Was ist eine elastische Gitterschale?
Freie Formen mit elastischen Gitterschalen
Freie, organische Formen in der Architektur sind beeindruckend, doch sie sind oft teuer und schwer umzusetzen. Elastische Gitterschalen könnten dies ändern: Sie ermöglichen gekrümmte, ästhetisch ansprechende Konstruktionen, die leicht umzusetzen, materialeffizient und wirtschaftlich sind.
Warum gibt es elastische Gitterschalen nicht häufiger?
Die Antwort liegt in der komplexen Planung und statischen Bemessung, die zu den anspruchsvollsten Aufgaben für Ingenieure und Architekten gehören.
Was ist eine elastische Gitterschale?
Eine Gitterschale ist dann “elastisch”, wenn sie aus Gitterstäben besteht, die im verbogenen Zustand eingebaut werden. Ähnlich, wie bei einem geflochtenen Korb wird die finale, elastische Form durch die Biegung stärker. Im Ingenieurwesen bezeichnet man diesen Zustand als Vorspannung. Er bringt den Vorteil, dass die Gitterschale auf Belastungen mit geringeren Verformungen antwortet.
Was finden wir bei Beyond Bending so besonders an elastischen Gitterschalen?
Wir suchen ständig nach Möglichkeiten komplexe, gekrümmte 3D-Designs zu verwirklichen. Elastische Gitterschalen, wie unser FLEXGrid-System, sind hierfür ideal geeignet. Darüber hinaus sehen wir enormes Potenzial in der Entwicklung besonders materialeffizienter Tragstrukturen aus ökologisch sinnvollen Materialien, insbesondere Holz.
Warum sind elastische Gitterschalen so materialeffizient?
Gitterschalen kombinieren zwei Tragwirkungen: die von Schalentragwerken und die von Gittern. Schalen sind extrem materialeffizient und tragen hohe Lasten, jedoch nur bei korrekter Belastung. Punktlasten können sie zum plötzlichen Versagen bringen.
Gitter verteilen hingegen Lasten über Verbindungsstellen und sind weniger materialeffizient, aber ihr Versagen kündigt sich durch große Durchbiegungen an, was ein riesiger Sicherheitsvorteil ist. Gitterschalen vereinen die Effizienz von Schalen und die lastverteilenden Eigenschaften von Gittern – eine perfekte Verbindung!
Warum gilt die Planung von elastischen Gitterschalen als schwierig?
Traditionell planen Bauingenieure Strukturen nach dem Prinzip „WYSIWYG” (what you see is what you get). Bauteile sind so steif, dass sie sich selbst unter Maximallast kaum verformen. Bei Unsicherheiten werden sie einfach überdimensioniert.
Dies ist bei elastischen Strukturen nicht möglich, da hier ein feines Gleichgewicht zwischen Steifigkeit, Form und Versagen besteht. Zu steife elastische Stäbe versagen bei der Biegung auf ihre Zielform aufgrund enormer innerer Spannungen. Die Vorspannung beeinflusst die Kraftflüsse und Spannungen erheblich, was die statische Bemessung von elastischen Gitterschalen schwierig macht. Wir können die komplexe Tragwirkung dank fortschrittlicher Simulationstechniken wie der Finiten Elemente Methode jedoch akkurat abbilden und sichere Tragstrukturen entwerfen.
Unser Fazit
Elastische Gitterschalen sind spannende Strukturen, die beeindruckende Möglichkeiten in Architektur und Design bieten. Uns fasziniert, wie die Verbindung von Form, Geometrie und Elastizität zu funktionalen und ästhetischen Lösungen führt. Die Kombination von Elastizität und modernen, digitalen Planungstools eröffnet neue Horizonte für kreatives und nachhaltiges Bauen.