"Leichtbauen mit Beton – ein interessantes Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgesellschaft"
Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hatte im Frühjahr 2010 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Leicht Bauen mit Beton. Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien“ (SPP 1542) beschlossen. Als Laufzeit sind zwei dreijährige Förderperioden vorgesehen. Die erste Förderperiode begann im Juli 2010. Die zweite Förderperiode soll sich nahtlos anschließen, was durch einen möglichen Förderbeginn ab Juli 2014 gewährleistet werden kann.
Die Idee zum Schwerpunktprogramm beruht auf der grundsätzlich hervorragenden Möglichkeit, Bauwerke in Stahlbetonbauweise frei gestalten zu können, da Beton vor seiner Erhärtung plastisch bis flüssig ist und im anschließenden Erstarrungsprozess nahezu jede Form konservieren kann. Die Formensprache von gewöhnlichen Bauwerken aus Stahlbeton wurde aber besonders aus Kostengründen in den vergangenen Jahrzehnten immer einfacher, der Trend ging verstärkt zu ebenen Oberflächen und rechteckiger Geometrie. Da dies nicht befriedigend ist, wird im SPP 1542 der Ansatz „form follows force“ als Folge des gegebenen, aber durchaus auch beeinflussbaren Kräfteflusses im Bauteil selbst verfolgt. Dieses Prinzip soll in allen maßgebenden Konstruktionselementen wie Decken, Wänden und Stützen umgesetzt werden. Die geplante Forschung soll die theoretischen und konstruktiven Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bau frei geformter und leichter Konstruktionen aus Beton bereitstellen.
Die Themenfelder aus der ersten Phase des SPP 1542 sollen auch in der zweiten Phase im Wesentlichen weitergeführt werden:
Bauteilspezifische Grundlagenforschung. Forschungsschwerpunkte sollen
· doppelt gekrümmte Flächen/Schalentragwerke,
· ebene beziehungsweise schwach gekrümmte Platten und Scheiben,
· stabförmige Tragelemente,
· fraktale und insgesamt duktile Strukturen
sein, wobei gerade letztere Gruppe in der bisherigen Phase I lediglich eine untergeordnete Rolle spielten und die Forschung hier verstärkt werden sollte.
Neben der bauteilorientierten Forschung sind Anträge zu folgenden Themen gewünscht:
Entwurf und Bionik. Das Entwerfen nach Kraftfeldern beziehungsweise Kräftesystemen bildet die Grundlage gewichtsminimaler, effizienter Betonbauten. Neue Ideen für den Massivbau werden sich gerade aus dem Fachgebiet Bionik erhofft. Deshalb sollen innerhalb des SPP Experten des Fachgebietes Bionik, die vorzugsweise Erfahrungen mit mineralischen Baustoffen haben, vor allem im Hinblick auf die Tragwerksoptimierung und Formfindung gemeinsam mit Ingenieuren forschen.
Mathematische Forschung. Anwendungsorientierte mathematische Forschung soll die Formen für den Betonleichtbau beschreibbar machen. Ferner müssen Kräfteverläufe analysiert und mathematisch definiert werden, aber auch Formen der Natur erfasst und für die Analyse zugänglich gemacht werden. Auch bei der Konzipierung flexibler Schalungsmodule ist die Differentialgeometrie ein hochaktuelles und wichtiges Forschungsgebiet.
Herstellung. Die Entwicklung von variablen Schalungssystemen und Bautechnologien ist ein wesentlicher Schwerpunkt, damit frei geformte Betonbauteile auch praktisch verwirklicht werden können. Gleiches gilt für Fügetechniken, aber auch für die Thematisierung von Rückbau und Wiederverwendbarkeit (von Teilen) von Betonkonstruktionen.
Die erfolgreiche Bearbeitung dieses umfangreichen Aufgabenfeldes erfordert die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Kollegen aus den Bereichen:
· Massivbau (Fachrichtung Bauingenieurwesen),
· Diskrete Differentialgeometrie (Fachrichtung Mathematik),
· Bionik (Fachrichtung Biologie).
Hinsichtlich der Herstellung von neuartigen Schalungen ist die Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen aus dem Fachbereich
· Fertigungstechnik (Fachrichtung Maschinenbau)
möglich und bei der Beantragung von Teilprojekten zu berücksichtigen. Außerdem kann die Einbeziehung von
· Baustatikern/Baumechanikern (Fachrichtung Bauingenieurwesen)
gewinnbringend für das SPP sein, vor allem wenn es um die Modellierung und Prognose der angestrebten schlanken, im Querschnitt veränderlichen Strukturen unter Berücksichtigung der physikalisch und geometrisch nicht linearen Eigenschaften von Betonstrukturen geht.
Fächerübergreifende Anträge werden in der zweiten Phase des SPP ausdrücklich begrüßt. Es sind sowohl theoretische als auch experimentelle Forschungsvorhaben erwünscht. Außer Anträgen von renommierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der genannten Fachgebiete werden Anträge von ambitionierten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern erwartet.
Das Ergebnis der Grundlagenforschung in diesem SPP sollen Methoden und Strukturen sein, die von Ingenieuren und Architekten in der Baupraxis angewendet und umgesetzt werden können. Zu den Forschungsthemen, die nicht im Rahmen des SPP gefördert werden sollen, gehören:
· Projekte, die sich ausschließlich mit architektonischen Entwürfen beschäftigen.
· Vorhaben, die die alleinige Erforschung oder Weiterentwicklung von Baustoffen zum Thema haben. Im Wesentlichen soll auf die Vielzahl bekannter und schon erforschter Hochleistungswerkstoffe zurückgegriffen werden. (Ausgenommen ist die Materialforschung, wenn sie unverzichtbarer Bestandteil des Teilprojektes ist.)
· Forschungsprojekte, deren Schwerpunkt die Entwicklung von Stoffgesetzen oder Simulationsmethoden ist. Wie bei den Baustoffen soll auch bei Modellbildung und Prognose hauptsächlich auf vorhandenen Verfahren und Methoden aufgebaut werden.
Bei den Anträgen ist zu berücksichtigen, dass die überregionale Kooperation der teilnehmenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Grundanliegen eines SPP ist. Deshalb sollten entsprechende Reisekosten berücksichtigt werden. In der ersten Förderphase haben sich die Durchführung von Auftakt- und Jahrestreffen sowie Arbeitsgruppentreffen bewährt, die in einem etwa halbjährlichen Rhythmus stattfinden. Dies soll in der zweiten Förderphase so beibehalten werden. Die Teilnahme von Projektleitern und -bearbeitern ist ausdrücklich erwünscht.
Außerdem sollen in der zweiten Förderphase anhand von Demonstratoren die Ergebnisse der Grundlagenforschung im SPP öffentlichkeitswirksam veranschaulicht werden. Es wird deshalb empfohlen, in den einzelnen Projekten einen gewissen Zeitaufwand dafür einzuplanen. Finanzielle Mittel sollen zentral im Koordinatorenprojekt beantragt werden.
Die vollständigen Anträge für die zweite Förderperiode sind bis 14. November 2013 elektronisch einzureichen. Die Antragstellung erfolgt über das elan-Portal zur Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten. Bitte wählen Sie den Schwerpunkt aus der angebotenen Liste aus.
Bitte berücksichtigen Sie für den Fall, dass es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG handelt, dass Sie sich (ab August dieses Jahres) vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag. Ohne vorherige Registrierung ist eine Antragstellung nicht möglich.