D1244: Adaptives Hochhaus reagiert aktiv auf Wind und Erschütterung

D1244 ist ein weltweit einzigartiger Forschungsbau, dessen Tragstruktur und Fassade sich aktiv auf wechselnde Umweltbelastungen einstellen.

Das Demonstrator-Hochhaus D1244 auf dem Campus der Universität Stuttgart wurde 2021 fertiggestellt und steht als sichtbares Wahrzeichen für das Bauen der Zukunft. Mit einer Höhe von 36,5 Metern und seiner leichten, filigranen Konstruktion bricht es bewusst mit herkömmlichen Hochhausbauweisen. Ausgestattet mit modernster Sensorik, hydraulischen Aktoren und adaptiver Fassadentechnologie, kann das Gebäude in Echtzeit auf Wind, Temperaturveränderungen oder seismische Einwirkungen reagieren. Entwickelt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1244, dient es sowohl als Forschungslabor als auch als Prototyp für ressourceneffiziente, klimaverträgliche Architektur.

Anpassung auf wechselnde Umweltbedingungen

Das Herzstück des D1244 bildet ein aktives Tragwerk mit rund 24 hydraulischen Zylindern. Diese sind an strategischen Knotenpunkten im Stahlrahmen installiert und arbeiten eng mit einem Netz aus Sensoren zusammen, die jede Verformung des Bauwerks erfassen. Kommt es zu Schwingungen durch Windböen oder leichten Erdbodenbewegungen, senden die Sensoren Signale an die Aktoren. Diese setzen unmittelbar gezielte Gegenkräfte ein, um die Bewegungen zu reduzieren und die Gebäudestabilität zu erhöhen. So können Tragelemente schlanker dimensioniert werden, was den Materialeinsatz deutlich senkt.

Neben der Schwingungsdämpfung dient das System auch dazu, das Bauwerk auf veränderte statische Belastungen einzustellen – etwa bei grossen Menschenansammlungen auf bestimmten Etagen oder temporären Installationen.

• Sensorik misst kontinuierlich Verformungen und Beschleunigungen
• Hydraulische Aktoren kompensieren Schwingungen in Sekundenbruchteilen
• Leichtere Bauweise bei gleicher Sicherheit reduziert Ressourcenverbrauch

Smarte Fassade als Teil des adaptiven Systems

Neben der Tragstruktur verfügt D1244 über die weltweit erste hydroaktive Fassade. Diese speichert Regenwasser in Fassadenelementen und nutzt die Verdunstung zur natürlichen Kühlung des Stadtraums. Eine weitere Fassade reguliert mittels eines kinetischen Verschattungssystems die Lichtdurchlässigkeit und den Wärmeeintrag in den Innenraum. Die Fassaden sind energieeffizient und tragen zu einem erhöhten Nutzerkomfort sowohl im Innenraum, als auch im urbanen Raum bei.

Die temporäre Fassade von D1244 ist modular aufgebaut. Dies ermöglicht den Austausch, einzelner Paneele durch innovative Forschungsarbeiten, so können verschiedene Materialien, Beschichtungen und Steuerungskonzepte im realen Gebäudebetrieb getestet.

• Hydroaktive Elemente kühlen Stadträume durch Verdunstungskälte
• Kinetische Module passen sich dem Sonnenstand an
• Modularer Aufbau erlaubt schnellen Austausch zu Testzwecken

Entstehungsgeschichte und beteiligte Institutionen

D1244 wurde im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs 1244 realisiert. Das Projekt wurde federführend vom Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) und dem Institut für Systemdynamik (ISYS) an der Universität Stuttgart, in Zusammenarbeit mit verschiedenen Industriepartnern aus den Bereichen Stahlbau, Fassadenbau, Hydraulik und Sensorik umgesetzt.

Das Projekt verfolgt einen interdisziplinären Ansatz: Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau und Informatik arbeiteten von Beginn an eng zusammen. Ziel war nicht nur ein architektonisches Vorzeigeobjekt, sondern eine real nutzbare Plattform für Forschung und Innovation.

Forschung, Effizienz und Zukunftspotenzial

Im laufenden Betrieb werden am D1244 umfangreiche Daten erhoben, die Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit adaptiver Systeme im Hochbau erlauben. Die Wissenschaftler untersuchen unter anderem, wie sich Materialeinsparungen auf die Ökobilanz auswirken, wie zuverlässig die aktiven Elemente über Jahre arbeiten und welche Wartungsintervalle notwendig sind.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen auf verschiedenste Bauwerke übertragen werden – von Hochhäusern in windreichen Regionen über Brücken mit hoher Verkehrslast bis hin zu Stadien, die grossen dynamischen Kräften ausgesetzt sind.

• Langzeituntersuchungen zur Zuverlässigkeit adaptiver Systeme
• Analyse von Energieeinsparungen und Ressourcenschonung
• Übertragbarkeit auf Brücken-, Hochhaus- und Sonderbauten

Fazit

Das Demonstrator-Hochhaus D1244 vereint modernste Tragwerksmechanik, smarte Fassade und digitale Steuerung. Es zeigt, wie sich Bauwerke aktiv an ihre Umwelt anpassen können, um Ressourcen zu sparen, Komfort zu erhöhen und Sicherheit zu gewährleisten. Als realer Prototyp liefert es wertvolle Erkenntnisse, die den Weg zu einer neuen Generation adaptiver Architektur ebnen.

Quelle: architektenwelt.com-Redaktion
Bildquelle: Printscreens aus youtube.com/watch?v=KtP6b8nv7g0