Advanced investigations of grid spatial structures considering various connection systems

Abstract

Free-form spatial structures and façades that follow the envelope surface of a complex-shaped skin, such as the DZ-Bank in Berlin (Frank O. Gehry), the British Museum in London (Norman Foster), the New Fair in Milan (Massimiliano Fuksas), have become an interesting issue in modern architecture. The object of this research project is an investigation of the structural failure in free form special structures due to sway collapse, paying particular attention to the influence of the nodal stiffness on the system rigidity. Until now no detailed investigation of the grid nodes has been undertaken. This should include the modelling of the bolt assembly, the application of pre-stressing forces, the contact stiffness and the influence of bolt clearances. An investigation of different node systems used in realised projects will close this gap. Here particular focus is placed on the geometry parameters on local stiffness of the node.

Die attraktive Formensprache von Freiformflächen hat dazu geführt, dass sie in den letzten Jahren zunehmend für Gebäudehüllen eingesetzt werden. Dies ist unter Anderem in Projekten wie der DG-Bank in Berlin, dem Westfield Shopping Center in London oder bei Frankfurt Hoch Vier in Frankfurt am Main zu beobachten. Das vorliegende Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit dem Stabilitätsverhalten von frei geformten Stab- und Gitterschalen und untersucht dabei insbesondere den Einfluss der Knotensteifigkeit auf die Systemsteifigkeit. Bis Dato wurden noch keine detaillierten Berechnungen zur Knotenausbildung, die auf Effekte wie Scherloch-Leibung und Lochspiel in Bezug auf die Gesamtstabilität von Kuppeln und Schalen Rücksicht nehmen, unternommen. Diese Lücke soll hier geschlossen werden, dazu werden verschiedene Knotensysteme, welche in vergangenen Projekten eingesetzt wurden, im Detail analisiert. Genauer betrachtet werden hier sowohl die Aufnehmbarkeit von lokalen Geometrieparametern als auch die lokalen Tragfähigkeiten.