Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Computer (r)evolutioniert Baukunst

31.01.2012
GENTS BEGEISTERT: ÖSTERREICHISCHER BAU-PREIS FÜR TRAGWERK-DESIGN-TOOL

Neue Arten komplexer Tragwerke können nun erstmals mit einem einzigen Computerprogramm sowohl entworfen als auch berechnet werden. Das ermöglicht die neue Software "GENTs", die im Rahmen eines Projekts des Wissenschaftsfonds FWF entwickelt wurde. Sie vereint erstmals evolutionäre Optimierungsmethoden mit computergestützten Berechnungswerkzeugen in einem intuitiven Tool für ArchitektInnen und IngenieurInnen.

Diese Kombination ermöglicht die Konzeption leichter, flexibler und ressourcenschonender Tragwerke aus irregulären Strukturen. Die innovativen Möglichkeiten der neuen Software überzeugten auch die Jury des österreichischen Bau-Preises, die ihr diese Auszeichnung in der Kategorie "Forschung und Entwicklung" zuerkannte.

Stabtragwerke stützen architektonische Meisterleistungen. Ob Calatrava, Foster oder Coop Himmelb(l)au - wer in der Architekturwelt hoch hinaus will, konstruiert damit Dächer, Brücken oder Türme. Doch bisher musste die architektonische Kreativität dabei eingeschränkt werden. Denn es galt, je regelmäßiger das Tragwerk konstruiert wurde, desto stabiler wurde es. Damit ist nun Schluss: Mit der Software "GENTs" können irreguläre Tragwerke entworfen werden, die sich durch hohe Stabilität und Effizienz auszeichnen. In einem FWF-Projekt wurde damit der Grundstein für neuartige Gestaltungsprozesse und -lösungen gelegt. Diese Aufbauleistung wurde mit dem österreichischen Bau-Preis 2011 offiziell gewürdigt.

DESIGN-(R)EVOLUTION
Durch seine innovative Kombination ermöglicht die Software "GENTs - Generic Exploration and Navigation Tool for Structures" völlig neue Lösungsansätze im Tragwerksentwurf. "Damit können wir nun auch irreguläre Tragwerke berechnen und entwerfen, ohne an Tragwerkstypen und -schemata gebunden zu sein. Denn GENTs kombiniert einzelne Strukturelemente in zahlreichen Varianten, die wiederum selektiert, mutiert und rekombiniert werden, bis die effektivste Lösung gefunden ist. Dabei wird nur so viel Material eingerechnet, wie für eine stabile Realisierung nötig ist, und so können besonders leichte Tragwerke entstehen", erklärt Projektleiter Prof. Klaus Bollinger vom Institut für Architektur an der Universität für Angewandte Kunst Wien. Wichtige Parameter, die das Programm bei seinen Berechnungen berücksichtigt, sind dabei Form, Position und Funktion jedes Elements der Tragwerk-Struktur.
KRÄFTE INTELLIGENT GENUTZT
Bisher wurde beim Entwurf von Stabtragwerken nur das Ableiten auftretender Kräfte durch Druck- und Zug berücksichtigt. Daraus ergab sich ein konventioneller Kanon verschiedener Fachwerktypologien, die allesamt auf Dreiecken als Grundeinheiten der Konstruktion basierten und denen damit eine hohe Regelmäßigkeit gemein war. Dank GENTs werden nun im Entwurfsprozess auch Biegemomente gemeinsam mit Druck- und Zugbelastungen berücksichtigt. Damit steht nicht mehr die vereinfachende Systematisierung am Anfang des Entwurfs, sondern die durchgehende Simulation der komplexen Zusammenwirkung der einzelnen Stabelemente erlaubt eine Erweiterung der zuvor auf dreieckige Grundeinheiten begrenzten Entwurfsmöglichkeiten. Die Funktionsweise dieser Strukturoptimierung wurde in umfangreichen Testreihen mit bis zu 2,5 Millionen verschiedenen berechneten Strukturen nachgewiesen. GENTs-generierte Tragwerke zeigten dabei die gleiche Tragkraft und Verformung wie traditionelle Tragwerke, obwohl sie mit bis zu 15 Prozent deutlich leichter als ihre altgediente "Konkurrenz" waren.

Die Realisierung eines Entwurfs auf Basis dieser Optimierung lässt sich seit Kurzem bereits am Airail Center Frankfurt beobachten. Dort wird auf Grundlage eines GENTs-Entwurfs eine Brücke für eine Mini-Metro gebaut, bei der die rechnerischen Möglichkeiten zur Strukturoptimierung es erlaubten, das Aussehen und die Funktionsweise dynamisch zu gestalten. Die Anmutung des unregelmäßigen, wendigen Entwurfs unterstützt damit beim Durchfahren der Brücke die Bewegung der Bahn. "Dieser Entwurfsprozess", betont Projektmitarbeiter DI Arne Hofmann, "war ohne die automatisierte Berechnung und Analyse, die GENTs bietet, nicht denkbar."

Das im Rahmen eines FWF-Projekts entstandene Programm GENTs bedeutet insgesamt einen Brückenschlag zwischen der Arbeit von ArchitektInnen und TragwerksplanerInnen. Kein Wunder also, dass das Projektteam um Prof. Bollinger, DI Hofmann und DI Dr. Preisinger vor Kurzem mit dem österreichischen Bau-Preis für Forschung und Entwicklung ausgezeichnet wurde. Das Preisgeld von EUR 10.000 ist dabei vielleicht auch eine Anerkennung für die Bedeutung von Investitionen in Grundlagenforschung, die in diesem Fall durchaus dazu beitragen die Baukultur grundlegend zu verändern.

Wissenschaftlicher Kontakt:
DI Arne Hofmann
Universität für Angewandte Kunst Wien
Oskar Kokoschka-Platz 2
1010 Wien
T +43 / (0)1 / 955 54 54 14
E ahofmann@bollinger-grohmann-schneider.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / (0)1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
W http://www.fwf.ac.at
Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations für
Forschung und Bildung
Mariannengasse 8
1090 Wien
T +43 / (0)1 / 505 70 44
E contact@prd.at
W http://www.prd.at

Dr. Katharina Schnell | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at
http://www.fwf.ac.at/de/public_relations/press/pv201201-de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Wie ein infizierter Knochen besser heilt
16.10.2019 | Klinikum der Ruhr-Universität Bochum - Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil GmbH

nachricht Sensorschleuse Argus von dormakaba mit ICONIC Award 2019 ausgezeichnet
15.10.2019 | dormakaba Deutschland GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics