Verzweigungsstütze, BauBionik Ausstellung, Naturkundemuseum, Stuttgart, 2018

Die Verzweigungsstütze zeigt exemplarisch das Anwendungspotential von faserverstärkten, geflochtenen Bauteilen als Tragwerksstützen im Bauwesen. Die Stütze besteht aus einem Stahlgerüst auf das Glas- und Carbonfasern geflochten wurden. Die Fasern liegen im Fall des Demonstrators unimprägniert vor. Im Anwendungsfall würde die Hülle geflochten, imprägniert und der Flechtkern herausgelöst werden, so dass ein Hohlkörper vorliegt. Dieser Hohlkörper wird mit Beton gefüllt und dient somit als „verlorene Schalung“. Durch die Umschnürung des Betons mit Fasern wird dessen Druckfestigkeit erhöht. Gleichzeitig können die Fasern in der Hülle Biegemomente, die auf das Tragwerk wirken, aufnehmen.

Material und Prozess sind somit eine Alternative zu herkömmlicherweise in solchen Tragwerksstrukturen verwendeten Stahlgussknoten, deren Herstellung sehr energieintensiv ist. Beispielhaft für eine solche Stahlkonstruktion sind die verzweigten Stützen im Gebäude des Stuttgarter Flughafens.

In der verzweigten Stütze sind 7 Knoten mit jeweils unterschiedlichen Geometrien und 15 Stabelemente verbaut. Die Gesamthöhe der Stütze beträgt ca. 6 m und der Durchmesser der Stäbe beträgt bis zu 127 mm.

Die Verzweigungsstütze wurde im Rahmen der BauBionik-Ausstellung vom 17.10.2017 bis 01.05.2018 im Naturkundemuseum in Stuttgart ausgestellt.

PROJECT TEAM

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers

ITFT Institut für Textil- und Fasertechnologien
Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser

PBG Plant Biomechanics Group, Botanischer Garten
Universität Freiburg
Prof. Dr. Thomas Speck

Designentwicklung des Demonstrators
Florian A. Jonas

Wissenschaftliche Entwicklung
Larissa Born, Florian A. Jonas, Claudia Möhl, Katharina Bunk, Tom Masselter

Mit der Unterstützung von
Marie Baarends, Arda Ewert, Thomas Kaiser, Tobias Krause, Marion Lütz, Pascal Mindermann, Tessa Rudolph, Tamara Voss, Ramon Weber, Johannes Zehrer

Publikationen im Rahmen des Projektes
Born L, Jonas FA, Bunk K, Masselter T, Speck T, Knippers J et al. Branched Structures in Plants and Architecture. In: Knippers J, Nickel KG, Speck T, editors. Biomimetic Research for Architecture and Building Construction. Cham: Springer International Publishing; 2016, p. 195–215.

Möhl C, Born L, Küppers S, Jonas FA, Milwich M, Gresser GT. Manufacturing of branched structures for fibre-reinforced plastic-concrete-hybrid composites. In: DGM - Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V., editor. Hybrid - Materials and Structures 2018: Proceedings; 2018, p. 165–170.

Jonas FA, Knippers J, Gresser GT, Born L, Milwich M. Branching Node for Building Construction and Method for Producing the Branching Node for Building Construction: EP (3460114 B1); 2018.

Bunk K, Jonas FA, Born L, Hesse L, Möhl C, Gresser GT et al. From plant branchings to technical support structures. In: Knippers J, Schmid U, Speck T, editors. Biomimetics for Architecture. De Gruyter; 2019, p. 144–152.

Jonas FA, Born L, Möhl C, Hesse L, Bunk K, Masselter T et al. New branched loadbearing structures in architecture. In: Knippers J, Schmid U, Speck T, editors. Biomimetics for Architecture. De Gruyter; 2019, p. 153–162.

Förderung

Diese Forschung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB/Transregio) 141 "Biological Design and Integrative Structures"/Projekt A06 gefördert.