01 Fakultät Architektur und Stadtplanung

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Bionisch inspirierte Gebäudehüllen
(2008) Braun, Dirk Henning; Behling, Stefan (Prof. Dipl.-Ing.)
Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die Beschäftigung mit 25 natürlichen Phänomenen, die innerhalb der letzten 500 Mio. Jahre an der Schnittstellen zwischen kontrollierten Innenbereichen und unkontrollierten Außenbereichen zu Problemlösungen evolutioniert sind, denen auch moderne anthropogene Gebäudehüllen sich stellen müssen. Im Laufe der Bearbeitung werden die Phänomene in drei Selektionsschritten auf Ihre Verwendbarkeit hin untersucht und mit möglichen Ansätzen für eine Architektonische Umsetzung belegt. Dabei stehen die mit Architektenaugen gefilterten Möglichkeiten einer Umsetzung bei der Wahl der Selektionsschritte in Vordergrund. In einer konzeptionellen Erarbeitung werden abschliessend die erarbeiteten Strategien natürlicher Systeme mit den Anforderungen anthropogener Hüllsysteme kombiniert und eine schematische konzeptionelle Diagrammatik adaptiv permeabler Hüllstrukturen der Zukunft vorgestellt.
Open Access
Glasprofile in der Fassade - Entwicklung einer solar optimierten Systemfassade
(2006) Volz, Bettina; Behling, Stefan (Prof.)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aktivierung der Fassade zur Einsparung von elektrischer Energie und zur aktiven Nutzung von Solarenergie. Sie soll als Beitrag zur Ressourcenschonung und aktiver Nutzung erneuerbaren Energien dienen und das Interesse von Industrie und Architekten für die Nutzung der Fassadenflächen vorallem von Bürogebäuden wecken. Neben den Bemühungen der Architekten und Energieplaner den Energieverbrauch von Gebäuden, hier im Speziellen von Verwaltungsgebäuden, durch eine konsequente Dämmung der Gebäudehüllen und den Einsatz von geeigneten Sonnenschutzmaßnahmen zu minimieren, gibt es die parallele Entwicklung von verschiedenen Systemen zur Tageslichtnutzung. Diese sollen einerseits den Verbrauch an elektrischer Energie reduzieren und andererseits die Behaglichkeit der Nutzer erhöhen. Die Reduzierung von elektrischer Energie wird in dieser Arbeit durch die Nutzung des Tageslichts mit Hilfe von Glasprofilen und -rohren erfolgen. Zur aktiven Solarenergienutzung werden Vakuumröhren in die Fassade integriert. Es gibt die Vision einer transparenten Fassade, die Energie spart, nutzt und sammelt. Hierbei werden die Glasprofile und -rohre, die sich auf der Grundlage der Untersuchungen als funktionsfähige Profile zur Tageslichtnutzung herausgestellt haben, mit auf dem Markt erhältlichen Vakuumröhren zu einem Fassadensystem gefügt und in Fassadenkonstruktionen integriert. Es wird ein Fassadensystem entwickelt, das jeder Büroeinheit ermöglicht ihre Fassade solartechnisch zu aktivieren bei gleichzeitigem Prestigegewinn für den Nutzer. Die Ergebnisse im Rahmen dieser Arbeit zeigen, dass hinsichtlich Nutzung des Tageslichts der Einsatz der Glasprofile als transparenter Sonnenschutz bei gleichzeitiger Diffuslichtlenkung am sinnvollsten ist. Diffuses Licht steht im Gegensatz zur direkten Strahlung auch bei bewölktem bzw. bedecktem Himmel zur Verfügung. Systeme, die mit direktem Licht arbeiten funktionieren gerade dann, wenn der Bedarf am größten ist, nicht. In Zukunft wird die aktive Nutzung erneuerbarer Energien in Gebäuden eine zentrale Rolle spielen. Die Diskrepanz zwischen dem weltweiten Bedarf an Energie und den Vorkommen der fossilen Rohstoffe wird in den nächsten Jahren immer größer werden. Diese Lücke muss durch die Nutzung erneuerbarer Energien geschlossen werden. Für Solarthermie ist eine ähnliche Entwicklung wie bei Photovoltaikanlagen zu erwarten. Die Photovoltaik betreffend wurden auf politischer Ebene deutliche Signale gesetzt, die eine aktive Solarenergienutzung in der Gebäudehülle unterstützen. So bringt der im Moment vorliegende Entwurf zum EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) zum Ausdruck, dass gebäudeintegrierte Anlagen eine erhöhte Vergütung und die fassadenintegrierten Systeme den Höchstsatz bekommen. Ein Entwurf für das EEG die Solarthermie betreffend ist in Arbeit.
Open Access
Mycostructures : growth-driven fabrication processes for architectural elements from mycelium composites
(2022) Biala, Eliza; Ostermann, Martin
The paper discusses how characteristics of the mycelium growth process - namely different growth effectiveness depending on the nutrition content of the substrate, gradual solidification of the inoculated substrate, and bio-welding - can be a driving force for developing sustainable biofabrication processes of mycelium based composites (MBC) for architectural application. To explore this potential one-semester (12 weeks) seminar and one block seminar (2 weeks) with master-level students were held at the University of Stuttgart, and independent work within the Institute IBK2 was performed. The free experimentation with fabrication tactics resulted in the emergence of different investigation paths, tested with small-scale demonstrators, from which the most interesting three this paper presents in detail. The first is the two-phase printing process of mycelium substrate and subsidiary reusable support materials. It applied tests with the small, inorganic, loose substances (plastic pellets) extractable mechanically and meltable substances (wax) extracted by heating. The second path of investigation followed lost formworks created from hemp strings positioned inside the material. Finally, the third path is a particular case of lost formwork approach utilizing different tubular bandages stuffed with MBC and utilizing it later as a thick filament for other different form-giving deposition practices: layering, hanging, braiding, and knotting. All three investigation paths prove feasible, although their upscaling potential correlates strongly with the successful automation of the processes using CNC machines, which could provide the precision and sterility needed for this highly heterogenous and sensitive material. In addition, further developments in the material cultivation protocols are indispensable to provide a higher repetition of the results.
Open Access
Neue Baumaterialien der Zukunft
(2004) Behling, Stefan; Braun, Dirk Henning; Fuchs, Andreas; Seger, Peter; Stark, Thomas; Volz, Tina
Glas, Glas-Verbundsicherheitsrohre, hochtransparente Glasverklebungen, Tensegrity Tragwerke, Heißwasser-Kollektor-Systemfassaden, erneuerbare Energien in Gebäuden, Bionik, Nutzung von Windenergie – dies sind nur einige der neuen Technologien für Bausysteme, Baumaterialien oder Bautypen, die am Lehrstuhl 2 für Baukonstruktion und Entwerfen erforscht wurden und inzwischen in der Praxis Anwendung finden, wobei ein Forschungsergebnis besondere Aufmerksamkeit verdient: Die Glasrohrbrücke, sie gehört zu den weltweit ersten realisierten Konstruktionen, bei denen stabförmige Bauteile aus Stahl durch Glasrohrprofile ersetzt wurden.
Open Access
Nutzerbeteiligung an Planung und Bau sozialer Bauten auf Quartiersebene : vergleichende Betrachtung aktueller Entwicklungen anhand Beispiele aus Deutschland und Japan
(2015) Chong, Pilyong; Cheret, Peter (Prof.)
Heute organisieren sich immer mehr Menschen in Initiativen, die sich in unterschiedlicher Form mit der Gestaltung ihres unmittelbaren Lebensraums beschäftigen. In diesem Kontext gewinnen Bürgerbeteiligungsverfahren bei Bauprojekten immer mehr an Bedeutung. Die bisherigen Erfahrungen mit partizipativ geplanten Projekten zeigen aber auch Problemfelder auf. Einerseits wurden Verfahren zur Beteiligung der Nutzer nur formalisiert angewendet. Bei anderen Projekten ist zu befürchten, dass trotz großem Engagement der Bewohner der vorhandene Umgebungskontext aufgrund fehlender fachlicher Unterstützung nur unvollständig in den Planungen beachtet wurde. Diese Arbeit betrachtet Nutzerbeteiligungsverfahren an Planung und Bau sozialer Bauten auf Quartiersebene in Deutschland und Japan. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Fragestellung, wie eine sinnvolle Zusammenarbeit zwischen Nutzern und den Verantwortlichen für Planung und Konstruktion gestaltet werden kann, um ein optimales räumliches Ergebnis zu erreichen und so bei den Nutzern ein Gefühl von Verbundenheit und Verantwortungsbewusstsein gegenüber dem Gebäude entstehen zu lassen. In der Arbeit wurde zuerst die Entwicklung und Problematik der Nutzerbeteiligung an Planung und Bau öffentlicher Einrichtungen anhand verschiedener Arbeiten und Texte analysiert, die sich mit der direkten Teilnahme der Nutzer an Bauvorhaben befassen. Basierend auf diesen Diskussionsergebnissen werden anschließend aktuelle Beispiele in Deutschland und Japan vorgestellt und analysiert, um dann Empfehlungen für die Ausgestaltung der Nutzerbeteiligung vorzuschlagen. Unter zwei Betrachtungspunkten lassen sich die Ergebnisse der Analyse wie folgt zusammenfassen: Ausgestaltung der Nutzerbeteiligung: - Die tatsächlich am späteren Betrieb beteiligten Nutzer sollen von Anfang an in den Planungsprozess mit einbezogen werden ("Betroffenenpartizipation"), so dass die Rahmenbedingungen für die Projekte gemeinsam mit ihnen erarbeitet und festgelegt werden. - Die neuen Nutzer sollen auch nach der Fertigstellung des Bauwerks an Betrieb und Verwaltung sowie der Verbesserung der unmittelbaren Umwelt mitwirken. Zusammenarbeit zwischen Nutzern und Architekten: - Die Entstehung eines kreativen Meinungsaustauschs zwischen Nutzer und Architekt hängt stark von der Gestaltung der räumlichen Gesamtstruktur ab, die eine ausgewogene Koexistenz der Individualräume garantiert („Anordnung der Zonen“). - Wenn ein klares und für alle leicht verständliches Konzept entwickelt wird und die Gesamtstruktur alle Funktionsbedürfnisse der Nutzer berücksichtigt, kann sie in der weiteren Diskussion über einzelne Details als gemeinsamer Orientierungspunkt dienen. - Aus diesem Grund sollte das Konzept der räumlichen Gesamtstruktur in der Frühphase der Projektplanung gefunden werden. - Die Planung der Gesamtstruktur verlangt aber das Fachwissen der Spezialisten. Der Nutzer ist hier überfordert. - Hingegen sind Konzeption und Gestaltung der Individualräume dem Nutzer vertraut. Der Nutzer kann mit dem Architekten über ihm vertraute Räumlichkeiten ohne weiteres diskutieren und sie mitgestalten. Das Arbeitsergebnis weist insgesamt darauf hin, dass sich sowohl in Deutschland als auch in Japan die mögliche Beteiligung von Nutzer am Bestimmungsverfahren von der Planungs- bis zur Betriebsphase und die Realisierung eines den Nutzerbedürfnissen entsprechenden Raums nicht widersprechen. Um dies beiden Aspekten gerecht zu werden, ist nicht nur die Gelegenheit zum Meinungsaustausch zwischen Nutzer und Architekten entscheidend, sondern es spielt auch die Entwurfsfähigkeit des Architekten eine große Rolle. Dass der Architekt die Wünsche der Nutzer schon während des Diskussionsprozesses in räumliche Vorschläge umsetzt, anhand derer zusammen mit den Nutzern kritische Punkte festgestellt werden, um dann noch bessere Lösungsansätze zu finden, fördert einen interaktiven Entwurfsprozess.