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Dipl.-Ing. Christian Weisgerber

Neue Wege im Bauteildesign – Optimierung von Ressourcengebrauch und Umweltverträglichkeit durch ganzheitliche Betrachtung

Fast jedes Element eines Bauwerks muss eine Vielzahl an Ansprüchen erfüllen, die sich aus Tragfähigkeits-, Gebrauchstauglichkeits- und bauphysikalischen Anforderungen ergeben. Durch die gesellschaftliche Herausforderung des Klimawandels kommt hierzu noch eine weitere Anspruchsebene, die ressourcenschonende Materialverwendung. Die unterschiedlichen Anforderungen stehen teilweise in Widerspruch zueinander und sind im Entwurf und der Dimensionierung von Bauteilen wechselseitig zu berücksichtigen und gegeneinander abzuwägen. Es handelt sich also um ein typisches Optimierungsproblem.
Im Zuge der Arbeit wird eine Methode entwickelt, um im Entwurfs- und Bemessungsprozess alle an das Bauteil gestellten Ansprüche gleichermaßen zu berücksichtigen. Dabei wird durch einen automatisierten Prozess ein Bauteil entwickelt, das nach zuvor definierten Ansprüchen als optimal gilt. Die Innovation dieser Arbeit ist die neuartige Vorgehensweise des Formfindungsprozesses. Anstatt mit einem durch den Ingenieur vorgegebenen Element zu starten, das nach und nach an die oben genannten Ansprüche angepasst wird, werden zunächst die Vorgaben definiert und daraus dann automatisiert das Element entwickelt, das diesen Vorgaben am besten entspricht.
Bei der gesamten Arbeit liegt der Fokus auf der Reduzierung des Ressourcengebrauchs im Bauwesen. Dieser Aspekt fließt in mehrfacher Hinsicht in den Designprozess ein: Zum einen führt eine effiziente Bauweise zur Einsparung von Material für ein einzelnes Bauwerk. Zum anderen muss die Betrachtung aber über die einmalige Verwendung hinausgehen. Die Wiederverwendung einzelner Elemente und gesamter Bauwerke, also unter Verwendung des Rohstoffes Holz die konsistente Bauweise, muss von Anfang an in den Entwurfsprozess einbezogen werden. Die Quantifizierung des damit einhergehenden Aufwands und Ertrags ist die Grundvoraussetzung, um Ausführungsvarianten über den Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg miteinander zu vergleichen.