Intelligente Modularisierung von aufgelösten Tragelementen für die multifunktionale Anwendung im Hallen- und Skelettbau

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Albert Albers; Professor Dr.-Ing. Alexander Stark
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573348520

Der Transfer der methodischen Konzepte zur Baukasten- und Plattformentwicklung aus dem Maschinenbau in das Bauingenieurwesen bietet ein großes Potenzial zur Steigerung der Arbeitsproduktivität durch Ausnutzung von Skaleneffekten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Insbesondere stellt die integrierte, interdisziplinäre Betrachtung von digitalen Planungsmethoden, Standardisierungsmethoden sowie geeigneten Konstruktionsweisen und Herstellmethoden einen vielversprechenden Ansatz dar, um eine industrielle, nachhaltige und digitalisierte, modulare Betonbauweise zu ermöglichen. Das Ziel ist des gemeinsam beantragten Transferprojekts ist die Entwicklung eines Baukastensystems für wiederverwendbare, modulare, aufgelöste Tragelemente mit großen Spannweiten, multifunktionalem Einsatz und einer hohen Materialeffizienz. Die werksmäßig herzustellenden modularen Elemente sollen gemäß einer abzuleitenden Baukastenarchitektur bei kleiner interner Vielfalt (hohe Wiederholungsraten) eine große externe Vielfalt aufweisen, die den multifunktionalen Einsatz als aufgelöste Dachbinder in Hallensystemen sowie als aufgelöste Wandaussteifungen oder Deckenelemente im Hochbau ermöglicht. Hierfür wird der Transfer von Optimierungsmethoden zur Berechnung einer effizienter Baukastenarchitektur der aufgelösten Tragelemente erforscht. Die Grundlage hierzu bilden Referenzsysteme, die in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern abgeleitet werden. Ergebnis der Optimierung sollen mehrere optimierte Baukästen sein, die Trade-Off Lösungen des Zielkonflikts minimaler interner Vielfalt bei maximaler externer Vielfalt darstellen. Die optimierten Module und das Regelwerk des Baukastens werden zur digitalen Planung mit Baukästen über eine zu erforschende Schnittstelle in eine BIM-Planungssoftware integriert. In umfangreichen numerischen und experimentellen Untersuchungen werden sowohl Modellbetrachtungen zu Fugenausbildungen sowie Knotenpunkten durchgeführt als auch zusammengesetzte großformatige aufgelöste Tragelemente erforscht. Insbesondere werden Herstellmethoden für die Ausbildung von Präzisionsfugen analysiert und Vorspanntechniken abgeleitet, um tragfähige, aufgelöste Betonbauteile modular herstellen zu können. Die Schnittstellen (Fugen) sollen hierbei insbesondere eine effiziente Montage sowie eine schädigungsfreie Demontage ermöglichen, um Bauteile für anschließende Nutzungen wiederverwenden zu können. Die Erfüllung der Teilziele dieses Forschungsvorhabens ermöglicht eine Ressourcen-, Zeit- und Baukosteneinsparung durch effiziente Planungs-, Herstell- und Bauprozesse. Der kontinuierliche Austausch und die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Projektpartnern fördert den Wissensaustausch und -transfer zwischen wissenschaftlichen und praxisnahen Institutionen der Produktentwicklung sowie des Massivbaus.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: BREMER SE; neoBIM GmbH