Beiträge der Geodäsie zur Entwicklung von Sonderleichtbaukonstruktionen

In Analogie zur Ausgleichung geodätischer Netze werden doppelt gekrümmte architektonische Flächen als Formen im Gleichgewicht der Kräfte formuliert. Flächenspannungen, geometrische Randbedingungen und äußere Kräfte bestimmen die Form.

Anwendungen finden diese Berechnungen bei Seilnetz-Konstruktionen, wie z.B. dem Münchner Olympiastadion, bei textilen Membrankonstruktionen und im Kuppel- und Gitterschalenbau.

Beispiel: Luftschiffhalle

Beispiel: Münchner Olympiastadion

Berechnen und Zuschneiden

Durch Beurteilung der Form unter äußerer Last (Schnee, Wind, Eigengewicht, Temperatur, etc.) können die Formparameter, wie z.B. Vorspannung, Materialeigenschaften, Krümmung optimiert werden.

Ähnlich der Darstellung der Erde in Karten werden die doppelt gekrümmten Flächen durch Projektion in eine Ebene abgebildet und Zuschnittpläne für ebene Membranstreifen erzeugt. Hierbei sind die unvermeidbaren Abbildungsverzerrungen zu minimieren.

Berechnungsbeispiele:

Visualisieren

Qualitativ hochwertige Visualisierungen leichter Flächentragwerke erleichtern deren Planung. Photorealistische Bilder spielen eine große Rolle im Design-Prozeß und werden sowohl aus ingenieurtechnischen als auch ästhetischen Gründen erzeugt.

Beispiel: Stern for Kids

Übertragen

Die Formfindung nach dem Prinzip des Kräftegleichgewichts ist nicht auf Seilnetz- und Membranbauten beschränkt. Sie kann auch auf die optimale Form von Kuppelkonstruktionen aus vorgeformten Balkenelementen übertragen werden. Bei der Überdachung eines Heilbades in Süddeutschland wurden die aus der Formfindung abgeleiteten Fertigungspläne für jedes Element der Leimbinder-Konstruktion bestimmt. Durch dieses Vorgehen konnten die doppelt gekrümmten und verwundenen Leimbinder-Tragelemente vorgefertigt und auf der Baustelle montiert werden.

Beispiel: Bad Dürrheim

Beispiel: Formfindung von Gitterschalen

Kalibrieren

Im Rahmen des EU-Forschungsprojekts CoSMoLUP, dessen Ziel die Optimierung der Form von Fischfarmnetzen im Atlantik und Mittelmeer war, wurden diese komplexen Netze geometrisch nichtlinear modelliert. Der photographisch aufgemessene Zustand diente zur Überprüfung (Kalibrierung) des Rechenmodells. Auf der Grundlage des kalibrierten Modells konnte das Netzdesign durch Einbringen von Biegestäben optimiert werden.

Beispiel: CoSMoLUP

photogrammetrische Unterwasseraufnahmen