Weltweit erstes adaptives Hochhaus eröffnet

Weltweit erstes adaptives Hochhaus eröffnet

Auf dem Campus Vaihingen der Universität Stuttgart wurde das weltweit erste adaptive Hochhaus eröffnet. Hier untersuchen Wissenschaftler unter realen Bedingungen im Maßstab 1:1, wie sich Gebäude aktiv an veränderte Umwelteinflüsse anpassen können.

Der Campus Vaihingen der Universität Stuttgart fand am 5. Oktober 2021 im Beisein des baden-württembergischen Wissenschaftsministers statt Theresia Bauer Die feierliche Eröffnung des weltweit ersten adaptiven Hochhauses fand statt. Hier untersuchen Wissenschaftler unter realen Bedingungen im Maßstab 1:1, wie sich Gebäude aktiv an veränderte Umwelteinflüsse anpassen können. Der Prototyp entsteht im Rahmen der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich 1244 „Adaptive Hüllen und Strukturen für die gebaute Umwelt von morgen“ an der Universität Stuttgart. Auch das Demonstrator-Hochhaus (D1244) war Teil der Internationale Bauausstellung 2027 StadtRegion Stuttgart (IBA`27) als IBA-Projekt ausgewählt.

Wissenschaftsministerin Theresia Bauer sagt: „Mit dem Demonstrator-Hochhaus leistet die Universität Stuttgart einen wesentlichen Beitrag zur Ressourcenschonung und Steigerung der Energieeffizienz im Bauwesen. Wir können zu Recht stolz sein, hier in Stuttgart auf die notwendige wissenschaftliche Expertise zurückgreifen zu können. Ich bin tief beeindruckt von der Visionskraft, der Zielstrebigkeit, dem Engagement, das sowohl in der gestalterischen Planung als auch in der baulichen Umsetzung dieses Projekts steckt. “

Prof. Peter Middendorf, Prorektor für Wissens- und Technologietransfer der Universität Stuttgart, freut sich: „Das adaptive Hochhaus ist nicht nur das Ergebnis exzellenter Forschung im SFB1244, sondern auch ein sichtbares Zeichen der interdisziplinären Zusammenarbeit und der engen Vernetzung von Grundlagenforschung und Transfer an der Universität Stuttgart. “

Bis zu 50 Prozent Einsparung an Ressourcen und Emissionen

Der SFB1244 wurde von Prof. Werner Sobek (Institut für Leichtbau und Konstruktion, ILEK) 2017 initiiert und unter der Leitung von Prof. Oliver Sawodny (Institut für Systemdynamik, ISYS) gerichtet. Prof. Lucio Blandini, seit 2020 Leiter des ILEK, erklärt: „Die Forschung an adaptiven Systemen eröffnet einen vielversprechenden Weg zu mehr Ressourceneffizienz und Klimaschutz. Die Einbindung vieler unterschiedlicher Industriepartner in die Entwicklung adaptiver Trag- und Fassadenelemente ist der beste Beweis dafür, wie sich Grundlagenforschung und praktische Anwendung eng verzahnen lassen. „Prof. Oliver Sawodny, Sprecher des SFB 1244, ergänzt: „Wir konnten zeigen, dass mit der Technologie der Adaptivität in Bauwerken Ressourcen und Emissionen von bis zu 50 Prozent im Lebenszyklus eines Gebäudes eingespart werden können.

Das Hochhaus hat 12 Stockwerke mit einer Höhe von ca. 36,50 m und einer Grundfläche von 5 x 5 m. Ein angrenzender Treppenturm ermöglicht den vertikalen Zugang inklusive aller Versorgungsleitungen. Das Besondere an diesem Hochhaus ist die Integration aktiver Elemente in Tragwerk und Fassade. Das Zusammenspiel von Sensoren und Aktoren ermöglicht es beispielsweise, die durch den Wind verursachten Schwingungen im Turm durch ein intelligentes Steuerungskonzept zu kompensieren. Sensoren erfassen auftretende Verformungen, während hydraulische Aktoren dafür sorgen, dass die Verformungen durch Gegenkräfte im Bauwerk gezielt reduziert werden. Gleichzeitig dient dies auch der Schwingungsdämpfung – das macht den Bau deutlich einfacher, als dies ohne Adaptivität möglich wäre. Initiator Prof. Werner Sobek ist zuversichtlich: „Unsere weltweite Spitzenposition im adaptiven Bauen wird mit diesem Forschungshochhaus weiter gestärkt. Architektur war noch nie so wandelbar, im Laufe der Zeit so wandelbar wie hier“.

Maximaler Nutzungskomfort bei minimalem Energieverbrauch

Die Fassade des Gebäudes besteht zunächst aus einer einschichtigen, recycelten Membran, die nach und nach durch adaptive Schalenelemente ersetzt wird. Diese neuen Fassadenelemente können den Licht- und Energieeintrag in das Gebäude, den Luftaustausch und den Wärmeübergang aktiv beeinflussen. Ziel ist es, mit einem Minimum an Energie und Material maximalen Nutzungskomfort zu erreichen. Die Gesamtbaukosten belaufen sich auf ca. 2,0 Millionen Euro.

Für die Internationale Bauausstellung 2027 StadtRegion Stuttgart (IBAʼ27) liefert das Forschungsprojekt D1244 wegweisende technologische Impulse für eine ressourcenschonendere Bauweise. „Wenn wir mit einer wachsenden Weltbevölkerung unsere natürliche Lebensgrundlage erhalten wollen, können wir nicht so weitermachen wie bisher“, sagt Direktor Andreas Hofer. IBA’27-Projekte versuchen, einen Beitrag zu leisten, um in Zukunft nachhaltiger, sparsamer und schonender zu bauen. „Dabei spielen Leichtbautechniken, die jetzt im Demonstrator-Hochhaus erprobt werden, eine herausragende Rolle.“

An der Eröffnungsfeier des Demonstratorhochhauses nahmen rund 100 Gäste teil, darunter wichtige Projektpartner aus Wirtschaft und Industrie. Nach einer kurzen Einführung durch den Sprecher des Sonderforschungsbereichs Prof. Oliver Sawodny und den Initiator Prof. Werner Sobek, die baden-württembergische Wissenschaftsministerin Theresia Bauer und Prof. Peter Middendorf als Prorektor für Wissens- und Technologietransfer und Prof. Manfred Bischoff als Prorektor Kurzvorträge für Forschung und Nachwuchs an der Universität Stuttgart. Eine technische Erläuterung des Aufbaus und seiner Besonderheiten gaben Prof. Oliver Sawodny und Prof. Lucio Blandini. Anschließend wurde der Demonstrator D1244 offiziell eröffnet und allen Besuchern die Möglichkeit gegeben, das Gebäude selbst zu besichtigen. Sie konnten die geplanten Fassadenprojekte, den adaptiven Balken, ein maßstabsgetreues Modell und den Prototypenrahmen der Tragkonstruktion in Bewegung sehen. Außerdem gab es eine Augmented-Reality-Präsentation, bei der die Gäste visuell mit ihrer Umgebung und dem D1244 interagieren konnten. Doktorandinnen und Doktoranden stellten die verschiedenen Forschungsarbeiten des SFB1244 in einer Ausstellung vor.

Über den Sonderforschungsbereich SFB 1244

Der SFB 1244 der Universität Stuttgart erforscht, wie angesichts einer wachsenden Weltbevölkerung und knapper werdenden Ressourcen mit weniger Material mehr Wohnraum geschaffen werden kann. Vor dem Hintergrund maximaler Einsparungen beim Material- und Energieverbrauch bei gleichzeitiger Erhöhung des Nutzerkomforts erforschen 14 Hochschulinstitute unterschiedlichster Fachbereiche das Potenzial und die Anwendbarkeit adaptiver Gebäudehüllen und -strukturen im Bauwesen. Dies umfasst sowohl die Entwicklung einzelner (Bau-)Komponenten als auch deren Integration in ein Gesamtsystem.

Universität Stuttgart: Sonderforschungsbereich 1244 – Adaptive Hüllen und Strukturen für die gebaute Umwelt von morgen

Professioneller Kontakt

Allgemeine Planung: Prof. Lucio Blandini, Universität Stuttgart, Institut für Leichtbau und Konstruktion (ILEK) Telefon: +49 (0) 711 685 61760, Mail: lucio.blandini@ilek.uni-stuttgart.de

Steuerung und Regelung: Prof. Oliver Sawodny, Universität Stuttgart, Sonderforschungsbereich SFB 1244, Telefon: +49 (0) 711 685 66302, E-Mail: sahodny@isys.uni-stuttgart.de

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