1. Preis - Kategorie Bauingenieurwesen
Parametrisch unterstützte Tragwerksplanung – Einsatzgebiete, Randbedingungen und Grenzen
Sebastian Steinegger, TU München
Der vorgestellte Ansatz der parametrisch unterstützten Tragwerksplanung verbindet parametrisches Entwerfen, Tragwerksanalyse und Optimierung und stellt damit eine Erweiterung der planerischen Umsetzung von parametrischen Entwürfen dar.
Durch eine parametrische statische Analyse kann eine in den Entwurf integrierte Berechnung des parametrischen Tragwerks erfolgen. Der Einsatz von evolutionären Suchstrategien ermöglicht die Entwurfsfindung eines hinsichtlich des Tragverhaltens optimierten Tragwerks.
Bei einem parametrischen Entwurf werden bestimmte Eigenschaften variabel gehalten. Oft handelt es sich dabei um Bereiche der Geometrie, wodurch eine Vielzahl an variablen Erscheinungsbildern erzeugt wird. Durch das Bestimmen von sinnvollen Grenzwerten für die Variablen, eröffnet sich dem Entwerfenden ein sogenannter Entwurfsraum, welcher alle Möglichkeiten des variablen Entwurfs enthält.
Die in der eingereichten Arbeit vorgestellte Methodik integriert eine statische Analyse der parametrischen Struktur in den parametrischen Entwurf. Wichtige Erkenntnisse hinsichtlich des Tragverhaltens können so in der Entwurfsfindung mit berücksichtigt werden.
Die Entwurfsfindung erfolgt unterstützt durch evolutionäre Optimierungsprozesse. Dabei finden qualitative Aspekte meist in Form von (geometrischen) Randbedingungen Berücksichtigung. Quantitative Aspekte, also Ergebnisse der parametrischen statischen Analyse, eignen sich, um Optimierungsziele zu formulieren.
Entwurfsfindungen können somit auf Basis eines hohen Informationsgehalts erfolgen - auf Grundlage von Informationen aus Architektur und Ingenieurswesen.
Die Modellierung eines parametrischen Entwurfs mittels visueller Programmierung erfordert ein allgemeines, vertieftes Auseinandersetzen mit Tragstrukturen und deren Tragverhalten. Damit verbunden ist ein didaktischer Mehrwert, der durch eine parametrisch unterstützte Planung entsteht.
Die erarbeitete Methodik ersetzt nicht die Tragwerksplanung im herkömmlichen Sinne sondern erweitert diese um den parametrischen Aspekt. Es wird ein sehr nützliches Werkzeug bereitgestellt, das eine schnelle und einfache Berechnung und Bemessung eines parametrisch unterstützten Modells während der Entwurfsfindung ermöglicht. Durch die Berücksichtigung der somit vorhandenen Berechnungsergebnisse bei Optimierungsprozessen kann ein ganzheitlicher Ansatz mit architektonischen und tragwerksplanerischen Aspekten erfolgen.
Behandelte Kernfragen:
- Wie kann aus Sicht der Tragwerksplanung planerisch sinnvoll mit einem parametrisch unterstützten und damit variablen Entwurf umgegangen werden?
- Wie kann die Parametrie eines Entwurfs genutzt werden, um einen hinsichtlich des Tragverhaltens verbesserten Entwurf zu erhalten?
- Welche Anforderungen und Probleme aber auch vor allem welche Möglichkeiten, ergeben sich durch eine parametrisch unterstützte Planung?
- Welchen Einfluss hat diese Entwurfsmethode auf den (tragwerks-)planerischen Prozess?
Das Projekt wurde gemeinsam betreut vom Lehrstuhl für Tragwerksplanung (AR) und dem Lehrstuhl für Statik (BGU).
2. Preis - Kategorie Architektur
Erste Abschätzung der Abhängigkeiten von grauer Energie und Betriebsenergie in der Vorentwurfsphase als Grundlage einer integralen Gebäudeplanung
Michaela Eizenberger, TU München
Projekt
Die Arbeit von Michaela Eizenberger setzt sich mit der Fragestellung der ganzheitlichen gebäudebezogenen Optimierung der materialgebundenen Energie (graue Energie) und der für den Betrieb von Gebäuden erforderlichen Energie (Betriebsenergie) auseinander. Für festgelegte Eingangsparameter werden die Abhängigkeiten zwischen grauer Energie und Betriebsenergie an einem Beispielgebäude untersucht. Die derzeit in der Planung berücksichtigte verbrauchsorientierte Betrachtung während der Nutzung des Gebäudes, wurde in der Arbeit auf den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden ausgeweitet. Der Fokus lag dabei auf der Vorentwurfsphase, da hier grundlegende Entscheidungen getroffen werden, die signifikante Einflüsse auf die Gesamtenergiebilanz von Gebäuden haben. In der Arbeit wurde eine Methodik entwickelt und prototypisch an einem Beispielgebäude umgesetzt, um neben der Betriebsenergie auch die graue Energie zu quantifizieren und diese anschließend miteinander zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen den erheblichen Mehrwert der grauen Energie im Vergleich zur Betriebsenergie auf.
Bewertung der Jury
Die Arbeit befasst sich mit einem nationalen und internationalen hochaktuellen gesellschaftsrelevantem Themenfeld – der Einsparung von Energie im Bauwesen. Die Jury würdigt insbesondere, dass die Autorin nicht nur eine Methodik entwickelt hat, die die Entscheidungsfindung in der Vorentwurfsphase bei der Wahl von Materialen und der Ermittlung der grauen Energie unterstützt, sondern dass eine praxisnahe Implementierung mittels einfacher Softwarewerkzeuge umgesetzt wurde.
Das Projekt wurde am Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen betreut.
Am 17. Februar 2016 überreichte Brigitte Zypries, parlamentarische Staatssekretärin beim Bundesminister für Wirtschaft und Energie, den Preis im Rahmen der Fachmesse bautec in Berlin.
Das BMWi forderte im Rahmen des Wettbewerbs Auszubildende, Studierende und Beschäftigte auf, ihre innovativen und kreativen IT-Lösungen für die Baubranche einzureichen. Die Ergebnisse können sich sehen lassen: Es wurden insgesamt zehn Preise in vier Kategorien vergeben. In den Bereichen Architektur, Bauingenieurwesen, Baubetriebswirtschaft und im gewerblich-technischen Bereich wurden sowohl innovative als auch praxisnahe Ideen entwickelt. Zusätzlich überreichte Klaus Pöllath, Vorstandsmitglied der Ed. Züblin AG, noch einen Sonderpreis des Premium-Förderers.Die Preisverleihung bildete den Abschluss der Veranstaltung „Digitales Planen, Bauen und Betreiben“ – einer Fachveranstaltung der RG-Bau mit über 400 Teilnehmern.