Der automatisierte Entwurf

Ein großer Teil der entwurflichen Arbeit verlagert sich beim Einsatz digitalisierter Verfahren auf das Festlegen von Rahmenbedingungen, Bewertungskriterien und Lösungsräumen. Genetische Algorithmen beispielsweise generieren iterativ verschiedene »Lösungsvorschläge«. Diese können miteinander kombiniert und einer Selektion unter-zogen werden, bis die gestellten Anforderungen -immer besser erfüllt werden.

Der Prozess des Werdens entzieht sich also der unmittelbaren Kontrolle. Genau dieses Verlagern von Kontrolle ermöglicht jedoch die Überwindung von eingefahrenen Denkmustern und fachspezifische Lösungen.

Doch wie sehen solche Lösungen aus?
Das Planungsbüro Bollinger und Grohmann entwarf gemeinsam mit den Architekten FloSundK das Tragwerk einer Fußgängerbrücke über eine Bahntrasse und eine Gartenanlage in Reden im Saarland. Seine genaue Struktur wurde mithilfe eines solchen genetischen Algorithmuses entwickelt. Folgende Rahmenbedingungen wurden festgelegt: Das Brückentragwerk besteht aus zwei Fachwerkträgern, die beide zunächst senkrecht stehen. In Richtung des Gartens drehen sie sich kontinuierlich nach außen und geben so den Blick auf den Landschaftspark frei. Auch die Stabdichte sollte mit zunehmender Verdrehung der Träger kontinuierlich abnehmen und sich ebenfalls öffnen.

Die äußere Kontur der Träger war somit gegeben, während die verbindenden Diagonalen frei angeordnet werden konnten. Für diesen Arbeitsschritt entwickelte man ein parametrisches Modell, das eine zufällige Stabverteilung entlang von Ober- und Untergurt ermöglicht. Das entstehende Tragwerk wurde berechnet und jede einzelne Diagonale bewertet. Dieser Bewertung lag die Tatsache zugrunde, dass in einem Fachwerk jede Diagonale prinzipiell auf Normalkraft beansprucht werden soll, ohne dass Biegemomente auftreten. Somit lässt sich der Quotient aus Moment und Normalkraft der einzelnen Diagonalen als ein Indikator für deren »Fitness«, also die Übereinstimmung mit dem Bewertungskriterium, ansehen.

Ein iteratives Verfahren identifizierte anschließend Stäbe mit einem ungünstigen Momenten/Normalkräfte-Verhältnis als Individuen mit schlechter Fitness. Da sie in der kommenden Generation nicht mehr vorhanden sein sollten, wurden sie an neue Positionen verschoben. Die so geänderte Struktur wurde erneut ausgewertet, sodass sich in einem Entwicklungsprozess eine stetige Verbesserung des Systems einstellte. Die Fußgängerbrücke mit ihren speziellen Randbedingungen basiert auf einem System, das die Entwurfsidee integriert, fortschreibt und so eine effiziente Lösung ermöglicht.

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