D1244 im Betrieb

Abstract

Das globale Bauen ist für etwa 50 % der weltweiten CO₂-Emissionen und des Ressourcenverbrauchs verantwortlich. Um zukunftsfähig zu sein, bedarf es einer drastischen Reduktion, was jedoch im Widerspruch steht zur weltweiten Demografie, die durch Bevölkerungsanstieg und Urbanisierung gekennzeichnet ist. Ein möglicher Ansatz sind adaptive Tragwerke, die mit verteilter Aktorik und Sensorik ausgestattet durch geometrische Adaption die Verformungen und Spannungsverteilungen unter Last manipulieren können. Für Hochhäuser ermöglicht diese Technologie etwa eine Halbierung des Ressourceneinsatzes. Der weltweit erste Prototyp wurde Ende 2021 auf dem Campus der Universität Stuttgart eingeweiht. Das D1244 ist mit zwölf Stockwerken auf einer Grundfläche von 5 m × 5 m insgesamt 36 m hoch und besitzt 24 hydraulische Aktoren, 128 DMS sowie ein optisches Messsystem, das mit zwei Kameras an 16 Punkten des Tragwerks die Verformungen in der Ebene parallel zum Kamerasensor im Submillimeterbereich misst. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, welche Schritte innerhalb der modellbasierten Entwicklungskette zur Automatisierung und Regelung des Hochhauses bisher erfolgt sind und welche Ergebnisse erzielt wurden. Dabei wird auf die experimentelle Modellidentifikation und den darauf aufbauenden Regler- und Beobachterentwurf eingegangen. Die verwendeten Algorithmen zur Fehlererkennung werden vorgestellt und auf Basis von ersten Validierungsmessungen wird ihre grundsätzliche Funktionalität nachgewiesen.