Schalentragwerke sind aufgrund ihres vorteilhaften Lastabtragverhaltens im Membranzustand sehr geeignet für die Herstellung leichter Tragwerke. Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Entwicklung einer geeigneten numerischen Methode, um möglichst effizient statische und dynamische Berechnungen durchzuführen und damit den Entwurf zu erleichtern. Für Entwurf und Analyse wird eine neuartige Kombination von Substrukturtechnik und Modellreduktion eingesetzt, um den notwendigen Rechenaufwand zu minimieren. [Aus: Einleitung] / Shell structures are very suitable for the construction of lightweight structures, especially because of the load bearing behaviour in the membrane state. Based on this concept, the main focus of this project is to develop suitable numerical methods to carry out the static and dynamic analysis efficiently, with the target of simplifying the design. For the design and analysis, a new methodology has been developed which couples substructuring and model order reduction. This allows to reduce the degrees of freedom of the system as well as the computational ef ort signif cantly. [Off: Introduction]

Der gegenwärtig vorhandene Gebäudebestand prägt entscheidend unsere urbane Umwelt und bestimmt maßgeblich deren Qualität. Darüber hinaus binden Bestandsgebäude wertvolle stoffliche und energetische Ressourcen, welche für deren Errichtung eingesetzt wurden. Der verantwortungsbewusste und zukunftsorientierte Umgang mit unserer Umwelt gebietet generell die Erhaltung dieser Ressourcen. Darin eingeschlossen sind die Meisten der zahlreich vorhandenen Bauwerke, die gegenwärtig ungenutzt brach liegen. Dies gilt in Ostdeutschland insbesondere für Fabrikgebäude. Es bedarf des grundsätzlichen Nachweises des diesen Gebäuden innewohnenden Wertes, welcher im Rahmen der vorliegenden Arbeit geführt wird. Dabei werden auch bislang in der üblichen Betrachtung unberücksichtigte, allerdings wesentliche, Gebäudewerte qualitativ dargestellt, sodass damit eine Brache exakter und förderlicher bewertet werden kann. Darin kann der Schlüssel für eine zukünftig erfolgreichere Weiternutzung von Brachen liegen. Für eine erfolgsorientierte Projektentwicklung im Bestand ergibt sich mit der neu eingeführten „Methode des Strukturabgleichs“ zur Findung bestandskonformer Weiternutzungen eine neue praxisorientierte Herangehensweise. Beispielhaft werden dazu erste verschiedene Fabrikarten in ihrer Funktionsweise einschließlich der daraus resultierenden statischbaukonstruktiven Ausformungen analysiert und so Gebäudetypen definiert. Über die Festlegung maßgebender struktureller Gebäudeparameter werden für die typisierten Bestandsgebäude die zugehörigen Strukturdaten ermittelt, sodass der Abgleich mit den hauptsächlichen Eigenschaften heute nachgefragter Nutzungsanforderungen erfolgen kann. Die auf wesentliche Strukturdaten reduzierte und daher einfach handhabbare „Methode des Strukturabgleichs“ erlaubt Aussagen zur wirtschaftlich optimierten Bestandsaktivierung und ist damit auch eine Grundlage zur Minimierung statischbaukonstruktiver Eingriffe in die Bausubstanz. Die vorliegende Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Ermöglichung bestandskonformer Weiternutzungen brach liegender Fabrikgebäude und trägt so zur Erhaltung wertvoller baulicher Ressourcen sowie zur Verbesserung der urbanen Qualität unserer Umwelt bei.

Der gegenwärtig vorhandene Gebäudebestand prägt entscheidend unsere urbane Umwelt und bestimmt maßgeblich deren Qualität. Darüber hinaus binden Bestandsgebäude wertvolle stoffliche und energetische Ressourcen, welche für deren Errichtung eingesetzt wurden. Der verantwortungsbewusste und zukunftsorientierte Umgang mit unserer Umwelt gebietet generell die Erhaltung dieser Ressourcen. Darin eingeschlossen sind die Meisten der zahlreich vorhandenen Bauwerke, die gegenwärtig ungenutzt brach liegen. Dies gilt in Ostdeutschland insbesondere für Fabrikgebäude. Es bedarf des grundsätzlichen Nachweises des diesen Gebäuden innewohnenden Wertes, welcher im Rahmen der vorliegenden Arbeit geführt wird. Dabei werden auch bislang in der üblichen Betrachtung unberücksichtigte, allerdings wesentliche, Gebäudewerte qualitativ dargestellt, sodass damit eine Brache exakter und förderlicher bewertet werden kann. Darin kann der Schlüssel für eine zukünftig erfolgreichere Weiternutzung von Brachen liegen. Für eine erfolgsorientierte Projektentwicklung im Bestand ergibt sich mit der neu eingeführten „Methode des Strukturabgleichs“ zur Findung bestandskonformer Weiternutzungen eine neue praxisorientierte Herangehensweise. Beispielhaft werden dazu erste verschiedene Fabrikarten in ihrer Funktionsweise einschließlich der daraus resultierenden statischbaukonstruktiven Ausformungen analysiert und so Gebäudetypen definiert. Über die Festlegung maßgebender struktureller Gebäudeparameter werden für die typisierten Bestandsgebäude die zugehörigen Strukturdaten ermittelt, sodass der Abgleich mit den hauptsächlichen Eigenschaften heute nachgefragter Nutzungsanforderungen erfolgen kann. Die auf wesentliche Strukturdaten reduzierte und daher einfach handhabbare „Methode des Strukturabgleichs“ erlaubt Aussagen zur wirtschaftlich optimierten Bestandsaktivierung und ist damit auch eine Grundlage zur Minimierung statischbaukonstruktiver Eingriffe in die Bausubstanz. Die vorliegende Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Ermöglichung bestandskonformer Weiternutzungen brach liegender Fabrikgebäude und trägt so zur Erhaltung wertvoller baulicher Ressourcen sowie zur Verbesserung der urbanen Qualität unserer Umwelt bei.

Die Vision bei diesem Projekt bestand darin, zukünftig anstelle massiver Betontragsysteme mit meist ungleichmäßiger Materialausnutzung am Kraftfluss orientierte, filigrane, stabartige Tragwerke zu entwerfen, die sich neben der Gewichtsreduktion und einer höheren Transparenz auch durch eine bessere Ressourcennutzung auszeichnen. Dabei wurde eine modulare Bauweise angestrebt, bei der die Einzelkomponenten Druckstab und vorgespannter Zugstab sowie Teile des Verbindungsknotenelements vorgefertigt und am Einsatzort zusammengefügt werden. Sowohl im Hinblick auf die Tragfähigkeits- und Verbundeigenschaften als auch auf die Dauerhaftigkeit sollten die Stäbe aus faserverstärktem Ultrahochleistungsbeton (UHPFRC) hergestellt sowie ausschließlich mit nichtmetallischen Elementen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) bewehrt bzw. vorgespannt werden. Im geförderten Zeitraum lag das Hauptaugenmerk auf der Entwicklung filigraner, formoptimierter Druck- und vorgespannter Zugstäbe. Zum Knotenelement wurden theoretische Überlegungen sowie erste Tastversuche angestellt. [Aus: Projektidee und Zielsetzung] / The vision of this project was to replace massive concrete structures with mostly inhomogeneous material utilization in the future by designing filigree concrete truss supporting structures in accordance with the principle form follows force instead. Thus, besides weight reduction and a higher transparency also a higher resource efficiency can be achieved. A modular construction method, in which the components compression strut, prestressed tie and connection joint elements are prefabricated and joined together at the construction site, was aspired. With regard to load-bearing capacity and bonding behaviour as well as durability, the struts and ties are made of Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete (UHPFRC) and are reinforced or prestressed exclusively with non-metallic elements made of f bre-reinforced polymers (FRP). Within the funding period, the focus was on the development of f ligree, shape-optimized struts and prestressed ties. Regarding the connection joint element, theoretical considerations were made and first basic tests were carried out. [Off: Vision and objective]