Adaptivität von freigeformten Flächentragwerken: Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz von Faserverbundstrukturen im Bauwesen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weimar
Bauhaus Universitätsverlag
[2017]
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| Schriftenreihe: | Bauhaus ifex research series
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS III
A BBILDUNGSVERZEICHNIS VII
F ORM ELZEICHEN UND A BKUERZUNGEN XIII
TABELLENVERZEICHNIS XV
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 FREIFORMEN UND LEICHTBAU IN DER A RC H ITE K TU
R................................................ 1
1.2 ADAPTIVITAET UND FASERVERBUNDBAU
.................................................................. 1
1.3 MOTIVATION
.........................................................................................................
2
1.4 ZIEL UND A N
SATZ...................................................................................................
3
1.5 AUFBAU DER A R B E I T
.............................................................................................
4
2 A D AP TIVITAET UND SM ART M ATERIALS 7
2.1 ADAPTIVE SYSTEME
.............................................................................................
7
2.2 SMART MATERIALS
................................................................................................
11
2.2.1
MATERIALENTWICKLUNG..............................................................................
11
2.2.2 SMART MATERIALS IM
UEBERBLICK...............................................................
12
2.2.3 AUSWAHLTOOL FUER SMART M
ATERIALS......................................................... 14
2.2.4 SMART MATERIALS IM
BAUWESEN...............................................................
15
2.3 ASPEKTE DER A
USFALLSICHERHEIT...........................................................................
17
3 SCHALEN IM B AUW ESEN * FORM, TRAGVERHALTEN, BAUW EISEN, O PTIM IERUNG
19
3.1 FORMEN VON
SCHALENTRAGWERKEN........................................................................
19
3.1.1 MATHEMATISCH BESCHREIBBARE SCHALEN
......................................................
20
3.1.2 FREIE S C H A LE N
.............................................................................................
20
3.2 DAS TRAGVERHALTEN VON
SCHALENTRAGWERKEN..........................................................21
3.2.1 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN FUER SCHEIBEN- UND PLATTENTRAGWERKE
................
21
3.2.2 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN FUER
SCHALENTRAGWERKE........................................22
3.3 OPTIMIERUNG VON SCHALENTRAGWERKEN
..................................................................
24
3.3.1 TOPOLOGIEOPTIMIERUNG
..............................................................................
24
3.3.2 FORMFINDUNG UND
FORMOPTIMIERUNG..........................................................27
3.4 DIE BAUWEISEN VON SCHALENTRAGWERKEN
...............................................................
32
3.4.1 SCHALENTRAGWERKE IN STAHLBAUWEISE
.........................................................
32
3.4.2 SCHALENTRAGWERKE IN HOLZBAUWEISE
.........................................................
32
3.4.3 SCHALENTRAGWERKE IN
BETONBAUWEISE..........................................................33
3.4.4 SCHALENTRAGWERKE IN FASERVERBUNDBAUWEISE
...........................................35
3.5 EVOLUTIONAERE OPTIMIERUNG IM B AUW
ESEN............................................................43
3.5.1 EVOLUTIONAERE A LGORITHM
EN.........................................................................43
3.5.2 ZUSAMMENFASSUNG DER EVOLUTIONAEREN ALGORITHMEN UND UNTERSCHIEDE
ZU TRADITIONELLEN
OPTIMIERUNGSVERFAHREN.................................................45
3.5.3 ABLAUF EINER EVOLUTIONAEREN O PTIM
IERUNG.................................................46
3.5.4 WEITERE
OPTIMIERUNGSVERFAHREN................................................................48
4 N ACH HALTIGK EIT IM B AUW ESEN 51
4.1
GEBAEUDEOEKOBILANZIERUNG........................................................................................52
4.1.1
UMWELTPRODUKTDEKLARATIONEN...................................................................52
4.2 NACHHALTIGKEITSBETRACHTUNG VON FASERVERBUNDWERKSTOFFEN
...............................
55
4.2.1 DIE EMBODIED ENERGY ALS INDIKATOR FUER FASERVERBUNDWERKSTOFFE . . .
55
4.2.2 DER CARBON FOOTPRINT ALS INDIKATOR FUER FASERVERBUNDWERKSTOFFE . .
. 56
4.2.3 DIE REISSLAENGE ALS INDIKATOR FUER FASERVERBUND WERKSTOFFE
......................
56
4.3 NACHHALTIGKEITSBETRACHTUNG ADAPTIVER SYSTEME
.................................................57
5 P ARAM ETRISIERUNG IM B AUW ESEN 61
5.1 PARAMETRISCHE M
ODELLE...........................................................................................62
5.1.1 PARAMETRISCHE CAD-MODELLE
...................................................................63
5.1.2 PARAMETRISCHE
TAGESLICHTANALYSEMODELLE.................................................65
5.1.3 PARAMETRISCHE MODELLE ZUR STATISCHEN BERECHNUNG
...............................66
5.1.4 PARAMETRISCHE MODELLE ZUR LEBENSZYKLUSANALYSE VON TRAGWERKEN . .
71
5.1.5 PARAMETRISCHE MODELLE ZUR ANALYSE ADAPTIVER TRAGWERKE
......................
74
5.2 F A Z
IT.........................................................................................................................79
6 A D AP TIVE F ASERVERBUNDSCHALENTRAGW ERKE 83
6.1
ALLGEMEINES.............................................................................................................83
6.2 FORMULIERUNG DER
OPTIMIERUNGSASPEKTE................................................................83
6.2.1 ASPEKTE ZUR STATISCHEN SCHALENOPTIM
IERUNG...........................................84
6.2.2 ASPEKTE ZUR OEKOLOGISCHEN OPTIM
IERUNG....................................................85
6.3 GRUNDLAGEN UND A NNAHM
EN..................................................................................86
6.3.1 GEOMETRIE- UND
MODELLERZEUGUNG.............................................................86
6.3.2 F ORM FIN D U N G
..............................................................................................87
6.3.3 MATERIALBESCHREIBUNG
...............................................................................88
6.3.4 B ELASTU N G
....................................................................................................91
6.3.5 STATISCHE BERECHNUNG ADAPTIVER
TRAGWERKE..............................................92
6.4 OPTIMIERUNG DER ADAPTIVEN
SCHALENSTRUKTUR.......................................................94
6.4.1 OPTIMIERUNG DER
SCHALENFORM...................................................................94
6.4.2 OPTIMIERUNG DER M ATERIALKOM
POSITION....................................................97
6.4.3 OPTIMIERUNG DER ADAPTIVEN M
ATERIALKOMPOSITION..................................98
6.5 DARSTELLUNG AUSGEWAEHLTER OPTIMIERUNGSERGEBNISSE
............................................
106
6.5.1 BESCHREIBUNG DER PASSIVEN/ADAPTIVEN T RAGSTRUKTUR
.............................
106
6.5.2 UEBERPRUEFUNG DER FUNKTIONSMATERIALEIGENSCHAFTEN UND SENSORPOSITIO
NIERUNG
.....................................................................................................109
6.5.3 WEITERFUEHRENDE DYNAMISCHEN
ANALYSEN..................................................110
6.6 F A Z
IT......................................................................................................................
111
7 A NW ENDUNGSBEISPIELE 113
7.1 ADAPTIVE
STAHLBETONSCHALE...................................................................................114
7.1.1
VORBEMERKUNGEN......................................................................................114
7.1.2 GEOMETRIE- UND BERECHNUNGSMODELL
.....................................................114
7.1.3 BERECHNUNG UND VEREINFACHTE N ACHW
EISE...............................................117
7.1.4 F A Z
IT...........................................................................................................117
7.2 ADAPTIVE HYPARSCHALENKONSTRUKTION
.................................................................119
7.2.1
VORBEMERKUNGEN......................................................................................119
7.2.2 GEOMETRIE- UND BERECHNUNGSMODELL
.....................................................121
7.2.3 BERECHNUNG UND VEREINFACHTE N ACHW
EISE...............................................122
7.2.4 ZUSCHNITT DER M EM
BRANDACHHAUT...........................................................125
7.2.5 F A Z
IT...........................................................................................................128
7.3 ADAPTIVE FASSADEN- UND AUSSTEIFUNGSKONSTRUKTION
.........................................
129
7.3.1
VORBEMERKUNGEN......................................................................................129
7.3.2 GEOMETRIE- UND BERECHNUNGSMODELL
.....................................................130
7.3.3 BERECHNUNG UND VEREINFACHTE N ACHW
EISE...............................................135
7.3.4 F A Z
IT...........................................................................................................138
8 Z USAM M ENFASSUNG UND A USBLICK 139
L ITERATUR 142
A SOFTW AREGRUNDLAGEN 155
A.L PARAMETRISCHE DESIGNSOFTWARE RHINOCEROS3D UND
GRASSHOPPER.......................155
A.2 STRUKTURANALYSESOFTWARE SOFISTIK
......................................................................
156
A.3 PARAMETRISCHE FINITE-ELEMENTE-BERECHNUNGSSOFTWARE
.....................................
157
B S CH NITTSTELLENENTW ICK LU NG * STRUKTURD ATENT RANSFORM ATOR
159
|
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