TU Dresden RWTH Leibniz Institut

Teilprojekt A04

Konstruktion und Stabilität stückweise linearer Strukturen mit freiem Rand

Teilprojekt A04 gibt Inspiration und Vorschläge für Baukonstruktionen, wie zum Beispiel für die inneren Strukturen im Projekt C01. Die Vorschläge werden exakt berechnet und können auf verschiedene Weise modifiziert werden. So können zum Beispiel Kontrolldreiecke beliebig festgelegt und Symmetrien von kristallographischen Gruppen genutzt werden, um verschiedene doppelperiodische Landschaften zu erzeugen. Weiterhin werden Baukonstruktionen basierend auf der topologischen Verriegelung von dreidimensionalen (konvexen) Körpern ohne Bindematerialien untersucht. Diese resultieren in Strukturen, die sich durch eine hohe Stabilität auszeichnen und eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Schwingungen und die Ausbreitung von Rissen aufweisen. Gleichzeitig werfen theoretische Untersuchungen von Verriegelungen schwierige Fragestellungen auf, die nur mit einem interdisziplinären Ansatz gelöst werden können. Ziel dieses Projekts ist u. a. die mathematische Beschreibung und Klassifikation dreidimensionaler topologischer Verriegelungen. Insbesondere sollen (a) simpliziale Flächen mit vorgegebenem Rand und Anzahl von Flächen klassifiziert und (b) dreidimensionale Objekte beschrieben werden, die eine topologische Verrieglung ermöglichen und in eine vorgegebene simpliziale Fläche eingebettet werden können.

3D Modell

Diese Darstellung ist ein vielseitiger Block. Kopien dieses Blocks erlauben vielseitige Anordnungen. Einige von diesen Anordnungen führen zu Verriegelungen (engl. topological interlocking assemblies), wenn zusätzlich äußere Blöcke fixiert werden.

Animation
Steuerung
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Konstruktion und Stabilität stückweise linearer Strukturen mit freiem Rand, SFB TRR280
Konstruktion und Stabilität stückweise linearer Strukturen mit freiem Rand

Wissenschaftler

Prof. Dr. Alice Niemeyer
Teilprojektleiterin
Alice Niemeyer
Prof. Dr.
RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Algebra und Darstellungstheorie
Pontdriesch 10-16
52062 Aachen
Tom Görtzen, M.Sc.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tom Görtzen
M.Sc.
RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Algebra und Darstellungstheorie
Pontdriesch 10-16
52062 Aachen

Publikationen | Publications

Akpanya, R.; Goertzen, T.; Wiesenhuetter, S.; Niemeyer, A. C.; Noennig, J. (2023) Topological Interlocking, Truchet Tiles and Self-Assemblies: A Construction-Kit for Civil Engineering Design in: Holdener, J.; Torrence, E.; Fong, C.; Seaton, K. [eds.] Proceedings of Bridges 2023: Mathematics, Art, Music, Architecture, Culture, 27.–31.07.2023 in Halifax (Nova Scotia, Canada), Phoenix: Tessellations Publ., p. 61–68.

Chudoba, R.; Niemeyer, A. C.; Spartali, H.; Robertz, D.; Plesken, W. (2021) Description of the origami waterbomb cell kinematics as a basis for the design of thin-walled oricrete shells in: Behnejad, A.; Parke, G.; Samavati, O. [eds.] Inspiring the Next Generation – Proceedings of IASS 2020/21, 23.–27.08.2021 in Guildford (UK), p. 2681–2689 – DOI: 10.5281/zenodo.6759486

Goertzen, T.; Niemeyer, A. C.; Plesken, W. (2022) Topological Interlocking via Symmetry in: Stokkeland, S.; Braarud, H. C. [eds.] Concrete Innovation for Sustainability – Proc. for the 6th fib International Congress 2022, 12.–16.06.2022 in Oslo (Norway), Oslo: Novus Press, p. 1235–1244.

Robertz, D.; Spartali, H.; Chudoba, R.; Plesken, W.; Niemeyer, A. C. (2022) Semi-symmetric origami waterbomb cell kinematics and tessellation for the design of thin-walled folded shells in: Su-duo Xue, S.-d.; Wu, J.-z.; Sun, G.-j. [eds.] Innovation, Sustainability and Legacy – Proceedings of IASS/APCS 2022, 19.–22.09.2022 in Beijing (China), p. 2314–2324.

Stüttgen, S.; Akpanya, R.; Beckmann, B.; Chudoba, R.; Robertz, D.; Niemeyer, A. C. (2023)Modular Construction of Topological Interlocking Blocks—An Algebraic Approach for Resource-Efficient Carbon-Reinforced Concrete Structures in Buildings 13, issue 10, 2565 – DOI: https://doi.org/10.3390/buildings13102565

Vakaliuk, I.; Goertzen, T.; Scheerer, S.; Niemeyer, A. C.; Curbach, M. (2022) Initial numerical development of design procedures for TRC bioinspired shells in: Su-duo Xue, S.-d.; Wu, J.-z.; Sun, G.-j. [eds.] Innovation, Sustainability and Legacy – Proceedings of IASS/APCS 2022, 19.–22.09.2022 in Beijing (China), p. 2597–2608.

Wiesenhuetter, S.; Goertzen, T.; Vakaliuk, I.; Curbach, M.; Scheerer, S.; Niemeyer, A. C.; Noennig, J. R. (2023) Triply Periodic Minimal Surfaces – A Novel Design Approach for Lightweight CRC Structures in: Ilki, A.; Çavunt, D.; Çavunt, Y. S. [eds.] Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient – Proc. of fib Symposium 2023, 05.–07.06.2023 in Istanbul (Turkey), publ. in: Lecture Notes in Civil Engineering, Vol 350, Cham: Springer, p. 1449–1458 – DOI: 10.1007/978-3-031-32511-3_148