Kuppelbauten werden jetzt noch filigraner

Forscher analysieren Strukturen und verbessern altrömische Konstruktionen erheblich

Anordnungen von Gewölberippen: Möglicherweise gibt es noch andere (Illustration: A. Moskaleva)

Granada/Moskau (pte012/14.10.2024/11:30) - Forscher des Skolkovo Institute of Science and Technology ( https://www.skoltech.ru/en/ ) (Skoltech) und der Universität Granada ( https://www.ugr.es/en ) glauben, dass sich Anordnung und Form der Rippen in den Kuppelbauten der alten Römer noch verbessern lassen. Sie haben ein neues Rippenmuster entdeckt, das von der Natur inspiriert ist. "Wir haben mehrere Rippenmuster analysiert, um herauszufinden, welche davon vertikalen und asymmetrischen Belastungen am besten standhalten", so Skoltech-Forscherin Anastasiia Moskaleva.

Gaudí-Experimente

"Wir führten numerische Simulationen und Experimente an Polymerverbundschalen mit gekrümmter Oberfläche durch und versahen sie mit Versteifungsrippen, die wir auf fünf verschiedene Arten positionierten, wobei wir die Menge des für die Rippen verwendeten Materials in jedem Fall auf die Hälfte des für die Schale selbst verwendeten Materials beschränkten."

Vorbild waren Experimente des berühmten Architekten Antoni Gaudí, der unter anderem wesentliche Bauwerke in Barcelona errichtet hat. Er drehte Kuppelmodelle auf den Rücken und ließ sie in der Luft schweben, sodass sie sich durch die Schwerkraft verformten. Im Grunde ließ er die Schwerkraft die Arbeit machen, weshalb dieser Ansatz oft als "Form folgt Kraft" bezeichnet wird.

Optimierte Libellenflügel

Mit dieser Technik haben die Forscher eine Reihe von klassischen und neuen Anordnungen der Rippen untersucht, darunter die in Libellenflügeln. Diese optimierten sie nach Gaudí-Vorbild weiter mit dem Ziel, den Materialaufwand weiter zu reduzieren, ohne die Stabilität zu gefährden.

Dieser biomimetische Ansatz funktionierte so gut, dass das neue kombinierte Muster jedes der fünf ursprünglichen Layouts übertraf. Jetzt suchen die Forscher nach weiteren Mustern nach Libellenart, die noch bessere Eigenschaften haben.

"Sicher, die optimierten Formen sind recht kompliziert und daher in der Herstellung anspruchsvoll. Aber wenn die Teile eines Standardgebäudes, wie zum Beispiel eines Parkhauses, optimiert und bei Bedarf reproduziert werden können, zahlt sich das langfristig durch die Materialeinsparung aus. Und dann ist da noch die größere kreative Freiheit für den Architekten", sagt Moskaleva.

(Ende)