Arbeitsblätter „Tensegrity“

Arbeitsblätter Leichtbau Seite 1
Leichtbau
Entwicklung
Bei Konstruktionen großer Spannweiten oder großer Höhe ist
die Reduktion des Eigengewichts ein ökonomischer Zwang,
bzw. die Vorraussetzung für die Realisierbarkeit einer
Lösung.
Leichtbau bedeutet materialsparsames und in der Regel
reversibles Bauen.
Die Notwendigkeit, die zu bewegenden Massen zu
minimieren, führte im Flugzeugbau, Fahrzeugbau und
Schiffsbau im Gegensatz zum Bauwesen zu einem hohen
Entwicklungsstand der Leichtbautechnik.
Probleme des Leichtbaus im Bauwesen sind seine
Verformungsempfindlichkeit unter asymmetrischen Windund
Schneelasten, Schwingungsanfälligkeit und die hohen
Lohnkosten bei der Herstellung.
Luftschiff „Hindenburg“ in Bau 1935
Der Leichtbau kann in drei Kategorien unterschieden werden,
die beim Entwerfen auf verschiedene Weise kombiniert
werden: Materialleichtbau; Strukturleichtbau;
Systemleichtbau.
Materialleichtbau
Unter Materialleichtbau versteht man die Verwendung von
Baustoffen mit einem günstigen Verhältnis von Gewicht zu
ausnutzbarer Festigkeit, Dehnung oder Steifigkeit.
Barnes Wallis Wellington Bomber
1936
Systemleichtbau
Die Überlagerung von Funktionen der Bauteile einer Struktur
wird als Systemleichtbau bezeichnet. Das heißt, die
Konstruktionselemente übernehmen nicht nur tragende
Funktionen, sondern sind auch noch Raumabschluß,
Wärmedämmung etc.
Strukturleichtbau
EXPO Pavillion 1970, Osaka
Strukturleichtbau bedeutet Entwurf von räumlichen
Kräftepfaden mit dem Ziel eine Belastung mit einem
Minimum an Eigengewicht der Konstruktion zu den
Auflagerpunkten zu leiten.
Zum Entwerfen von gewichtsarmen Tragsystemen sind
verschiedene "Formfindungsmethoden" entwickelt worden.
Nachdem zu Beginn nur experimentelle Methoden zur
Verfügung standen, gewinnen durch die rasche Entwicklung
der Computertechnik mathematisch- numerische Methoden
eine immer größere Bedeutung. Prinzipiell können alle
experimentelle Modelle mit einer höheren Genauigkeit in
Bezug auf Kraft und Geometrie in mathematisch
numerischen Modellen abgebildet werden. Dafür besitzen
experimentelle Methoden eine höhere Anschaulichkeit und
werden deshalb in der Regel in der ersten Phase des
Entwurfes eingesetzt.
Flächen- und Raumtragwerke
Lehrstuhl für Hochbaustatik und Tragwerksplanung ⋅ TUM
01_02_leichtbau 14.06.2002