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Forschungsprojekte

Forschungsprojekte Prof. Holzer

 

Forschungsprojekte Prof. Apel

 

 

Historische Dachtragwerke

 
Titel Historische Dachtragwerke
Zeitraum Seit 2006
Kontakt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan M. Holzer

Kurzbeschreibung

Seit 2006 untersuchen wir in regelmäßigen Kampagnen historische Holzkonstruktionen, vor allem Dachwerke, gelegentlich auch historische Holzbrücken. Das Untersuchungsgebiet konzentriert sich auf Bayern, jedoch werden sporadisch auch Objekte in benachbarten Regionen (Baden-Württemberg, Hessen, Schweiz, Österreich) betrachtet. Die Untersuchung eines historischen Holztragwerkes umfasst in der Regel das Aufmaß eines repräsentativen Ausschnittes (z.B. ein komplettes Joch mit Binder- und Leergespärren), die Kartierung des Abbundsystems des ganzen Dachwerkes und signifikanter Befunde (Zweitverwendungsspuren von Hölzern, Flößereispuren, Bearbeitungsspuren), und eine ausführliche Fotodokumentation der Gesamtkonstruktion sowie aller Anschlussdetails. Wenn notwendig, werden auch Proben zur dendrochronologischen Datierung genommen (z.B. Bau- oder Reparaturphasen, unklare Entstehungszeit). Die Anlässe für die Einzeluntersuchungen sind vielfältig: Untersuchungen im Rahmen der Lehre (Lehrveranstaltung „Beurteilung und Ertüchtigung historischer Tragwerke“, MSc BAU), dezidierte Forschungsprojekte (z.B. „Barocke Dachwerke“ 2007–2011, „Hölzerne Dachtragwerke des 19. Jh.“), Einzelfallstudien (z.B. Monographie „König-Ludwig-Brücke Kempten“) oder anstehende Sanierungsmaßnahmen oder Gutachten.

   

Stampfbeton-Brücken

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Titel Stampfbeton-Brücken
Zeitraum Seit 2012
Kontakt Dipl.-Ing. Karen Veihelmann M.A.

Kurzbeschreibung

Der Begriff Stampfbeton bezeichnet Beton ohne Eiseneinlagen. Lange, bevor sich um 1880 der Eisenbeton etablieren konnte, hatte man in Europa schon mit Stampfbeton gebaut, beginnend mit Wasserbau-Projekten wie Schleusen oder Molen. Mit der wachsenden Verfügbarkeit schnell erhärtende, auch unter Wasser fest werdender Bindemittel (Romankalk, Portlandzement) setzte ab den 1820er Jahren ein intensives Experimentieren zum Bau von Beton-Bogenbrücken ein. Ehe sich der Eisenbeton in den ersten beiden Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts im Brückenbau endgültig durchsetzte, hatte man insbesondere in Deutschland schon über tausend Brücken aus verschiedenen Varianten des Stampfbetons errichtet. Unser Projekt nimmt die noch erhaltenen Brücken, den Kontext ihrer Planung und Ausführung, und die Anforderungen an eine objektgerechte Denkmalpflege dieser Bauwerke ins Visier.

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Gewölbe

 
Titel Gewölbe
Zeitraum Seit 2009
Kontakt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan M. Holzer,
Dr.-Ing. Clemens Voigts

Kurzbeschreibung

Mauerwerksgewölbe – von der Bogenbrücke aus Werksteinquadern bis zum Hochbaugewölbe aus Backstein – zählen zu den wichtigsten Konstruktionselementen historischer Bauwerke überhaupt. Andererseits sind sie heutigen Ingenieuren und Architekten fremder als viele andere Konstruktionen, weil Gewölbe heute kaum noch ausgeführt werden. Das Wissen um Herstellungstechniken und mechanisches Verhalten von Gewölben ist infolgedessen im Schwinden begriffen. Bei der Beurteilung historischer Gewölbe drohen Fehleinschätzungen, wenn man die typischen Erscheinungen wie Scheitelrisse und Abweichungen von einer erwarteten „Regelgeometrie“ nicht richtig deuten kann und nicht weiss, wann solche „Schäden“ entstanden sind. In mehreren Teilprojekten und sonstigen Aktivitäten widmen wir uns daher der genauen bauforscherischen Analyse und der Standsicherheitsbetrachtung historischer Gewölbe. Das Spektrum reicht von der präzisen Kartierung und bauforscherischen Untersuchung spätgotischer Rippengewölbe, deren Kappen möglicherweise schalungsfrei gemauert worden sind, bis zur Entwicklung von Berechnungsprogrammen für die Statik historischer Wölbkonstruktionen.

   

Leichte gewölbte Deckenkonstruktionen

Titel Leichte gewölbte Deckenkonstruktionen
Zeitraum Seit 2014
Kontakt M.Sc. Daniel Richter

Kurzbeschreibung

Nicht jedes Gewölbe ist eine massive, gemauerte Struktur. Schon seit dem 17. Jahrhundert gibt es neben dem echten Gewölbe auch das durch hölzerne Bögen gebildete, an Dach oder Decke aufgehängte, verputzte oder stuckierte „Scheingewölbe“. Mit dem Aufkommen des Eisenbaus im 19. Jahrhundert wuchs der Bedarf an leichten flächenhaften Konstruktionen, die zwischen den eisernen Rippen oder Trägern des Haupttragwerks als Raumabschluss fungieren und möglichst überdies noch eine Brandschutzaufgabe erfüllen konnten. Neben dem verputzten hölzernen Lattengewölbe konnten sich neue Bauarten wie Leichtstein- oder Hohlkörpergewölbe, aber auch Drahtgitter-Putz-Konstruktionen verbreiten. Je nach Konstruktionsdetail weisen auch sehr leichte „Scheingewölbe“ unter Umständen eine sehr reale eigene Tragwirkung und Tragfähigkeit auf. Unser Projekt ist der Erfassung, Dokumentation und der Standsicherheitsanalyse solcher leichter Gewölbe gewidmet, vom Aufmaß bis zum Laborexperiment. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf „Rabitz“-Gewölben, die aus einem Drahtgitter in Gipsputz bestehen.

   

Gerüste und Bauprozesse der frühen Neuzeit

 
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft (beantragt)
Zeitraum Seit 2008
Kontakt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan M. Holzer

Kurzbeschreibung

Viele Auffälligkeiten und Eigenarten historischer Bauten und Tragwerke lassen sich nur durch die spezifischen Details des Herstellungsprozesses erklären. Zum Beispiel weisen historische Gewölbe oft Verformungen auf, die durch die Verwendung leichter Lehrgerüste und frühes Ausschalen verursacht worden sind. Historische Bauvorgänge haben am Bauwerk selbst charakteristische Spuren hinterlassen, die kartiert und gedeutet werden können (Balkenlöcher, aber auch eingefrorene frühe Verformungen). Für die Zeit ab etwa 1500 steht darüber hinaus jedoch auch eine Fülle weiterer Informationsquellen zur Verfügung, von detailgenauen Abbildungen von Baustellen über illustrierte Bau-Fachbücher bis hin zu Modellen von Gerüsten und Hebezeugen. Unser Projekt ist der Synthese aller dieser Informationsquellen (vor dem Aufkommen der Baustellenphotographie) mit dem Ziel einer Rekonstruktion der historischen Bauabläufe gewidmet.

   

Hölzerne Dachtragwerke des 19. Jahrhunderts

Netz mit g
Förderung Deutsche Forschungsgemeinschaft
Zeitraum Seit 2010
Kontakt Dipl. Ing. (FH) Anja Wünnemann

Kurzbeschreibung

Das 19. Jahrhundert gilt als Jahrhundert des Eisens. Jedoch blieb bis zum dritten Viertel des Jahrhunderts Holz das bevorzugte Material für Dachkonstruktionen – auch unter Randbedingungen, wo man dies nicht erwarten würde, z.B. bei weitgespannten und feuergefährdeten Konstruktionen wie Bahnhofshallen. Die Konstruktionen der Dachwerke erleben im Verlauf des 19. Jahrhunderts einen radikalen Paradigmenwechsel, weg vom Sparrendach mit seinen Stuhlkonstruktionen und hin zum Pfettendach mit Hängewerks- oder Fachwerkbindern. Die traditionellen Stuhlkonstruktionen halten sich aber dennoch zäh. Bisher fehlt eine Studie des erhaltenen Bestands hölzerner Dachkonstruktionen des 19. Jahrhunderts völlig. Das Projekt ist vorrangig dem Ziel gewidmet, für die bautechnikgeschichtliche und denkmalpflegerische Bewertung erhaltener Holzkonstruktionen des 19. Jahrhunderts einen Rahmen und eine verlässliche Vergleichsbasis zu schaffen.

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Diskretisierung von Optimalsteuerproblemen

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Titel Numerical analysis and discretization strategies for optimal control problems with singularities
(DFG-Geschäftszeichen Ap 72/4)
Zeitraum

Oktober 2006 bis September 2008

Kontakt Dr. rer. nat. Johannes Pfefferer und Dipl.-Math. Max Winkler

Kurzbeschreibung

Viele technische Prozesse können durch partielle Differentialgleichungen mathematisch modelliert werden. Oft reicht es nicht, nur diese Differentialgleichung zu lösen, denn das Interesse besteht in der Optimierung und Steuerung der techischen Prozesse. Im Projekt werden intelligente Diskretisierungsstrategien für solche Probleme entwickelt, die beweisbar zu stabilen und genauen Resultaten führen.

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Anisotrope finite Elemente

Shishkin-Netz
Titel Anisotrope finite Elemente
(DFG-Geschäftszeichen u.a. Ap 72/3)
Zeitraum zuletzt Januar 2005 bis Dezember 2006
Kontakt Dr. Sergey Grosman

Kurzbeschreibung

Betrachtet werden Randwertprobleme mit Kantensingularitäten oder Randschichten. Für eine gute Finite-Elemente-Approximation müssen derartige anisotrope Lösungseigenschaften bei der Diskretisierung berücksichtigt werden. Wir verwenden anisotrop lokal verfeinerte Finite-Elemente-Netze. In unserer Forschung geht es um die Begründung von effektiven, stabilen Verfahren, also um a priori Abschätzungen des Diskretisierungsfehlers, a posteriori Fehlerschätzer und adaptive Strategien.

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