines Kraftfahrzeugs. Die Massen- und Trägheitsmomentreduzierung kann außerdem höhere Beschleunigungen ermöglichen (Ponn & Lindemann 2011). Zu einem ganzheitlichen leichtbau- und damit funktions- und massegerechten Konstruieren gehört folglich die Betrachtung der Masse, der Massenverteilung und des Trägheitsmoments.

In den letzten Jahren gewinnt der Leichtbau im Bauwesen im Zuge der Ressourceneinsparung wieder stärker an Bedeutung, denn ohne eine deutliche Steigerung der Effizienz ist zukunfts-fähiges Bauen und Wohnen nur schwer zu bewerkstelligen. Optimiertes Bauen, im Sinne der Errichtung und Unterhaltung von Bauwerken mit geringem Einsatz an Material, Energie und Fläche über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg, bedarf des Leichtbaus in punkto Material, Struktur und Technologie. In der vorliegenden Arbeit wird ein wissenschaftlicher Überblick zum aktuellen Stand der eigenen Forschungen in Bezug auf funktionsintegrativen Leichtbau im Bauwesen gegeben sowie erweiterte Methoden und Ansätze abgeleitet, die eine Konzeption, Bemessung und Erprobung von neuartigen Hochleistungs-Tragstrukturen in Leichtbauweise gestatten. Dabei steht die Entwicklung leistungs-starker und zugleich multifunktionaler Werkstoffkombinatio-nen und belastungsgerecht dimensionierter Strukturkomponenten unter dem Aspekt der Gewichtsminimalität in Material und Konstruktion im Fokus. Ein breit gefächertes Eigen-schaftsprofil für \"maßgeschneiderte\" Leichtbauanwendungen besitzen textilverstärkte Ver-bundbauteile, denn sowohl die Fadenarchitektur als auch die Matrix können in weiten Berei-chen variiert und an die im Bauwesen vorliegenden komplexen Anforderungen angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit werden hierzu vor allem Methoden und Lösungen anhand von Beispielen zu: multifunktionalen Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV), funktionsintegrier-ten faserverstärkten mineralischen Tragelemente und Verbundstrukturen in textilbewehrter Beton-GFK-Hybridbauweise betrachtet. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Schaffung von materialtechnischen, konstruktiven und technologischen Grundlagen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Leichtbauidee über Demonstrator und Referenzobjekt bis hin zur technologischen Umsetzung zur Überführung der Forschungsergebnisse in die Praxis. / In the last few years, lightweight construction in the building sector has gained more and more importance in the course of resource saving. Without a significant increase in efficiency, future-oriented construction and resource-conserving living is difficult to achieve. Optimized building, in the sense of the erection and maintenance of buildings with little use of material, energy and surface over the entire life time cycle of a building, requires lightweight design in terms of material, structure and technology. In this thesis, a scientific overview of the current state of research on function-integrative light-weight construction in architecture is presented. Furthermore, advanced methods and research approaches were developed and applied, that allows the design, dimensioning and testing of novel high-performance supporting structures in lightweight design. The focus is on the development of high-performance, multi-functional material combinations and load-adapted structural elements, under the aspect of weight minimization in material and construction. Textile-reinforced composites have a broad range of material properties for optimized \"tailor-made\" lightweight design applications, since the thread architecture as well as the matrix can be varied within wide ranges and can adapted to the complex requirements in the building industry. Within the scope of this thesis, methods and solutions are examined in the field of: multifunc-tional fiber-reinforced plastics (FRP), function-integrated fiber-reinforced composites with mineral matrix (TRC) and textile-reinforced hybrid composites (BetoTexG: combination of TRC and FRP). In this connection the creation of material, structural and technological foundations along the entire value chain is of central importance: From the lightweight design idea to the demonstrator and reference object, to the technological implementation for the transfer of the research results into practice.

In den letzten Jahren gewinnt der Leichtbau im Bauwesen im Zuge der Ressourceneinsparung wieder stärker an Bedeutung, denn ohne eine deutliche Steigerung der Effizienz ist zukunfts-fähiges Bauen und Wohnen nur schwer zu bewerkstelligen. Optimiertes Bauen, im Sinne der Errichtung und Unterhaltung von Bauwerken mit geringem Einsatz an Material, Energie und Fläche über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg, bedarf des Leichtbaus in punkto Material, Struktur und Technologie. In der vorliegenden Arbeit wird ein wissenschaftlicher Überblick zum aktuellen Stand der eigenen Forschungen in Bezug auf funktionsintegrativen Leichtbau im Bauwesen gegeben sowie erweiterte Methoden und Ansätze abgeleitet, die eine Konzeption, Bemessung und Erprobung von neuartigen Hochleistungs-Tragstrukturen in Leichtbauweise gestatten. Dabei steht die Entwicklung leistungs-starker und zugleich multifunktionaler Werkstoffkombinatio-nen und belastungsgerecht dimensionierter Strukturkomponenten unter dem Aspekt der Gewichtsminimalität in Material und Konstruktion im Fokus. Ein breit gefächertes Eigen-schaftsprofil für \"maßgeschneiderte\" Leichtbauanwendungen besitzen textilverstärkte Ver-bundbauteile, denn sowohl die Fadenarchitektur als auch die Matrix können in weiten Berei-chen variiert und an die im Bauwesen vorliegenden komplexen Anforderungen angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit werden hierzu vor allem Methoden und Lösungen anhand von Beispielen zu: multifunktionalen Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV), funktionsintegrier-ten faserverstärkten mineralischen Tragelemente und Verbundstrukturen in textilbewehrter Beton-GFK-Hybridbauweise betrachtet. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Schaffung von materialtechnischen, konstruktiven und technologischen Grundlagen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Leichtbauidee über Demonstrator und Referenzobjekt bis hin zur technologischen Umsetzung zur Überführung der Forschungsergebnisse in die Praxis. / In the last few years, lightweight construction in the building sector has gained more and more importance in the course of resource saving. Without a significant increase in efficiency, future-oriented construction and resource-conserving living is difficult to achieve. Optimized building, in the sense of the erection and maintenance of buildings with little use of material, energy and surface over the entire life time cycle of a building, requires lightweight design in terms of material, structure and technology. In this thesis, a scientific overview of the current state of research on function-integrative light-weight construction in architecture is presented. Furthermore, advanced methods and research approaches were developed and applied, that allows the design, dimensioning and testing of novel high-performance supporting structures in lightweight design. The focus is on the development of high-performance, multi-functional material combinations and load-adapted structural elements, under the aspect of weight minimization in material and construction. Textile-reinforced composites have a broad range of material properties for optimized \"tailor-made\" lightweight design applications, since the thread architecture as well as the matrix can be varied within wide ranges and can adapted to the complex requirements in the building industry. Within the scope of this thesis, methods and solutions are examined in the field of: multifunc-tional fiber-reinforced plastics (FRP), function-integrated fiber-reinforced composites with mineral matrix (TRC) and textile-reinforced hybrid composites (BetoTexG: combination of TRC and FRP). In this connection the creation of material, structural and technological foundations along the entire value chain is of central importance: From the lightweight design idea to the demonstrator and reference object, to the technological implementation for the transfer of the research results into practice.