Modelle und Architektur Les Maquettes d ... - Aktuell - TUM

Rainer Barthel
Professor an der Technischen Universität München
Lehrstuhl für Tragwerksplanung
Physische und digitale Modelle
Zusammenfassungen - Résumés - Abstracts
Physische und digitale Modelle sind fester Bestandteil im Ingenieurwesen, sowohl in
der Planung einzelner Projekte als auch in der Wissenschaft. Physische Modelle dienen
als Arbeitsmodell innerhalb des Entwurfs- und Entwicklungsprozesses, sie dienen
der Simulation bestimmter Abläufe oder zur Messung physikalischer Größen, wie zum
Beispiel Modelle für Windkanalversuche oder Modelle für modellstatische
Untersuchungen. Diese physischen Modelle werden zunehmend durch digitale Modelle
ersetzt. Die Abbildung der materiellen Gestalt in digitaler Form ist dabei nur eine erste
und relativ einfache Aufgabe. Sehr viel aufwändiger ist es, auch die physikalischen
Prozesse selbst abzubilden. Hierzu bedarf es numerischer Modelle, mit deren
Hilfe zum Beispiel mechanische Beanspruchungen, das energetische Verhalten von
Gebäuden oder das Alterungsverhalten von Werkstoffen simuliert und studiert werden
können. Aktuelle Entwicklungen gehen dahin, die verschiedenen digitalen Modelle
zusammenzuführen. Dabei ist es das Ziel, die vielen verschiedenen Aspekte und
Informationen, zum Beispiel eines Gebäudes, in einem digitalen Modell zu integrieren.
Dieses Modell beinhaltet dann nicht nur geometrische Daten, sondern auch alle
anderen relevanten Informationen wie zum Beispiel über die Materialien, deren
mechanischen und thermischen Eigenschaften, eventuelle Schäden, Kosten usw.
Am Beispiel eines hochwertigen Denkmals wird im Vortrag gezeigt, wie leistungsfähig
ein derartiges digitales Modell für die Bestandserfassung und Instandsetzungsplanung
sein kann. Die „Venusgrotte“ von Schloss Linderhof in der Nähe von Oberammergau
wurde zwischen 1875 und 1880 als künstliche Tropfsteinhöhle gebaut. Die im Grundriss
etwa 40m x 40m messende, bis zu 15m hohe Tropfsteinhöhle mit ihren vielfältigen
kleinteiligen Innenräumen ist als räumlich komplexe, von einem gemauerten Gewölbe
abgehängte Rabitzkonstruktion erstellt. Eindringendes Hangwasser sowie bauphysikalische
Probleme führten zu starken Korrosionsschäden an dem eisernen Trägergewebe,
in Folge sind heute weite Bereiche der Grotte stark geschädigt oder sogar einsturzgefährdet.
Ein Handaufmaß und eine Darstellung in Schnitten wären der komplexen
Form und Konstruktion des Bauwerks nicht gerecht geworden. Man entschied sich, ein
dreidimensionales und sehr genaues Laseraufmaß des gesamten Innenraumes zur
Grundlage eines digitalen Gebäudemodells zu machen. Die Punktwolke, erstellt von
der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt e.V. wurde in ein Flächenmodell
der Innenschale umgewandelt. Die Erfassung der hochgradig unregelmäßigen
Oberflächen mit ihren zahlreichen künstlichen Nebengrotten, Tropfsteinfeldern und
Sinterfahnen konnte hierdurch vollständig abgebildet werden. Die darüber liegenden
Ziegelgewölbe, die Natursteinpfeiler und die Außenmauern sowie die Aufhängekonstruktion
der Rabitzfläche wurden konventionell durch eine tachymetrische Einmessung
aufgenommen und in das Modell integriert. Das so entstandene, sehr komplexe
geometrische Modell war die Grundlage für die Bestandsdokumentation, die Scha-
Modelle und Architektur - Les maquettes et l´architecture - Models and Architecture 25