StSP Bionik: Untersuchung von Wachstumsprozessen baubotanischer Tragstrukturen mit dem Ziel der Integration dieser Prozesse in Entwurf, Planung, Nutzung und Monitoring

Stipendiatin/Stipendiat: Oliver Storz

Der Begriff Baubotanik bezeichnet eine neue Bauweise bzw. Architekturform, bei der lebende Holzpflanzen mit deren Wachstumsprozessen direkt in der Architektur eingesetzt werden. Dabei können sie einen wesentlichen Teile der Tragstruktur übernehmen. Durch diesen Ansatz können die Vorteile des Baustoffs Holz wie dem geringen Ressourcenverbrauch bei der Produktion und eine einfache Rückführung in den Naturkreislauf genutzt werden und mit den positiven mikroklimatischen Eigenschaften von lebenden Bäumen, ihren Gestaltqualitäten und ihrer Funktion als Habitat für viele Arten vereint. Bisherige baubotanische Konstruktionen zeichneten sich dadurch aus, dass sie gleich nach Fertigstellung die maximal zu erwartenden Lasten aufnehmen konnten. Dies hat aufgrund der geringen Anfangsstabilität dieser Bauwerke zu einer hohen Pflanzendichte geführt, die wiederum die Größe der realisierbaren Bauwerke und damit auch ihre Nutzung und Verbreitung stark eingeschränkt hat. Da Bäume jedoch über Wachstumsprozesse mit Selbstoptimierungsmechanismen verfügen, wodurch sie ihre Form und innere Struktur dem jeweiligen Lastverhältnis anpassen, können baubotanische Tragwerke mit der Zeit ein wesentlich stabileres Tragwerk ausbilden. Durch eine fundierte Kenntnis der Wachstumsmechanismen im Verbund eines baubotanischen Tragsystems kann die momentane Limitierung der Bauweise überwunden werden.Um die Wachstumsprozesse lebender Holzpflanzen gezielt einsetzen zu können (auch bereits in der Planung) ist es notwindig diese möglichst genau zu kennen. Die Umweltbedingungen für die Pflanzen sind in baubotanischen Strukturen jedoch andere, wie sie im Regelfall auftreten. Aus diesem Grund ist es wichtig, die unterschiedlichen Reaktionsmuster zu kennen. Für die statische (tragwerksplanerische) Beurteilung ist ein Monitoringsystem unabdingbar. Die Pflanzen in der Versuchsanlage haben bereits nach einem Jahr sehr hohe Unterschiede aufgewiesen, was den Holzzuwachs betrifft. Um ein solches, sehr inhomogenes System statisch beurteilen zu können, ist es notwendig ein Verfahren zu entwickeln, welches die Abbildung des Systems mit einem vertretbaren Aufwand leisten kann.Eines scheint jedoch fest zu stehen: Je mehr man über das Verhalten bzw. die Reaktionsmuster baubotanischer Strukturen weiß und sie als System verstehen kann, desto weniger detailorientiert muss man bei einer (statischen) Beurteilung einer solchen Struktur vorgehen.

Förderzeitraum:
01.12.2007 - 30.11.2010

Institut:
Universität Stuttgart
Institut für Tragkonstruktionen und
Konstruktives Entwerfen (ITKE)

Betreuer:
Prof. Dr. Jan Knippers

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Untersuchung von Wachstumsprozessen baubotanischer Tragstrukturen
Untersuchung von Wachstumsprozessen baubotanischer Tragstrukturen